(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機エンジン複合材料部品であって、
前記部品が環または環セグメントであり、
ポリイミド、ポリアミド−イミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾールおよびそれらの配合物からなる群から選択される、４０〜９０重量パーセントのポリマー構成成分と；
少なくとも９重量パーセントの片状黒鉛または黒鉛粉末の充填材構成成分と；
任意選択により、５１重量パーセント以下の粒子状物質と；
を含み、
ここで前記複合材料の全構成成分の合計は１００重量パーセントであり、
前記複合材料は、１時間に５回の割合で空気が交換されている状態で空気中において７０ｐｓｉ（０．４８ＭＰａ）で１００時間７００°Ｆ（３７１℃）に加熱した後に判定された場合に５％未満の熱酸化による重量損失を有し、かつ０．５未満の動的摩擦係数を有し；
金属環または金属環セグメントのための適切な代替品である複合材料部品。
【請求項２】
前記部品が、内部シュラウドまたは内部シュラウドの１セグメントである、請求項１に記載の複合材料部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、全体が参照により本明細書に援用されている２００８年８月２９日付け米国仮特許出願第６１／０９２，９０４号明細書の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、航空機エンジン用複合材料部品、詳細には、シュラウドまたはシュラウドセグメントなどの環または環セグメントである部品に向けられている。
【背景技術】
【０００３】
航空機エンジンは、耐摩耗性、熱安定性を有し、軽量である部品を必要とする。多くの航空機エンジンは、空気がエンジンの燃焼室区分へと送られる前に流入空気を圧縮するために軸流圧縮機を使用している。軸流圧縮機は、高速で回転するブレードすなわちロータと固定され回転しないステータベーンが交互に配された列を使用する。ロータブレードとステータベーンの組合せ作用は空気圧を増大させる。ステータベーンは可変的であり得る。すなわち、これらはその長手方向軸上で回転または旋回して、空気流および圧力をより良く制御することができる。ロータの列およびステータの列はステージと呼ばれる。軸流圧縮機は典型的には複数のステージを有する。ステータベーンは外部エンジンケーシングと内部シュラウドの間で半径方向に保持される。内部シュラウドは、エンジンの回転シャフトを中心として所定の場所に固定される。スピンドルまたはトラニオンと呼ばれるベーン端部は、内部シュラウド内に機械加工されたリセスと一致する。シュラウドおよびベーンの両方が金属で構成されている場合、ベーンスピンドルと内部シュラウドの間に磨耗が発生し得る。金属対金属の磨耗を削減するためには、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ブランドのポリイミド（Ｄｕｐｏｎｔ  Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥから入手可）などの高温耐性、耐摩耗性のポリマーのポリマーブッシングを使用することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属より軽く、熱安定性および耐摩耗性を有する航空機エンジン部品に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、航空機エンジンのための複合材料環または環セグメントであって、複合材料が、
ポリイミド、ポリアミド−イミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾールおよびそれらの配合物からなる群から選択される、約４０〜約９０重量パーセントのポリマー構成成分と；
少なくとも約９重量パーセントの炭素質充填材構成成分と；
任意選択により、約５１重量パーセント以下の粒子状物質と；
を含み、ここで全構成成分の合計は１００重量パーセントであり、
複合材料は、１時間に５回の割合で空気が交換されている状態で空気中において７０ｐｓｉ（０．４８ＭＰａ）で１００時間７００°Ｆ（３７１℃）に加熱した後に判定された場合に５％未満の熱酸化による重量損失（ＴＯＷＬ）を有し、かつ０．５未満の動的摩擦係数を有し；金属環または金属環セグメントのための適切な代替品である複合材料環または環セグメントを提供している。
【０００６】
