JPH072394B2 - セラミクスと金属との複合体並びにその製造法 - Google Patents

セラミクスと金属との複合体並びにその製造法

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JPH072394B2
JPH072394B2 JP61028754A JP2875486A JPH072394B2 JP H072394 B2 JPH072394 B2 JP H072394B2 JP 61028754 A JP61028754 A JP 61028754A JP 2875486 A JP2875486 A JP 2875486A JP H072394 B2 JPH072394 B2 JP H072394B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一般的に高温で使用するためのセラミクス
−金属複合体に関する。さらに詳しくはガスタービンお
よび圧縮機のような熱ターボマシンに使用するための高
温摩耗性セラミクス−金属シールに関する。
技術水準 圧縮機部およびタービン部におけるガスの漏洩を出来る
だけ少なくし、またガスタービンエンジンの効果的な運
転を確保するために、耐熱性合金性タービン・シュラウ
ド摩耗性シールを使用することは知られている。一般に
エンジンは精密な寸法公差に設計製作されるが、相対回
転部品の熱膨張および遠心力による膨張がクリアランス
をゼロにすることを困難にしている。このため一般に１
対の相対回転表面の一方に摩耗性シールが使用されてい
る。低密度の摩耗性シールは回転部品の喰い込みを可能
ならしめ、こうしてガス漏洩を制御する。
エンジンの効率がタービンの運転温度の増大と共に改善
されることも知られている。タービンのシール用に使用
される多孔性または膨張して低密度の金属摩耗体には特
定の温度制限があることが経験的に判かっている。これ
らの制限は主に酸化に対する抵抗が小さいことであり、
また、ある場合は溶融に起因している。このような理由
によってセラミック材料は高温摩耗用の有望材料と思わ
れる。しかし、セラミクス材料は通常どんな温度におい
ても金属より、遥に熱膨張または熱収縮が低い。従っ
て、金属基体にセラミツク材料を恒久的に取り付けるこ
とは、高温度差により生じる大きな歪みの点で著しく制
限されるのが普通である。セラミックスラミネートは極
端な温度変化を受ける時、例えば主として基体に対し平
行なせん断歪みおよび主として、基体に対して垂直な引
っ張り歪みによる破砕または剥離を起こし、役に立たな
くなりがちである。
摩耗性シールのようなセラミックス積層体の性能を改良
するために多くの試みがなされている。例えば、米国特
許第4,075,364号明細書（および同第4,209,334号明細
書）には、セラミック内層、金属外層および高融点の低
弾性率金属構造体の中間層よりなるセラミック−金属複
合積層体が開示されている。実際にはこの中間インター
フェース層は金属パッドで、その一面は基体にろう付け
されており（例えばタービンシュラウド）、他の面はセ
ラミック材料およびグラファイト、プラスチック、アル
ミニュム、銅、おがくず等よりなる群から選ばれる消耗
材料の混合物よりなる層がプラズマ被覆されている。消
耗材料は化学反応または酸化によって除去される。消耗
材料は化学反応または酸化によって除去されて多孔性の
セラミック構造体を生じる。プラズマ被覆セラミックは
金属パッドの表面にしか侵入しないので、金属パッド中
間インターフェース層としての本質である開孔構造を実
質的に保持している。
米国特許第4,280,975号明細書および同第4,289,447号明
細書は金属−セラミクのタービンシュラウドおよびその
製作法に係り、その金属−セラミクス構造体がシュラウ
ドを構成する金属基体に機械的に固定されたシールであ
る点で興味がある。これらの明細書はセラミック層の固
定装置が金属基体とセラミックシール層との間に配置さ
れた機械的マトリックス接合手段であることを記載して
いる。特定のマトリックスは基体の表面に一体となって
隔置された金属ペグよりなっている。ハニカム構造も使
用可能である。NiCrAlYとして知られている合金である
金属結合層は金属ペグを含めて基体に炎吹付塗装され、
次いでセラミックのシール層がプラズマ塗装または焼結
によって適用される。好ましくはセラミック層は酸化マ
グネシウム（MgO）または酸化イットリウム（Y2 O3）
によって安定化された二酸化ジルコニウムまたは燐酸ジ
ルコニウムよりなる。このセラミック層はセラミックシ
ール層の熱応力をできるだけ少なくするために、非常に
微細な亀裂の規則正しい模様を生じさる。
米国特許第4,405,284号明細書にはセラミック材料と金
属材料との多層構造よりなる断熱ライナーをタービンエ
ンジンのケーシングに使用することが記載されている。
この明細書によれば、金属接合層が最初にケーシング壁
に炎吹き付け塗装される。続いてセラミック層が例えば
プラズマスプレーにより、その接合被覆上に付着され
る。セラミック層は接合層を冷却する前にには適用され
ていない。次に多孔性の金属を主成分とする組成物の形
の摩耗性被覆膜はセラミック層上に表面層として付着さ
れる。この表面コートはセラミック層の冷却前に適用さ
れる。ケーシングライナーには被覆壁にろう付けされた
ハネカム構造体を組込むこともできる。ハネカム構造体
は部分的にしかセラミック層で充填されておらず、セラ
ミック層の上方の空隙は好ましくは金属を主成分とする
多孔性表面層で充填される。
前述の系の欠点はハネカム構造体を完全に充填すること
が不可能であることである。また別の欠点はセラミック
の微細構造の制御が限定されるので、材料の性質の制御
も限定されることである。
宇宙船が宇宙から大気圏へ高速で再突入するときに遭遇
する非常な高温での熱遮蔽体として使用するために、接
合断熱材料を製造する場合、ある種の燐酸塩化合物を使
用することは知られている。例えば米国特許第3,223,58
8号明細書には酸化ジルコニウムおよび燐酸ジルコニウ
ムの複合体よりなる泡入断熱材料が開示されている。開
示されたひとつの態様によれば、泡入ジルコニウム材料
は粒状酸化ジルコニウム、酸化セリウム、少量のアルミ
ニウム粉末、水および燐酸（濃度85％）を混合すること
によって製造される。最初に固体類を混合する。次に水
および燐酸を加え、反応物を軽い泡入構造にするために
水蒸気および水素を発生させて、発泡作用を起こさせ
る。この泡入体を280°Ｆ（138℃）ないし800°Ｆ（427
℃と）の温度に数時間保持して生成物を硬化させる。し
かしこの構造体は脆弱で侵蝕を受け易く摩耗性シールと
して使用することが出来ない。
本発明の目的 本発明の一つの目的はセラミック−金属複合体を提供す
るにある。
本発明の別の目的は高温摩耗性シールとしてのセラミッ
ク−金属−複合体を提供するにある。
本発明のさらに別の目的は摩耗性シールのようなセラミ
ック−金属複合体の製造法を提供するにある。
これらおよびその他の目的は下記の説明、添付特許請求
の範囲および添付図面を参照するとき、更に明らかであ
ろう。
図面の説明 第１図はセラミック層を基体に支持し、機械的に結合す
るための金属アンカーマトリックスを得るために、実質
的に等間隔で金属基体に取り付け、または一体構造にな
ったスタット列を含む本発明の強化複合構造体の１例を
示す。
第1A図および第1B図は金属アンカーマトリックスの補強
要素として使用できる植え込みボルトの種類を例示す
る。
第２図は正弦波状に金属基体上に配置され、基体に実質
的に垂直にその端部で塀のように立ち上がつてインチ金
属基体に治金学的に結合された一体構造マトリックスと
して金網ストリップ板の使用を示す本発明の別の態様を
説明する。この金網ストリップ板はセラミック層に埋め
込まれる。
第３図は金属基体に図示のように互いにほぼ等間隔に取
り付けられて金属アンカー取り付けマトリックスを構成
するＬ−字形の金網タブの使用を示す本発明の態様であ
る。各タブの脚部は基体に蝋付けまたは溶接によって治
金属的に固定される。
第3A図と同様に使用する逆Ｔ字形の金網タブの別の態様
を説明する。
第４図は複数個のコイル線がその周縁部で互に入り込む
かあるいは部分的に互に絡み合うように併置、図示のよ
うにセラミック層を支持するための一体構造の形のアン
カー用マトリックスとし、コイルを基体に蝋付け、溶接
または拡散結合によって治金学的に結合した本発明のさ
らに別の態様を例示する。
第５図は金属基体に結合され、ハネカム構造内またはマ
トリックス帯に限定して充填されるセラミック層を支持
するハネカム構造よりなるアンカー用マトリックスの一
つの態様を示す。
第5A図および第5B図はハネカムのセル壁に丸形または長
方形の孔を設け、このハネカム構造よりなるアンカー用
マトリックスにセラミック層を機械的に固定する手段を
提供するのに用いられた好ましい態様を説明するもの
で、第５図のマトリックスのハネカム構造のセル壁の部
分図である。
第６図は第５図のアンカー用マトリックスの線６−６で
の断面図である。
第７図は一体構造でランダムな方向に配列された金属繊
維、たとえば焼結金属繊維が使用されてセラミック層を
支持し、マットの形の繊維がセラミック材料中に埋め込
まれ、繊維に機械的に結合している本発明の補強複合構
造体のさらに別の態様を示す。
第８図はセラミック層がアンカー用マトリックスの表面
を越えて更に伸びていることを示す本発明の強化複合構
造体の断面図である。
第９図はセラミック混合物を金属アンカーを有するマト
リックスの開口構造に圧入するためのダイス配置の説明
図である。
発明の要約 広い意味で本発明は断熱セラミック−金属複合体、例え
ばタービンエンジンシールに関し、そのセラミック層
は、低温結合剤を使用して低温で化学的結合が達成され
る化学的結合組成物よりなっている。その結合温度は低
温結合剤を含まないセラミック組成物の通常の焼結温度
より低い。焼結温度は一般に2190°Ｆ（1200℃）以上で
ある。本発明で使用される結合温度は約2000°Ｆ（1095
℃）以下である。使用される低温結合剤はセラミック組
成物と相容性を有するものである。好適な結合剤は燐酸
化合物、例えば燐酸および燐酸アルミニウムである。他
の結合剤にはクロム酸、珪酸ナトリウム、コロイド状シ
リカおよび（または）シリカゲル等がある。
過度に高い結合温度を使用する時起こり得る基体の物理
学的性質の劣化避けるために、結合温度を低くすること
は重要である。
その低温結合は耐熱合金製の金属アンカー強化系と組合
わせて使用されており、高温摩耗性シールまたは熱遮
蔽、断熱被覆を提供する。アンカー系は要するに機械的
結合力が主として基体に垂直に作用するように設計され
ている金属マトリックスである。このことは基体に平行
なせん断ひずみおよび基体に垂直な引張り歪みによるセ
ラミック層の損傷を低下させるので望ましい。
本発明の一つの態様は、金属基体に機械的に接着された
化学結合セラミック組成物の耐熱層よりなり、その基体
が複数個の互に協同して機能する隔置された補強要素を
特徴とする金属アンカーマトリックスを有する強化複合
構造体であって、そのマトリックスの補強要素は基体表
面に実質的に均一に固定され、また、その表面から突
出、基体の表面に隣接し、その表面形状なりの一定厚の
セラミック材料だけの帯域を形成し、核帯域は少なくと
も部分的に関し、その補強要素と緊密に機械的に結合
し、接触した耐熱性の化学結合セラミックを内在させる
ことによって、補強体耐熱セラミック層が基体に固定さ
れた金属マトリックスによって基体に強固に機械的に結
合している補強複合構造体を目的としている。
化学的結合は、セラミック組成物にそのものと相溶性の
ある化学的結合剤、たとえば燐酸塩化合物を添加するこ
とによる低温結合であり、その混合物はアンカー用マト
リックス内に少なくとも拘束され、セラミック組成物の
通常焼結温度より低い結合温度に加熱される。前述のセ
ラミックの通常の焼結温度とは低温結合剤を使用しない
ときに使用される温度のことである。たとえば低温結合
は一般に約2000°Ｆ（1095℃）で実施される。
セラミック組成物を製造する際、乾燥セラミック原料は
通常のセラミック混合装置、たとえばブレンダまたはジ
ャーミルを使用して、あるいはサジを用いて手でかきま
ぜて適正な割合で混合する。調合されたセラミック材料
を前もって取付けられたアンカー系またはマトリックス
を使用して基体上に圧縮、注形またはつき固めて材料を
正しい位置に保持する。ダイスまたは型を使用してセラ
ミックを最終的に成形することもできる。被覆品を例え
ば180°Ｆ（82℃）で少なくとも約６時間乾燥すること
によって水分を除いて乾燥させる。乾燥後に被覆品を約
2000°Ｆ（1095℃）以下の化学的結合温度、例えば約50
0°Ｆ（260℃）から130°Ｆ（705℃）までで数時間加熱
する。
アンカー系は任意の耐熱金属である。耐熱金属の形はハ
ネカム、ランダムな方向に並べた繊維マット、ワイヤー
コイル、植込ボルト、中子、金網その他であることがで
きる。基体に固定されたアンカー系は基体と一体の部品
でもよく、また基体にろう付け、溶接等により治金学的
結合することもできる。生成したセラミック−金属複合
体は、特に摩耗性シールしての用途を有するが、熱遮断
断熱被覆として、あるいは高温金属面の保護を含むその
他の用途に利用することもできる。
本発明の別の態様は、金属基体に機械的に固定された化
学的結合セラミック組成物の耐熱層よりなる複合構造体
の製造法に係る。この製造法は金属基体に、協同して設
けられ隔置されたた複数個の補強用要素を特徴とし、基
体の表面上に実質的に均一に取付けられ、その表面から
突出している金属アンカーマトリックスを提供すること
よりなつており、そのマトリックスの補強用要素は全体
として、基体に隣接し、基体の表面形状に従った一定厚
のセラミックに占有される帯域を総合的に形成してい
る。この製造法はさらに少なくとも該帯域内に該補強要
素と緊密に接触して化学的結合性耐熱セラミックス組成
物層を形成する工程、成形されたセラミック組成物を乾
燥する工程、および成形された化学的に結合可能なセラ
ミック組成物を上記のような通常の焼結温度より低い温
度に加熱して、基体に固定した金属マトリックスによっ
て基体に強固に機械的に結合した化学的結合耐熱セラミ
ック補強層を作る工程を含んでいる。
発明の詳細な説明 セラミックス組成物 セラミックス組成物は高温耐火材料の種々の特殊な組合
せであることができる。これらの耐火材料は二酸化ジル
コニウム（ZrO2）、酸化アルミニウム（Al2O3）、酸化
マグネシウム（MgO）、酸化カルシウム（CaO）、酸化イ
ットリウム（Y2O3）、二酸化ハフニウム（HfO2）、酸化
クロム（Cr2O3）、二酸化珪素（SiO2）、二酸化トリウ
ム（ThO2）、酸化珪素（SiC）および二酸化セリウム（C
eO2）を含んでいる。
数種の前記材料を使用する処方の１例を次に示す。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の酸化イットリウ
ムで安定化した二酸化ジルコニウムの団塊……40.9重量
％ 粒度−100〜＋250の酸化イットリウムで安定化した二酸
化ジルコニウムの団塊 ……32.0重量％ 粒度５ミクロンの酸化アルミニウム ……18.0重量％ 燐酸（濃度85％） ……6.1重量％ この処方では、二酸化ジルコニウムは16.9重量％の酸化
イットリウムの添加によって安定化されて、主に等軸晶
形となる。酸化イットリウムは二酸化ジルコニウムと固
溶体を形成する。前述の耐火材料を少々添加することも
できる。二酸化ジルコニウムはCaO、MgO等のような他の
添加物によっても安定化することができる。当業者に周
知のように安定化剤は二酸化ジルコニウムと安定化剤混
合物の約３〜25重量％の範囲の量とすることができる。
かなりの量の二酸化ジルコニウムを含有する組成物を使
用することが望ましい場合には、組成物中に少なくとも
約40重量％の二酸化ジルコニウムが存在することが好ま
しい。
前述の酸化セラミック材料の外に燐酸、燐酸アルミニウ
ムおよびその他の燐酸塩含有化合物のような化学的結合
剤を含むことが望ましい。水、フェノール樹脂および合
成または天然増粘剤のような他のポリマーも適正なパル
プ濃度および気孔率を得るのに要するだけ添加する。合
成増粘剤は例えばエチルセルロース、メチルセルロース
およびカルボキシメチルセルロースである。天然増粘剤
にはグアガムおよびその誘導体がある。グアガムは澱粉
より５〜８倍も大きな増粘力がある。セラミック混合物
の適正パルプ濃度は使用するセラミック成形法によって
変化する。気孔率の程度は最終セラミック製品の機械的
および熱的性質に影響を与える。最終の形でタービンの
シールに使用するためには、セラミック体は約10〜90容
積％、好ましくは約20〜50容積％の気孔率を有する。従
って希望の気孔率は粗粒と細粒とを種々の割合て配合す
るか、あるいは起泡剤、例えば分解性有機化合物を添加
することによって得ることができる。
酸化物セラミックは特殊な粒度の団塊の形で使用するこ
とができる。団塊物は結合剤を添加し、あるいは添加せ
ずに予備反応させ且つ焼結させた粉末である。この焼結
粉末を従来のセラミック製造技術を使用して粉砕分級す
る。こうして、団塊物の気孔率は最終セラミック製品の
総括気孔率を制御する手段を提供するために制御されて
いる。
複合体の金属成分 セラミック−金属複合体の第二の成分は金属成分であ
る。金属成分は好ましくは延性を有する合金よりなり、
一般に次の元素、すなわちニッケル、コバルト、クロ
ム、マンガン、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、
タングステン、モリブデン、ハフニウム、炭素、珪素お
よびほう酸のうちの若干をニッケル系、ニッケル−コバ
ルト系、コバルト系および鉄系合金の形で組合せ含有す
る合金である。
この種の耐熱合金の例を以下に示す。但し成分含有率は
重量基準で示される。
22％ Cr、1.5％ Co、９％ Mo、0.6％ W、18.5％ Fe、0.
5％ Mn、0.5％ Si、0.1％ Cおよび残りNiよりなるコボ
ット社の商標のハステロイＸとして知られているニッケ
ル系合金、 16％ Cr、2.5％ Fe、4.5％ Al、0.01％ Yおよび残りNi
よりなるコボット社のアロイ214と呼ばれるニッケル系
合金、15％ Cr、28.5％ Co、3.7％ Mo、0.7％ Fe、2.2
％ Ti、３％ Al、0.4％ Mn、0.3％ Si、0.12％ Cおよび
残りNiよりなり、商標のインコネル1700で知られるニッ
ケル−コバルト系合金、 ９％ Cr、10％ Co、2.5％ Mo、10％ W、1.5％ Ti、5.5
％ Al、0.015％ B、0.05％ Zr、1.5％ Ta、0.15％ Cお
よび残りニッケルよりなる商標MAR-M246と呼ばれるニッ
ケル系合金、 15％ Cr、26％ Ni、1.3％ Mo、２％ Ti、0.2％ Al、0.0
15％ B、1.35％ Mn、0.5％ Si、0.05％ Cおよび残りFe
よりなり、商標Ａ−286で知られる耐熱鉄系合金。
複合体の金属部分はアンカー系として使用される。金属
部は種々の方法例えばろう付け、溶接、拡散結合または
基体と一体構造とした部品を組込むことによって金属基
体に取付けることができる。その目的することはセラミ
ックアンカー系とセラミック自体との間を強固な機械的
結合を得ることにある。機械的結合は主として保護され
る面に垂直でなければならない。種々のアンカー形状を
使用することができ、その例としはハネカム構造、卵の
輸送に使用されるような仕切段構造等のようなセルラー
構造があり、側壁を波板にしたり縮らせたり、あるいは
側壁に孔を明けたり、側壁処理をすることもある。好ま
しくは保護する表面に直立金網、ならびにセラミック支
持マトリックスとして基体上に協同して、且つ隔置され
る金網スタッド、中子、ランダムな方向に重合わせた金
属繊維マットおよびその他の形の補強素子を使用するこ
とができる。
金属アンカーマトリックスはセルラー構造、互いに交叉
するランダムな方向に並べられた金属繊維のマットおよ
び絡みあって配置される針金コイルまたは金網のような
実質的に一体構造であることが好ましい。
アンカー系またはマトリックスは基体にろう付け溶接ま
たは拡散結合によって治金学的に結合されるか、あるい
は基体と一体部品として鋳造によって製造される。ろう
付けの場合には適当なろう付け組成物を適正ろう付け温
度で使用しなければならない。代表的なニッケル系合金
ろうはASM4779と呼ばれているものである。ASM47794の
普通の組成は重量基準で94.5％ニッケル、2.0％ほう素
および3.5％珪素である。ろう付けの適温は約2130°Ｆ
（1165℃）である。ろう付け用合金を適当に選択すれば
より低いろう付け温度も使用できる。ろう付け温度に保
つ時間は非常に短く例えば典型的には約10分以下であ
る。
セラミックは容易に使用できる数種のセラミック形成法
によってアンカー系またはマトリックスと組合せること
ができる。これらの方法は乾燥粉末の圧縮、鋳造または
ラム加工よりなる。乾燥粉末圧縮法は圧力を使用して乾
燥またはほとんど乾燥したセラミック粉末および結合剤
を所要の形および寸法に成形する。好ましくは混合粉末
は僅かに湿って、掌で握りしめるとかたまる傾向を有す
るものである。所要圧力は含水量および使用結合剤の種
類および含有量によって極端に大巾に変化する。セラミ
ック粉末および結合剤に液体を加えて注型その他の方法
で成形できるスラリーを使用する流し込成形も使用でき
る。ラム成形法はセラミック粉末と結合剤との混合物を
サジを使用して手で加える圧力を含む低圧を使用して塑
性成形できるようにするのに十分な液体を要する。乾燥
粉末圧縮法を使用するときには適当なダイスおよびラム
が必要になる。鋳造およびラム加工に型を使用すること
ができるが、ある条件および使用するアンカー用マトリ
ックス次第ではセラミック層を鋳造マトリックスラム加
工で成形するときに型を必要としない。塑性成形可能な
セラミック混合物を使用するラム加工法はタービンシュ
ラウドのような全円円筒形の基体にセラミック−金属複
合体を結合させるのに適している。
最終的にセラミック結合を得るために必要な熱処理はま
ず存在することがある水分を駆逐することから始まる。
水分の駆逐はセラミック塑成物を室温から約200°Ｆ（9
3℃）でさらに短時間を使用することもできるが、約４
時間程度の短時間乾燥することによって達成できる。セ
ラミックの結合は一般に約2000°Ｆ（1095℃）以下の温
度の熱処理によって生じるが、使用する化学結合剤によ
っては約1300°Ｆ（705℃）までの温度、例えば約500°
Ｆ（260℃）ないし1300°Ｆ（705℃）の温度で少なくと
も約６時間熱処理すること好ましい。燐酸塩系の結合剤
を使用するとき、結合形成性を十分に利用するために
は、好適な熱処理温度範囲は700°Ｆ（371℃）ないし11
00°Ｆ（593℃）である。
本発明の実施に使用できる金属マトリックスの種々のタ
イプを第１図ないし第９図を引用して説明する。
第１図は金属基剤11、例えばタービンシュラウドの一部
に、基体11に接着または一体構造につくられ、実質的に
均一なスタッド12の列の形をとり、協同して作用するよ
うに隔置される複数の補強素子よりなる金属アンカーマ
トリックスが機械的に結合されたセラミック層10よりな
るセラミック−金属複合体の部分切断斜視図を示す。植
込柱（スタッド）は、種々の形をとることができる。第
1A図に示す平棒またはくぎ状の頭を有する棒および支持
マトリックスへのセラミック層10の機械的結合を強化さ
せるため中間に拡大部を有する第1B図に示すスタッドが
その例である。スタッドは熱衝撃の間におこることがあ
る水平方向のひずみがおきることを妨害するか最小にす
るために互いに十分接近して、好ましくは錯列に配列す
る。機械的結合は主に基体の表面に実質的に垂直であ
る。セラミック層と基体との間に大きな熱膨張差がある
ときには、基体の表面に平行にせん断ひずみが生じる。
また基体表面に垂直な方向に引張ひずみが生じる。これ
らの場合にこれらのひずみは基体表面に平行な亀裂を生
ずる。基体表面に垂直な結合力またはアンカー力が相当
に強くないときは、セラミック層は表面から剥離するか
破砕する傾向を示す。
第２図は補強素子が織り合わされた複数のワイヤーであ
る金網ストリップ板よりなる金属アンカーマトリックス
12Aによって金属機材11Aに機械的に結合されたセラミッ
ク層10Aよりなるセラミック−金属複合体を示す。スト
リップ板は基体の表面にそって、例えば実質的に表面に
垂直に配置され、ストリップ板の側面は図示のように基
体の表面上に正弦波状に屈曲している。セラミック10A
は金網ストリップ板の隙間に侵入するから、セラミック
10Aとアンカーマトリックスとの間に強い機械的結合力
が生じている。ストリップ板は金属基体に治金学的に接
着される。
第３図の実施態様にあっては、セラミック層10Bを基体1
1Bに機械的に接合するために補強素子として金網タブ12
Bが使用されている。金網タブはＬ−字形で、その脚を
基体に11B治金学的に結合され、アンカーマトリックス
を提供する。図示のタブおよび第3A図に示す２脚タブ
（逆Ｔ−字形タブ）12Bは錯列状に配置することが好ま
しい。これらのタブはセラミック層10Bの中に埋め込ま
れる。
第４図に示されるセラミック−金属複合体は、基体11C
に治金学的に、例えばろう付けによって接合された併列
針金コイル12Cよりなり、そのコイルは図示のように周
縁が互い絡み合っていて、基体11Cに強固に機械的に結
合されたセラミック層に埋め込まれる一体としてアンカ
ーされているマトリックスを提供している。
第５図は基体11Dに結合された金属アンカーマトリック
スがハネカム構造である如きセラミック−金属複合体の
好ましい態様を示す。複数の補強素子は六角形のセル12
Dよりなり、その中にセラミック層10Dが閉じ込められて
いる。複合体の断面は側壁を含むマトリックスのセル構
造を一層はっきりさせるために、セラミックを省略して
図示した。セルの側壁は好ましくは第5A図に示すような
孔または第5B図に示すような細隙を有しており、ハネカ
ムの一体構造によるセラミックの機械的結合力を向上さ
せる。第６図は第５図の図示の線６−６から見た断面図
である。
第７図のセラミック−金属複合体は例えばろう付けによ
って基体11Eに接合する一体構造体としての金属繊維を
ランダムな方向にならべた金属マットまたはパッド12E
の使用を例示する。セラミック層10Eは実質的に完全に
マットの間隙に侵入して基体と強固な機械的結合を生じ
る。
第８図はアングル状に変形された側壁14Aを有する仕切
板構造のアンカーマトリックス14を例えばろう付けマト
リックス溶接によって治金学的に結合した耐熱合金の金
属基体13よりなり、仕切板構造体に化学的に結合された
セラミックを充填し、さらに図示のように余分の量のセ
ラミックで外層15を設けたセラミック−金属複合体の断
面図を示す。変形した側壁は基体へのセラミック層の強
固な機械的結合を確実なものとする。
前述のように、アンカーマトリックスの開空間にセラミ
ック組成物を充填するひとつの方法は第９図に示すよう
なダイ型を使用したプレス法によるものである。長方形
の開いたダイ．リング16を金属基体の周囲にすべりばめ
し、その基体にろう付けまたは溶接によってアンカーマ
トリックスを取付ける。マトリックスの補強用素子（側
壁）19Aは波板状に変形され、セラミックとマトリック
ス19との機械的結合を確保する。側壁は場合によっては
プレス中に変形させることもできる。アンカーマトリッ
クスの開いた空間はセラミック組成物で充填される。ダ
イ．ブロック17を図示のように長方形のダイ．リングに
はめ込み、圧力Ｐを加えてセラミックを実質的に完全に
マトリックスの開空間に圧入する。図はプレスの完結前
を示すものである。
本発明は次の利点を与える。
セラミック結合に低温を使用することができるので、エ
ンジン部品の熱による損傷が避けられる。数種の異なる
セラミック製造記述例えばプレス法、流し込成形法およ
びラム加工が容易に実施できまた、適応させることがで
きる。
低温を使用してセラミック結合をすることは従来の熱処
理よりも省エネルギーになる。シールの厚さは１インチ
またはそれ以上まで容易に変えることができる。また約
30/1000インチ程度の層も作ることができる。
微細構造および性質は注文主の要求に合わせて製作する
ことができるので、摩耗性、侵食および硬さをコントロ
ールすることができる。
セラミック−金属複合物の熱安定性は長期にわたって金
属自体より大きい。
セラミック成分の利点のひとつは金属被覆で一般に起こ
るような酸化による劣化を受けないある。
その上、セラミックの熱電導率は非常に低いので、優れ
た断熱性が保証される。
以下、本発明を、次の実施例によって説明する。
実施例１ 総寸法1/4×15/16×２−15/16インチ、六角形のセルの
寸法1/4インチ、およびセルの壁の厚さ0.002インチのハ
ネカム状のセルラー構造体を1/8×１−1/×８×３−1/8
インチのニッケル合金基体にろう付けした。ハネカムは
重量基準で約22％のクロム、約18.5％の鉄、約９％のモ
リブデン、約1.5％のコバルト、約0.6％のタングステ
ン、約0.5％のマンガン、約0.5％のシリコン、約0.1％
の炭素および残り本質的にニッケルよりなる組成を有す
るハステロイＸを原料として製作された。重量基準で約
22％のクロム、約21％のニッケル、約14％のタングステ
ン、約２％のほう素、約２％のシリコン、約0.03％のラ
ンタンおよび残りコバルトなる組成のアムドリイ788
（アロイメタル社製）と呼ばれるろう付け合金が使用さ
れた。基体の１−1/8×３−1/8インチなる片面にアクリ
ル系接着剤をスプレー塗装した。次いで、ろう付け剤の
粉末をべたべたする接着剤の表面に振りかけた。ハネカ
ムを表面上で心出しし、組立品を2300°Ｆ（1260℃）に
真空で加熱した。試料を同じ温度で、僅かに３分間保持
し、次いで室温に冷却した。
重量基準で次の処方を有するセラミクスのバッチ組を造
った。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の酸化カルシウム
で安定化した二酸化ジルコニウムの中空球状体……40.2
％ ASTM粒度−100〜＋250の酸化カルシウムで安定化した二
酸化ジルコニウムの中空球状体の粉砕物 ……23.0％ 粒度５ミクロンの酸化アルミニウム粉 ……26.8％ 燐酸 ……10.0％ 二酸化ジルコニウムを安定化するために４重量％の炭化
カルシウムを使用した。この乾燥粉末をジャーミル中で
転動させて混合してから、燐酸を加え、手で混合した。
全実施例で使用した燐酸の濃度は85％であった。1/4×
１×３インチのウエファを作るように設計された長方形
のダイスをハネカム−基体組立品の上に置き、ダイス壁
でハネカムを包囲し、基体上に載置した。ダイス腔にセ
ラミクス組成物を充填し、セラミクスを長方形のダイス
に適合したダイ．ブロックを使用して圧力1000psi（平
方インチあたりポンド）でハネカムのセルに圧入した。
得られた成形品を176°Ｆ（80℃）６時間乾燥し、次い
で700°Ｆ（371℃）で４時間熱処理した。
次に試験片を1000以上の熱衝撃サイクルにさらした。熱
衝撃試験は試料のセラミクス側に約1100°Ｆ（593℃）
から2300°Ｆ（1260℃）までのサイクルを反復し、試料
の金属基体側に750°Ｆ（400℃）から1225°Ｆ（663
℃）までのサイクルを反復した。セラミクス側の加熱に
は酸水素トーチを、基体側の加熱にはプロパン−酸素ト
ーチを使用した。
両側を夫々の高温に加熱するのに約10秒を要した。試料
を夫々の高温度に１分間保持しててから、基体側に空気
を吹付けて１分間冷却した。基体側が750°Ｆ（400℃）
に達したら同じサイクルを反復した。
熱衝撃処理の後、試料を切断して引張り試験と顕微鏡検
査を実施した。引張り強さは300〜700psiの範囲内にあ
り、また顕微鏡検査はハネカム壁が縮んだことを示し
た。これらの縮んだ壁はハネカムとセラミクスとの間の
機械的結合を与え、他方強固なセラミクスはその代わり
に縮んだ金属壁を保持している。本実施例と異なる方法
で作った試料で普通に見られる大規模の剥離は熱衝撃試
験の完結後にも起こらなかった。
実施例２ 寸法１×1.3インチ。六角形のセルの寸法1/8インチ、壁
厚0.002インチ、および高さ0.080インチの平行四辺形ハ
ネカム片をガスタービンエンジンの第一段タービンに使
用される羽根部にろう付けした。ハネカムの組成は実施
例１と同様であった。使用したろう付け合金は、重量で
約７％のCr、約3.2％のＢ、約4.5％のSi、約３％のFeお
よび残りが本質的にニッケルよりなる組成のAMS4777と
いう合金であった。ろう付け法はろう付け温度が1960°
Ｆ（1070℃）であったこと以外は実施例１に記載されて
いる方法と同じであった。ハネカムをろう付けする前に
羽根部にろう付けするハネカムの側面壁に巾0.020イン
チ高さ0.025インチの細隙を切り込んだ。
重量基準で次の組成を持つセラミクス酸化物組成物を造
った。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の酸化イットリウ
ムで安定化した二酸化ジルコニウム団結粒 ……40.5％ 粒度−100〜＋250の酸化イットリウムで安定化した二酸
化ジルコニウム団結粒 ……31.7％ 粒度５ミクロンの酸化アルミニウム粉 ……17.8％ 燐酸 ……10.0％ 二酸化ジルコニウム16.9％の酸化イットリウムで安定化
した。混合は全て実施例１のように実施した。
前述の組成物に使用された団結粒および粉は５ミクロン
の酸化イットリトウムで安定化した二酸化ジルコニウム
粉から製造した。18.9重量％のグリセリン、13.9重量％
のコロド状シリカおよび1.7重量％の増粘剤（グア．ガ
ム誘導体であってジャグアーポリマー315と呼ばれてい
るもの）の予備混合物と65.5重量％の水とをブレンダで
混合した。ついでこれに二酸化ジルコニウム粉を最終混
合物が約17％の予備混合物および83％の二酸化ジルコニ
ウムとなるまで添加した。この材料を1/4のヌードルと
して押出した。これを空乾し、2012°Ｆ（1100℃）で焼
成し、3000°Ｆ（1650℃）で焼結させた。焼結物の気孔
率は30〜40容積％であった。この焼結物をロール．クラ
ッシャで粉砕し、前記寸法のASTMふるいでふるい分け、
硝酸と硫酸との混合物で酸洗して粉砕作業中に取込んだ
鉄分を除去した。
セラミクス酸化物の混合物を実施例１に述べたようなダ
イスを使用して6500psiの圧力でハネカムのセル中に圧
入した。176°Ｆ（80℃）での16時間乾燥、700°Ｆ（37
1℃）での熱処理の後、試験片のセラミクス表面をセラ
ミクス−ハネカム複合体の全体の高さが0.050〜0.0610
インチになるように研磨した。ハネカム．セルの端部を
セラミクスの研磨表面に露出した。
前述のハネカム壁の細隙はセラミクスをひとつのセルか
ら隣接セルへ押出してセラミクスを機械的に含む。セラ
ミクスそれ自体は熱伝達方向に垂直に小さい断面を持つ
一連のセラミクス片と見做してよい。この小さい断面は
熱ひずみの大きさを制限し、従って一般に熱衝撃抵抗を
増大させる。
実施例３ 寸法15/16×２−15/16インチ、六角形セルの寸法1/8イ
ンチ、壁厚0.002インチおよび高さ0.080インチのハネカ
ムをニッケル合金基質にろう付けした。ハネカムの組成
は実施例１と同じでハステロイＸ製であった。ろう付け
合金が重量で94.5％のNi、約２％のＢ、約3.5％のSiか
らなる組成のAMS4777という合金であったこと、ろう付
け温度が2130°Ｆ（1165℃）であったこと以外は、同じ
ろう付け法が用いられた。
直径約1/32インチの穴をハネカム側壁にセルの底の近に
あけた。各セルはそれら穴を有する正反対に向い合った
壁を持っていた。これらの穴の目的はは機械的結合を高
めることである。
重量基準で次の組成を持つセラミクス酸化物バッチ組成
物を製造した。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の酸化イットリウ
ムで安定化した二酸化ジルコニウム中空球状体……19.0
％ 粒度−35〜＋60の酸化イットリウムで安定化した二酸化
ジルコニウム団結粒 ……19.0％ 粒度−60〜＋100の酸化イットリウムで安定化した二酸
化ジルコニウム団結物 ……5.7％ 粒度−100〜＋250の酸化イットリウムで安定化した二酸
化ジルコニウム団結粒 ……13.3％ 粒度５ミクロンの酸化イットリウムで安定化した二酸化
ジルコニウム粉 ……6.7％ 粒度５ミクロンの酸化アルミニウム粉 ……21.9％ 燐酸 ……9.5％ フェノール樹脂中空球状体 ……0.6％ 水 ……4.3％ ＊二酸化ジルコニウムは20％の酸化イットリウムで安定
化した。
＊＊二酸化ジルコニウムは16.9％の酸化イットリウムで
安定化した。
乾燥成分をジャーミル中で混合し、燐酸および水を加
え、へらを使用し手で混合した。混合後、材料は完全に
ペースト状になった。
混合物には可塑性があるため、へらを用いてハネカムに
詰め込んだ。試料を176°Ｆ（80℃）で16時間乾燥さ
せ、700°Ｆ（371℃）で16時間熱処理した。ハネカムの
アンカーが露出するようにセラミックの表面を研磨し
た。セラミック金属組成物の厚さは0.070インチであっ
た。実施例１に記載したように試験片を650回の熱衝撃
サイクルにさらした。このサイクル完了後、試料のセラ
ミック側を累積して78時間コンスタントな加熱に露出し
た。この処理中は、セラミック側の温度は2100°Ｆ（11
50℃）から2350°Ｆ（1288℃）までの間であり、一方加
熱していない基質側は1100℃で平衡した。この熱処理
後、試験片を調べると、無視してよい程の損傷があるだ
けである。
実施例４ 直径0.010インチのニッケル−クロム針金のコイルを心
棒上に形成した。コイルの直径は約1/4インチ、長さは
約３インチであった。そのような５つのコイルを、1/8
×１−1/8×３−1/8インチのニッケル合金基質に縦に平
行して並べてろう付けした。コイルは基質の横巾を実質
上横切って未梢的に混ぜ合わすか、或は重ねた。ろう付
け剤の組成、ろう付け法は基本的には実施例３と同じで
あった。型またはダイスをコイルの周りに置ので、寸法
1/4×１×３インチのセラミック混合物をコイルの上、
中、そして周囲に詰め込むことができた。セラミック組
成物は乾燥、熱処理を含めて実施例３と同じであった。
実施例５ セラミック酸化物組成物を、凹所やアクカリングに対必
要な鋳造くぎ、または柱を有する曲面基質に適用した。
その凹所は１−1/2×４−1/4インチであり、1/8の深さ
までへこませた。柱またはくぎは、約1/32×3/32インチ
×高さ1/8インチであり、約3/16〜1/4インチの間隔で置
かれた。基質の湾曲の半径は約14インチであった。
重量基準で次の組成を持つセラミクス酸化組成物を製造
した。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の酸化アルミニウ
ム中空球状体 ……40.2％ 粒度−100〜＋250の粉砕した酸化アルミニウム球状体 ……23.0％ 粒度５ミクロンの酸化アルミニウム粉 ……26.8％ 燐酸 ……10.0％ このセラミック酸化物組成は本質的にアルミニウム酸化
物から組成されている。
ひとつの面が、基質の外側半径と同じ半径の凹面になる
ように木片を削りとった。ふたつ目の木片は、ひとつの
面が、基質の内側半径と同じ半径の凸面になるように削
りとった。これらの木片は圧搾ラムとして使用する木片
を凸片は基質の上に置き、凹片は基質の底との接触をも
たせた。
僅かに湿気のあるセラミック組成物を、基質の凹所に、
平らに広げ穴を充足し、上から3/16インチはみ出す様に
した。ついで、この材料を上記のように木のくい打ち棒
を使用して、2500psiで凹所に圧入した。試験片を実施
例１と同様、乾燥・熱処理した。
実施例１で述べたように、試験片は、90回の熱衝撃サイ
クルを反復した。この熱衝撃処理後、試料をステレオ顕
微鏡で調べると、熱衝撃による明らかな損傷は全く無い
ことが判った。
実施例６ 重量基準で次の組成を持つセラミクス組成物を製造し
た。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の酸化アルミニウ
ム中空球状体 ……40.2％ 粒度−100〜＋250の粉砕した酸化アルミニウム球状体…
…23.0％ 粒度５ミクロンの酸化アルミニウム粉 ……26.8％ モノ燐酸アルミニウム塩 ……10.0％ 実施例１で述べたように、この配合物を混合した。3/16
×１×３インチのセラミックウェファを圧力10,000psi
で圧入した。実施例１で述べたように、これらのウェフ
ァを176°Ｆ（80℃）で乾燥し、700°Ｆ（371℃）で熱
処理した。ウェファの物理的特徴は次のとうりである。
３点曲げ強度 ……2561psi R45C基準による硬さ ……75 かさ密度 ……2.50gm/cc 見掛け気孔率 ……32.1％ 見掛け比重 ……3.68 物理的性質の測定方法は、専門家にはよく知られてい
る。３点の曲げ強さは２本のナイフの間隔上で測定され
る。即ち、ウエハーを２インチ離れた２っのナイエッジ
に載せ、１インチ外側にはみ出して支持し、その間の中
央に負荷をかける。
この実施例によると、燐酸以外の燐酸塩を含有する化合
物も低温接着を可能にするため使用できることを示して
いる。
実施例７ 重量基準で次の組成を持つセラミクス酸化物組成物を製
造した。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の酸化イットリウ
ム＊で安定化した二酸化ジルコニウム中空球状体 ……1
9.0％ 粒度−35〜＋60の酸化イットリウム＊＊で安定化した二
酸化ジルコニウム団結粒 ……19.0％ 粒度−60〜＋100の酸化イットリウム＊＊で安定化した
二酸化ジルコニウム団結粒 ……5.7％ 粒度−100〜＋250の酸化イットリウム＊＊で安定化した
二酸化ジルコニウム団結粒 ……13.3％ 粒度５ミクロンの酸化イットリウム＊＊で安定化した二
酸化ジルコニウム粉 ……6.7％ 粒度５ミクロンの酸化アルミニウム粉 ……21.9％ 燐酸 ……4.8％ コロイド状シリカ ……4.8％ フェノール樹脂中空球状体 ……0.6％ 水 ……4.3％ ＊20％の酸化イットリウム ＊＊16.9％の酸化イットリウム 実施例３で述べたように、この組成物を混合すると、こ
の材料は完全にペースト状になった。
1/8×１×３インチのウェファを形成するために設計し
た長方形の金属型にこの材料を詰め込んだ。試料を詰め
るためにへらを使用した。ウェファを176°Ｆ（80℃）
で16時間乾燥し、700°Ｆ（371℃で16時間熱処理した。
熱処理後、燐酸濃度が低いに係わらず（前の実施例に記
載されている組成物では9.5％や10.0％であるのに比べ
ず、4.8％である）低温セラミック結合は行われた。
コロイドシリカを使用した目的は、高い温度で第二の結
合を行うためである。
実施例８ 直径0.010インチのニッケル−クロム合金（80％Ni-20％
Cr）ワイヤーコイルを心棒上に置き、実施例４で述べた
よう1/8×１−1/8インチのニッケル合金の基体にろう付
けした。
重量基準で次の組成を持つセラミック組成物を製造し
た。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の酸化イットリウ
ム＊で安定化した二酸化ジルコニウム中空球状
体 ............19.8％ 粒度−35〜＋60の酸化イットリウム＊＊で安定化した二
酸化ジルコニウム団結粒 ..19.8％ 粒度−60〜＋100の酸化イットリウム＊＊で安定化した
二酸化ジルコニウム団結粒 ..6.0％ 粒度−100〜＋250の酸化イットリウム＊＊で安定化した
二酸化ジルコニウム団結粒...................13.9％ 粒度５ミクロンの酸化イットリウム＊＊で安定化した二
酸化ジルコニウム粉 .......7.0％ 粒度５ミクロン酸化アルミニウム粉 ........................22.9％ 燐酸 ...............10.0％ フェノール樹脂中空球状体 ......0.6％ ＊20％の酸化イットリウム ＊＊16.9％ノ酸化イットリウム 最大１インチの壁厚を有する１×３インチのウェファを
持つように設計したダイスをコイル−基体組立品の上に
置いた。ダイス壁はコイルを包囲し、基体の上に載置さ
れた。ダイス腔にセラミック組成物を充填した。材料
が、確実にコイルの中および周囲にはいるように注意し
た。次にセラミック材料を1/4×１×３インチの型に10,
000psiで圧縮した。その試料を176°Ｆ（80℃）で16時
間乾燥し、700°Ｆ（371℃）で16時間熱処理した。
その結果得られた試料は、基体にうまく結合していた。
この実施例では、本発明の方法を利用することによって
厚い試料を造ることができることを説明するものであ
る。
実施例９ 重量基準で次の組成を持つセラミック組成物を製造し
た。
ASTM標準ふるいによる粒度−35〜＋60の焼成酸化マグネ
シウム ........40.5％ 粒度−100〜＋250の焼成酸化マグネシウム ...................31.7％ ５ミクロンの酸化アルミニウム粉 ..17.8％ 燐酸 ...............10.0％ 上述の試料の混合は実施例１で述べたものと同じであっ
た。3/16×１×３インチのセラミックウェファに10,000
psiの圧力をかけた。ウェファを176°Ｆ（80℃）で16時
間乾燥し、700°Ｆ（371℃）で16時間熱処理した。
この試料では、2300psiの３点耐屈強度と72（R45C）硬
度を測定した。この例は焼成酸化マネシウムセラミック
が本発明を実施するのに遂行に使用できることを示すも
のである。
以上、本発明を好ましい実施態様で説明したが、その精
神や範囲から逸脱すること無く、修飾や変更が可能であ
ることは専門家には容易に理解出来よう。そのような修
飾や変形は本発明や特許請求の範囲の記載や目的の中で
考慮し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第５図および第７図は本発明のセラミックと金
属との複合体の種々の実施態様の一部切り取り部を有す
る斜視図であり、第６図は第５図の６−６線の断面図、
第８図および第９図はそれぞれ第７図の実施態様の断面
図である。又、第１図ＡおよびＢ、第３図Ａ、第５図Ａ
およびＢはそれぞれ第１図、第３図および第５図の補強
素子（要素）見取り図である。 10……セラミック層、11……金属基体（基剤）12……ス
タッド、16……ダイリング

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属基体に機械的に固定されたセラミック
    組成物の化学的結合耐熱層からなり、その基体が協同し
    て機能する複数の、隔置された補強素子を特徴とする金
    属アンカーマトリックスを有しており、そのマトリック
    スの補強素子は基質の表面に実質的に均一に、また、隔
    置されて取り付けられ、その基質の表面から突き出し、
    その基体の表面に隣接して、基体外形に従う、一定の厚
    さのセラミックの占有帯域を形成しており、その帯域が
    補強素子と密接に機械的に結合し接触している化学的結
    合耐熱セラミック組成物を少なくともその内部に閉じ込
    めており、その化学的結合セラミック組成物は、セラミ
    ック組成物と低温活性の化学的結合剤との混合物をその
    低温活性化学結合剤を含有しないそのセラミックの普通
    の焼結温度より低い温度に加熱することにより製造され
    ており、こうして、補強耐熱セラミックの組成物が基体
    に取り付けられた金属マトリックスによって基体に層状
    に強固に結合されていることを特徴とする補強構造体。
  2. 【請求項２】金属マトリックスが蝋付け法、溶接法、お
    よび拡散結合法よりなる群から選ばれた治金的な結合法
    によって基体に固定されている特許請求の範囲１に記載
    の補強複合構造体。
  3. 【請求項３】金属基体に取り付けられる金属アンカーマ
    トリックスがセルラー構造体、ランダム方向に堆積した
    金属繊維の一体構造体、周辺部を絡み合わせて並べたワ
    イヤーコイル列、実質的に均一に隔置されたスタッドお
    よび／またはタグおよび金網からなる群から選ばれたア
    ンカーマトリックスを有し、補強素子と表面との協同機
    能のある配置によって、アンカー力または機械的結合力
    を、主として基体表面に実質的に垂直な方向に加えるこ
    とによって、基体に平行なせん断歪みおよび基体に垂直
    な引っ張り歪みによる補強セラミック層の損傷が実質的
    に阻止されていることを特徴とする特許請求の範囲２の
    補強複合構造体。
  4. 【請求項４】化学的に結合されたセラミック組成物がZr
    O2、Al2O3、MgO、CaO、Y2O3、HfO2、Cr2O3、SiO2、Th
    O2、CeO2並びにSiC及びそれら化合物の少なくとも２つ
    の混合物よりなる群から選ばれていることを特徴とする
    特許請求の範囲１に記載の補強複合構造体。
  5. 【請求項５】化学的に結合されたセラミック組成物が実
    質的に燐酸塩で結合された組成物よりなり、また、化学
    的に結合したセラミックが多孔性で、約10-90％の間の
    気穴容積を有していることを特徴とする特許請求の範囲
    ４記載の補強複合構造体。
  6. 【請求項６】セラミック組成物が実質的に燐酸塩で結合
    された安定化二酸化ジルコニウム（ZrO2）組成物よりな
    り、またその気孔容積が約25-50％の間にあることを特
    徴とする特許請求の範囲５に記載の補強複合構造体。
  7. 【請求項７】金属−アンカーマトリックスがセルラー構
    造であり、少なくともこの構造体によって特定される帯
    域が実質的に燐酸塩で結合された安定化二酸化ジルコニ
    ウム（ZrO2）よりなる化学的に結合したセラミック組成
    物で充填されていることを特徴とする特許請求の範囲３
    に記載の補強複合構造体。
  8. 【請求項８】セルラー構造体を構成する壁に、セラミッ
    ク組成物のセルラー構造物への機械的結合を助成する手
    段が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲７
    の補強複合構造体。
  9. 【請求項９】金属アンカーマトリックスがニッケル系、
    ニッケル−コバルト系、コバルト系および鉄系合金より
    なる群から選ばれた耐熱合金であることを特徴とする特
    許請求の範囲１に記載の補強複合構造体。
  10. 【請求項１０】金属基体に機械的に固定されたセラミッ
    ク組成物の化学的結合耐熱層からなり、その基体が協同
    して機能する複数の、隔置された補強素子を特徴とする
    金属アンカーマトリックスを有しており、そのマトリッ
    クスの補強素子は基質の表面に実質的に均一に、また、
    隔置されて取り付けられ、その基質の表面から突き出
    し、その基体の表面に隣接して、基体外形に従う、一定
    の厚さのセラミックの占有帯域を形成しており、その帯
    域が補強素子と密接に機械的に結合し接触している化学
    的結合耐熱セラミック組成物を少なくともその内部に閉
    じ込めており、その化学的結合セラミック組成物は、セ
    ラミック組成物と低温活性の化学的結合剤との混合物を
    その低温活性化学結合剤を含有しないそのセラミックの
    普通の焼結温度より低い温度に加熱することにより製造
    されており、こうして、補強耐熱セラミックの組成物が
    基体に取り付けられた金属マトリックスによって基体に
    層状に強固に結合されていることを特徴とする高温で使
    用するための耐熱摩耗シール。
  11. 【請求項１１】金属マトリックスが蝋付け法、溶接法、
    および拡散結合法よりなる群から選ばれた治金的な結合
    法によって基体に固定されている特許請求の範囲10に記
    載の高温で使用するための耐熱摩耗シール。
  12. 【請求項１２】金属基体に取り付けられる金属アンカー
    マトリックスがセルラー構造体、ランダム方向に堆積し
    た金属繊維の一体構造体、周辺部を絡み合わせて並べた
    ワイヤーコイル列、実質的に均一に隔置されたスタッド
    および／またはタグおよび金網からなる群から選ばれた
    アンカーマトリックスを有し、補強素子と表面との協同
    機能のある配置によって、アンカー力または機械的結合
    力を、主として基体表面に実質的に垂直な方向に加える
    ことによって、基体に平行なせん断歪みおよび基体に垂
    直な引っ張り歪みによる補強セラミック層の損傷が実質
    的に阻止されていることを特徴とする特許請求の範囲11
    の高温で使用するための耐熱摩耗シール。
  13. 【請求項１３】化学的に結合されたセラミック組成物が
    ZrO2、Al2O3、MgO、CaO、Y2O3、HfO2、Cr2O3、SiO2、Th
    O2、CeO2並びにSiC及びそれら化学物の少なくとも２つ
    の混合物よりなる群から選ばれていることを特徴とする
    特許請求の範囲10に記載の高温で使用するための耐熱摩
    耗シール。
  14. 【請求項１４】化学的に結合されたセラミック組成物が
    実質的に燐酸塩で結合された組成物よりなり、また、化
    学的に結合したセラミックが多孔性で、約10-90％の間
    の気穴容積を有していることを特徴とする特許請求の範
    囲13記載の高温で使用するための耐熱摩耗シール。
  15. 【請求項１５】セラミック組成物が実質的に燐酸塩で結
    合された安定化二酸化ジルコニウム（ZrO2）組成物より
    なり、またその気孔容積が約25-50％の間にあることを
    特徴とする特許請求の範囲14に記載の高温で使用するた
    めの耐熱摩耗シール。
  16. 【請求項１６】金属−アンカーマトリックスがセルラー
    構造であり、少なくともこの構造体によって特定される
    帯域が実質的に燐酸塩で結合された安定化二酸化ジルコ
    ニウム（ZrO2）よりなる化学的に結合したセラミック組
    成物で充填されていることを特徴とする特許請求の範囲
    12に記載の高温で使用するための耐熱摩耗シール。
  17. 【請求項１７】セルラー構造体を構成する壁に、セラミ
    ック組成物のセルラー構造物への機械的結合を助成する
    手段が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
    16の高温で使用するための耐熱摩耗シール。
  18. 【請求項１８】金属アンカーマトリックスがニッケル
    系、ニッケル−コバルト系、コバルト系および鉄系合金
    よりなる群から選ばれた耐熱合金であることを特徴とす
    る特許請求の範囲10に記載の高温で使用するための耐熱
    摩耗シール。
  19. 【請求項１９】金属基体に機械的に固定されたセラミッ
    ク組成物の化学的結合耐熱層からなり、その基体に協同
    して機能する複数の、隔置された補強要素を特徴とする
    金属アンカーマトリックスを付け加え、そのマトリック
    スの補強要素（素子）を基質の表面に実質的に均一に取
    り付け、また、隔置されたその補強要素（素子）をその
    基質の表面から突出させ、その基体の表面に隣接して、
    基体外形に従う、一定の厚さのセラミックの占有帯域を
    形成せしめ、その帯域に補強要素と密接に機械的に結合
    し接触して、低温化学的結合剤を含むセラミック組成物
    を少なくともその内部に閉じ込め、セラミック組成物
    を、低温化学的結合剤を有しないセラミックの普通の焼
    結温度より低い温度に加熱し、こうして、化学的結合耐
    熱セラミックの組成物が基体に取り付けられたマトリッ
    クスによって基体に強固に機械的に結合されていること
    よりなり、金属基体に機械的に固定した化学的結合セラ
    ミックスの層からなり、その層には複数の隔置され、協
    同して設けられた補強要素を特徴とする金属アンカーマ
    トリックスが設けられていることを特徴とする補強構造
    の製造方法。
  20. 【請求項２０】金属マトリックスが蝋付け法、溶接法、
    および拡散結合法よりなる群から選ばれた治金的な結合
    法によって基体に固定されている特許請求の範囲19に記
    載の方法。
  21. 【請求項２１】金属基体に取り付けられる金属アンカー
    マトリックスがセルラー構造体、ランダム方向に堆積し
    た金属繊維の一体構造体、周辺部を絡み合わせて並べた
    ワイヤーコイル列、実質的に均一に隔置されたスタッド
    および／またはタグおよび金網からなる群から選ばれた
    アンカーマトリックスを有し、補強要素と表面との協同
    機能のある配置によって、アンカー力または機械的結合
    力を主として、基体表面に、実質的に垂直な方向に加え
    ることによって、基体に平行なせん断歪みおよび基体に
    垂直な引っ張り歪みによる補強セラミック層の損傷が実
    質的に阻止されていることを特徴とする特許請求の範囲
    20に記載の方法。
  22. 【請求項２２】化学的に結合されたセラミック組成物が
    ZrO2、Al2O3、MgO、CaO、Y2O3、HfO2、Cr2O3、SiO2、Th
    O2、CeO2、並びにSiC及びそれら化合物の少なくとも２
    つの混合物よりなる群から選ばれていることを特徴とす
    る特許請求の範囲19に記載の方法。
  23. 【請求項２３】化学的に結合されたセラミック組成物が
    実質的に燐酸塩で結合された組成物よりなり、また、化
    学的に結合したセラミックが多孔性で、約10-90％の間
    の気孔容積を有していることを特徴とする特許請求の範
    囲22記載の方法。
  24. 【請求項２４】セラミック組成物が実質的に燐酸塩で結
    合された安定化二酸化ジルコニウム（ZrO2）組成物より
    なり、またその気穴容積が約25-50％の間にあることを
    特徴とする特許請求の範囲23に記載の方法。
  25. 【請求項２５】金属−アンカーマトリックスがセルラー
    構造であり、少なくともこの構造体によって特定される
    帯域が実質的に燐酸塩で結合された安定化二酸化ジルコ
    ニウム（ZrO2）よりなる化学的に結合したセラミック組
    成物で充填されていることを特徴とする特許請求の範囲
    21に記載の方法。
  26. 【請求項２６】セルラー構造体を構成する壁に、セラミ
    ック組成物のセルラー構造物への機械的結合を助成する
    手段が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
    25に記載の方法。
  27. 【請求項２７】金属アンカーマトリックスがニッケル
    系、ニッケル−コバルト系、コバルト系および鉄系合金
    よりなる群から選ばれた耐熱合金であることを特徴とす
    る特許請求の範囲19に記載の方法。
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Families Citing this family (128)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6399867A (ja) * 1986-10-17 1988-05-02 ペルメレツク電極株式会社 リン酸カルシウム化合物被覆複合材及びその製造方法
JPS63231928A (ja) * 1987-03-20 1988-09-28 日本碍子株式会社 セラミックス・金属結合体
US4803108A (en) * 1987-05-01 1989-02-07 Essex Specialty Products, Inc. Honeycomb reinforcing sheet for the reinforcement of panels and method of reinforcing panels
US4867639A (en) * 1987-09-22 1989-09-19 Allied-Signal Inc. Abradable shroud coating
US4828926A (en) * 1987-12-04 1989-05-09 Inotel Inc. Aluminum phosphate bonded micas and composite thereof
GB2239214B (en) * 1989-12-23 1993-11-03 Rolls Royce Plc A sandwich structure and a method of manufacturing a sandwich structure
KR940002027B1 (ko) * 1990-11-15 1994-03-14 신꼬 판텍 가부시끼가이샤 졸겔법에 의한 글래스 라이닝 기기의 라이닝 글래스층의 보수 방법
DE4231338A1 (de) * 1992-09-18 1994-03-24 Emitec Emissionstechnologie Verfahren zum Beloten einer metallischen Struktur, insbesondere von Teilbereichen eines Wabenkörpers
DE4238369C2 (de) * 1992-11-13 1996-09-26 Mtu Muenchen Gmbh Bauteil aus einem metallischen Grundsubstrat mit keramischer Beschichtung
CA2113396A1 (en) * 1993-08-30 1995-03-01 Etsuji Kimura Basicity-resistant refractory
US5780157A (en) * 1994-06-06 1998-07-14 Ultramet Composite structure
US5618633A (en) * 1994-07-12 1997-04-08 Precision Castparts Corporation Honeycomb casting
JP3813654B2 (ja) * 1995-02-09 2006-08-23 日本碍子株式会社 セラミックスの接合構造およびその製造方法
US5786031A (en) * 1995-06-07 1998-07-28 Engelhard Corporation Barrier for a metal substrate
GB9513252D0 (en) * 1995-06-29 1995-09-06 Rolls Royce Plc An abradable composition
US5890268A (en) * 1995-09-07 1999-04-06 Case Western Reserve University Method of forming closed cell metal composites
US6102656A (en) * 1995-09-26 2000-08-15 United Technologies Corporation Segmented abradable ceramic coating
JPH1088368A (ja) * 1996-09-19 1998-04-07 Toshiba Corp 遮熱コーティング部材およびその作製方法
US5976695A (en) * 1996-10-02 1999-11-02 Westaim Technologies, Inc. Thermally sprayable powder materials having an alloyed metal phase and a solid lubricant ceramic phase and abradable seal assemblies manufactured therefrom
EP0935009B1 (de) * 1998-02-05 2002-04-10 Sulzer Markets and Technology AG Beschichteter Gusskörper
US6641907B1 (en) 1999-12-20 2003-11-04 Siemens Westinghouse Power Corporation High temperature erosion resistant coating and material containing compacted hollow geometric shapes
US6197424B1 (en) 1998-03-27 2001-03-06 Siemens Westinghouse Power Corporation Use of high temperature insulation for ceramic matrix composites in gas turbines
US6733907B2 (en) 1998-03-27 2004-05-11 Siemens Westinghouse Power Corporation Hybrid ceramic material composed of insulating and structural ceramic layers
US6676783B1 (en) 1998-03-27 2004-01-13 Siemens Westinghouse Power Corporation High temperature insulation for ceramic matrix composites
US6977060B1 (en) * 2000-03-28 2005-12-20 Siemens Westinghouse Power Corporation Method for making a high temperature erosion resistant coating and material containing compacted hollow geometric shapes
US6013592A (en) 1998-03-27 2000-01-11 Siemens Westinghouse Power Corporation High temperature insulation for ceramic matrix composites
US7563504B2 (en) * 1998-03-27 2009-07-21 Siemens Energy, Inc. Utilization of discontinuous fibers for improving properties of high temperature insulation of ceramic matrix composites
US6291806B1 (en) * 1998-10-01 2001-09-18 Usf Filtration And Separations Group, Inc. Process for bonding workpieces
US6235370B1 (en) 1999-03-03 2001-05-22 Siemens Westinghouse Power Corporation High temperature erosion resistant, abradable thermal barrier composite coating
US6355356B1 (en) * 1999-11-23 2002-03-12 General Electric Company Coating system for providing environmental protection to a metal substrate, and related processes
AU2001265141A1 (en) * 2000-05-26 2001-12-11 University Of Virginia Patent Foundation Multifunctional periodic cellular solids and the method of making thereof
DE60138627D1 (de) * 2000-07-14 2009-06-18 Univ Virginia Schaum für wärmetauscher
US6577018B1 (en) * 2000-08-25 2003-06-10 Micron Technology, Inc. Integrated circuit device having reduced bow and method for making same
DE10117127B4 (de) * 2001-04-06 2009-12-31 Alstom Technology Ltd. Verbundaufbau zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien
DE10117128A1 (de) * 2001-04-06 2002-10-10 Alstom Switzerland Ltd Verfahren zur Herstellung von Verbundaufbauten zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien
DE10121019A1 (de) * 2001-04-28 2002-10-31 Alstom Switzerland Ltd Gasturbinendichtung
US6846574B2 (en) 2001-05-16 2005-01-25 Siemens Westinghouse Power Corporation Honeycomb structure thermal barrier coating
DE10124398A1 (de) * 2001-05-18 2002-11-21 Rolls Royce Deutschland Verfahren zur Aufbringung einer keramischen Schicht auf einen metallischen Grundkörper sowie Wärmedämmungsschichtsystem mit einer keramischen Schicht auf einem metallischen Grundkörper
EP1275748A3 (de) 2001-07-13 2004-01-07 ALSTOM (Switzerland) Ltd Hochtemperaturbeständiger Schutzüberzug mit eingebetteten lokalen Erhebungen sowie Verfahren zur Herstellung des Schutzüberzuges
SG102637A1 (en) * 2001-09-10 2004-03-26 Micron Technology Inc Bow control in an electronic package
US6884384B2 (en) 2001-09-27 2005-04-26 Siemens Westinghouse Power Corporation Method for making a high temperature erosion resistant material containing compacted hollow geometric shapes
CA2358624C (en) * 2001-10-10 2009-12-22 The Westaim Corporation Sprayable composition
EP1327703A1 (de) * 2002-01-15 2003-07-16 Siemens Aktiengesellschaft Schichtsystem mit einer porösen Schicht
WO2003101722A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-11 University Of Virginia Patent Foundation Active energy absorbing cellular metals and method of manufacturing and using the same
AU2003270085A1 (en) * 2002-09-03 2004-03-29 University Of Virginia Patent Foundation Blast and ballistic protection systems and method of making the same
AU2003270086A1 (en) 2002-09-03 2004-03-29 University Of Virginia Patent Foundation Method for manufacture of truss core sandwich structures and related structures thereof
US6858174B2 (en) * 2002-09-03 2005-02-22 Ceramatec, Inc. Process for casting ceramic materials
US6884470B2 (en) 2002-10-03 2005-04-26 General Electric Company Application method for abradable material
FR2846034B1 (fr) * 2002-10-22 2006-06-23 Snecma Moteurs Carter, compresseur, turbine et turbomoteur a combustion comprenant un tel carter
DE10259963B4 (de) * 2002-12-20 2010-04-01 Mtu Aero Engines Gmbh Wabendichtung
US20060080835A1 (en) * 2003-02-14 2006-04-20 Kooistra Gregory W Methods for manufacture of multilayered multifunctional truss structures and related structures there from
JP4402362B2 (ja) * 2003-04-04 2010-01-20 キヤノン株式会社 画像読取装置、その制御方法、プログラムおよび記憶媒体
US20050042881A1 (en) * 2003-05-12 2005-02-24 Tokyo Electron Limited Processing apparatus
US20060286342A1 (en) * 2003-05-28 2006-12-21 Elzey Dana M Re-entrant cellular multifunctional structure for energy absorption and method of manufacturing and using the same
DE10357180A1 (de) * 2003-12-08 2005-06-30 Alstom Technology Ltd Verbundaufbau zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien
DE102004031255B4 (de) * 2004-06-29 2014-02-13 MTU Aero Engines AG Einlaufbelag
US7481248B2 (en) * 2004-09-15 2009-01-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Flexible heat shields and method
GB0425595D0 (en) * 2004-11-20 2004-12-22 Rolls Royce Plc A laminate material
US7387758B2 (en) * 2005-02-16 2008-06-17 Siemens Power Generation, Inc. Tabbed ceramic article for improved interlaminar strength
US7374818B2 (en) * 2005-05-23 2008-05-20 United Technologies Corporation Coating system for silicon based substrates
WO2007096986A1 (ja) * 2006-02-24 2007-08-30 Ibiden Co., Ltd. 端面加熱装置、ハニカム集合体の端面乾燥方法、及び、ハニカム構造体の製造方法
DE102006009860A1 (de) * 2006-03-03 2007-09-06 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Dichtsegments und Dichtsegment zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten
US8360361B2 (en) 2006-05-23 2013-01-29 University Of Virginia Patent Foundation Method and apparatus for jet blast deflection
EP1890010B1 (en) * 2006-08-10 2016-05-04 United Technologies Corporation Ceramic turbine shroud assembly
US7775772B2 (en) 2006-11-08 2010-08-17 General Electric Company System for manufacturing a rotor having an MMC ring component and an airfoil component having MMC airfoils
US20080274336A1 (en) * 2006-12-01 2008-11-06 Siemens Power Generation, Inc. High temperature insulation with enhanced abradability
US8186566B2 (en) * 2007-03-10 2012-05-29 Nexgeneering Technology Llc Method for cohesively bonding metal to a non-metallic substrate
US7819625B2 (en) * 2007-05-07 2010-10-26 Siemens Energy, Inc. Abradable CMC stacked laminate ring segment for a gas turbine
US20080290138A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-27 David Myron Lineman Method for bonding refractory ceramic and metal
US8303247B2 (en) 2007-09-06 2012-11-06 United Technologies Corporation Blade outer air seal
US8899470B2 (en) * 2007-11-29 2014-12-02 Corning Incorporated Method for bonding refractory ceramic and metal
US8211524B1 (en) 2008-04-24 2012-07-03 Siemens Energy, Inc. CMC anchor for attaching a ceramic thermal barrier to metal
EP2239079A1 (de) * 2008-06-23 2010-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Löten mit mehrstufigem Temperaturprofil
US20100047526A1 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Merrill Gary B Subsurface inclusions of spheroids and methodology for strengthening a surface bond in a hybrid ceramic matrix composite structure
US20100047512A1 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Morrison Jay A Methodology and tooling arrangements for strengthening a surface bond in a hybrid ceramic matrix composite structure
US8167573B2 (en) * 2008-09-19 2012-05-01 Siemens Energy, Inc. Gas turbine airfoil
US7704596B2 (en) 2008-09-23 2010-04-27 Siemens Energy, Inc. Subsurface inclusion of fugitive objects and methodology for strengthening a surface bond in a hybrid ceramic matrix composite structure
US8221825B2 (en) * 2009-03-30 2012-07-17 Alstom Technology Ltd. Comprehensive method for local application and local repair of thermal barrier coatings
DE102009034025A1 (de) * 2009-07-21 2011-01-27 Mtu Aero Engines Gmbh Einlaufbelag zur Anordnung an einem Gasturbinenbauteil
US8506243B2 (en) * 2009-11-19 2013-08-13 United Technologies Corporation Segmented thermally insulating coating
US20110206502A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 Samuel Ross Rulli Turbine shroud support thermal shield
US20110206937A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 Schmidt Wayde R Composite article having a ceramic nanocomposite layer
US8470457B2 (en) * 2010-03-29 2013-06-25 United Technologies Corporation Composite article having a solid solution protective layer
EP2418387B1 (fr) * 2010-08-11 2015-04-01 Techspace Aero S.A. Virole externe de compresseur de turbomachine axiale
US10309018B2 (en) * 2011-05-31 2019-06-04 United Technologies Corporation Composite article having layer with co-continuous material regions
US20130017071A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 General Electric Company Foam structure, a process of fabricating a foam structure and a turbine including a foam structure
GB201116029D0 (en) * 2011-09-16 2011-10-26 Rolls Royce Plc Abradable panel and method of forming the same
US9859142B2 (en) 2011-10-20 2018-01-02 Lam Research Corporation Edge seal for lower electrode assembly
US9869392B2 (en) 2011-10-20 2018-01-16 Lam Research Corporation Edge seal for lower electrode assembly
DE102011085801A1 (de) * 2011-11-04 2013-05-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bauelement und Turbomaschine mit einem Bauelement
US9022743B2 (en) 2011-11-30 2015-05-05 United Technologies Corporation Segmented thermally insulating coating
DE102011088085A1 (de) * 2011-12-09 2013-06-13 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Mehrschichtverbundeinheit
US10105795B2 (en) * 2012-05-25 2018-10-23 General Electric Company Braze compositions, and related devices
FR2991374B1 (fr) * 2012-06-04 2016-04-08 Snecma Paroi stator de turbomachine recouverte d'un revetement abradable
US9034465B2 (en) * 2012-06-08 2015-05-19 United Technologies Corporation Thermally insulative attachment
US20160003083A1 (en) * 2013-02-19 2016-01-07 United Technologies Corporation Abradable seal including an abradability characteristic that varies by locality
EP2857637A1 (en) * 2013-10-01 2015-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Turbine airfoil and corresponding method of manufacturing
DE102013223585A1 (de) * 2013-11-19 2015-06-03 MTU Aero Engines AG Einlaufbelag auf Basis von Metallfasern
US10090211B2 (en) 2013-12-26 2018-10-02 Lam Research Corporation Edge seal for lower electrode assembly
US8899318B1 (en) 2014-04-24 2014-12-02 Ronald C. Parsons Applying an aggregate to expandable tubular
US10443444B2 (en) 2014-05-21 2019-10-15 United Technologies Corporation Cost effective manufacturing method for GSAC incorporating a stamped preform
EP3029274B1 (en) * 2014-10-30 2020-03-11 United Technologies Corporation Thermal-sprayed bonding of a ceramic structure to a substrate
FR3028882B1 (fr) * 2014-11-20 2021-05-28 Snecma Procede de realisation d'un revetement abradable multicouches avec structure tubulaire integree, et revetement abradable obtenu par un tel procede
US10337353B2 (en) * 2014-12-31 2019-07-02 General Electric Company Casing ring assembly with flowpath conduction cut
AU2016209963B2 (en) * 2015-01-19 2019-11-21 Flsmidth A/S Interlocking wear-resistant panel system
DE102015202070A1 (de) * 2015-02-05 2016-08-25 MTU Aero Engines AG Gasturbinenbauteil
EP3259452A2 (en) 2015-02-18 2017-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Forming cooling passages in combustion turbine superalloy castings
US20160312633A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 General Electric Company Composite seals for turbomachinery
US10697464B2 (en) * 2016-07-29 2020-06-30 Raytheon Technologies Corporation Abradable material
MX2019001248A (es) 2016-09-07 2019-04-25 Commscope Technologies Llc Geles anisotropicos de sellado de cable; y metodos para fabricar geles de sellado de cable.
US10711794B2 (en) * 2016-11-17 2020-07-14 Raytheon Technologies Corporation Airfoil with geometrically segmented coating section having mechanical secondary bonding feature
US10392946B2 (en) * 2016-12-21 2019-08-27 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Turbine blade with reinforced platform for composite material construction
US10774670B2 (en) * 2017-06-07 2020-09-15 General Electric Company Filled abradable seal component and associated methods thereof
US10900371B2 (en) 2017-07-27 2021-01-26 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Abradable coatings for high-performance systems
US10858950B2 (en) 2017-07-27 2020-12-08 Rolls-Royce North America Technologies, Inc. Multilayer abradable coatings for high-performance systems
JP7192451B2 (ja) 2018-01-25 2022-12-20 三菱マテリアル株式会社 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、及び、銅／セラミックス接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法
US11193836B2 (en) * 2018-02-01 2021-12-07 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus having a semiconductor strain gage encased within ceramic material for measuring strain and methods for making and using same
RU2684055C1 (ru) * 2018-02-21 2019-04-03 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина Истираемое уплотнение и способ его изготовления
US11215778B2 (en) 2018-03-09 2022-01-04 Commscope Technologies Llc Cable seals with reinforcements
US10808565B2 (en) * 2018-05-22 2020-10-20 Rolls-Royce Plc Tapered abradable coatings
WO2020044590A1 (ja) * 2018-08-28 2020-03-05 三菱マテリアル株式会社 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、及び、銅／セラミックス接合体の製造方法、及び、絶縁回路基板の製造方法
DE102018218604A1 (de) * 2018-10-30 2020-04-30 MTU Aero Engines AG Dichtanordnung für eine Strömungsmaschine
CN113272474A (zh) * 2019-01-10 2021-08-17 日本碍子株式会社 散热部件
CN110565358B (zh) * 2019-08-20 2022-03-04 安徽省通信产业服务有限公司 一种导电布抗氧化层的制备方法
US11492974B2 (en) * 2020-05-08 2022-11-08 Raytheon Technologies Corporation Thermal barrier coating with reduced edge crack initiation stress and high insulating factor
US11426822B2 (en) * 2020-12-03 2022-08-30 General Electric Company Braze composition and process of using
US11674396B2 (en) 2021-07-30 2023-06-13 General Electric Company Cooling air delivery assembly
US11674405B2 (en) 2021-08-30 2023-06-13 General Electric Company Abradable insert with lattice structure

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3068016A (en) * 1958-03-31 1962-12-11 Gen Motors Corp High temperature seal
US3223588A (en) * 1964-04-28 1965-12-14 Warner Lambert Pharmaceutical Optical brightening dental compound
SE426581B (sv) * 1976-04-05 1983-01-31 Brunswick Corp Laminerat hogtemperaturmaterial och sett att framstella detsamma
US4209334A (en) * 1976-04-15 1980-06-24 Brunswick Corporation Porous ceramic seals and method of making same
US4075364A (en) * 1976-04-15 1978-02-21 Brunswick Corporation Porous ceramic seals and method of making same
CA1103279A (en) * 1976-04-15 1981-06-16 Carlino Panzera Porous ceramic seals and method of making same
US4177308A (en) * 1978-08-10 1979-12-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Non-combustible high temperature abradable seal material
US4247249A (en) * 1978-09-22 1981-01-27 General Electric Company Turbine engine shroud
US4280975A (en) * 1979-10-12 1981-07-28 General Electric Company Method for constructing a turbine shroud
US4289447A (en) * 1979-10-12 1981-09-15 General Electric Company Metal-ceramic turbine shroud and method of making the same
DE3018620C2 (de) * 1980-05-16 1982-08-26 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Wärmedämmende und dichtende Auskleidung für eine thermische Turbomaschine
JPS5782180A (en) * 1980-11-06 1982-05-22 Asahi Glass Co Ltd Metal and ceramic bonding method
US4346904A (en) * 1980-11-26 1982-08-31 Watkins Jr Shelton Honeycomb structure for use in abradable seals
US4409054A (en) * 1981-01-14 1983-10-11 United Technologies Corporation Method for applying abradable material to a honeycomb structure and the product thereof
JPS59231208A (ja) * 1983-06-10 1984-12-25 三井造船株式会社 セラミツクスの結合方法および結合用ピン
US4514458A (en) * 1983-11-09 1985-04-30 Lord Corporation Spring-like material formed of compressed metallic wire

Also Published As

Publication number Publication date
DE3678591D1 (de) 1991-05-16
CA1265913A (en) 1990-02-20
JPS61228948A (ja) 1986-10-13
US4639388A (en) 1987-01-27
EP0192162A2 (en) 1986-08-27
IL77858A (en) 1990-03-19
EP0192162B1 (en) 1991-04-10
EP0192162A3 (en) 1987-06-24

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