一実施形態において、複合材料環または環セグメントは、可変ベーンと共に用いられる内部シュラウドまたは内部シュラウドの１セグメントである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】内部シュラウドのセグメントの１つを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
複合材料環または環セグメントは、ポリマーと炭素質充填材、例えば黒鉛粉末（または片状黒鉛）を含む複合材料から調製される。完全な環部品は、単一の部品片で構成されるかまたは２つ以上の部品片すなわち２つ以上のセグメントで構成され得る。航空機エンジン内のこのような環の一用途は、シュラウド特に内部シュラウドとしての用途である。
【０００９】
複合材料は、少なくとも約４０〜約９０重量パーセントのポリマー構成成分と、少なくとも約９重量パーセントの炭素質充填材構成成分と、任意選択により、約５１重量パーセント以下の粒子状物質とを含み、ここで複合材料の全構成成分の合計は１００重量パーセントである。ポリマーは、ポリイミド、ポリアミド−イミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾールおよびそれらの配合物からなる群から選択される。好ましくはポリマーはポリイミドであり、炭素質充填材は、黒鉛粉末または片状黒鉛で構成されている。
【００１０】
ポリイミドは、ポリマー骨格の主鎖に沿って線状または複素環単位として特徴的な、−ＣＯ−ＮＲ−ＣＯ−基を含む。ポリイミドは、例えば、モノマー例えば有機テトラカルボン酸またはその対応する無水物またはエステル誘導体と、芳香族ジアミンとの反応から得ることができる。
【００１１】
ポリイミドを調製するために使用されるポリイミド前駆体は、加熱または化学処理された時点で対応するポリイミドとなる有機ポリマーである。このように得たポリイミドの一部の実施形態において、そのポリマー鎖の繰返し単位（ｒｅｐｅａｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ）の約６０〜１００モルパーセント、好ましくは約７０モルパーセント以上、より好ましくは約８０モルパーセント以上が、例えば以下の式により表わされるようなポリイミド構造を有する：
【００１２】
【化１】
0005443491.tif 000002
式中、Ｒ１は、炭素原子６個のベンゼノイド−不飽和環を１〜５個有する四価の芳香族ラジカルであり、４つのカルボニル基がＲ１ラジカルのベンゼン環内の異なる炭素原子に直接結合され、各カルボニル基対はＲ１ラジカルのベンゼン環内の隣接する炭素原子に結合されており；Ｒ２は、炭素原子のベンゼノイド不飽和環を１〜５個有する２価の芳香族ラジカルであり、２つのアミノ基はＲ２ラジカルのベンゼン環内の異なる炭素原子に直接結合されている。
【００１３】
好ましいポリイミド前駆体は芳香族であり、イミド化された時点で、芳香族化合物のベンゼン環がイミド基に直接結合されているポリイミドを提供する。特に好ましいポリイミド前駆体としては、例えば以下の一般式により表わされる繰返し単位を有するポリアミド酸が含まれる：
【００１４】
【化２】
0005443491.tif 000003
ここで、ポリアミド酸は、２つ以上の繰返し単位のホモポリマーまたはコポリマーのいずれかであり得、Ｒ３は、炭素原子６個のベンゼノイド−不飽和環を１〜５個有する四価の芳香族ラジカルであり、４つのカルボニル基がＲ３ラジカルのベンゼン環内の異なる炭素原子に直接結合され、各カルボニル基対はＲ３ラジカルのベンゼン環内の隣接する炭素原子に結合されており；Ｒ４は、炭素原子のベンゼノイド不飽和環を１〜５個有する２価の芳香族ラジカルであり、２つのアミノ基はＲ４ラジカルのベンゼン環内の異なる炭素原子に直接結合されている。
【００１５】
上記一般式により表わされる繰返し単位を有するポリアミド酸の典型例は、ピロメリト酸二無水化物（「ＰＭＤＡ」）とジアミノジフェニルエーテル（「ＯＤＡ」）および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水化物（「ＢＰＤＡ」）とＯＤＡから得られるものである。閉環した場合、前者はポリ（４，４’−オキシジフェニレンピロメリットイミド）となり後者はポリ（４，４’−オキシジフェニレン−３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボキシジイミド）となる。
【００１６】
溶液イミド化プロセスにより調製されるポリイミドの典型例は、次のような反復単位（ｒｅｃｕｒｒｉｎｇ  ｕｎｉｔ）を有する剛性芳香族ポリイミド組成物である：
【００１７】
【化３】
0005443491.tif 000004
式中、Ｒ５は６０〜約８５モルパーセントのパラフェニレンジアミン（「ＰＰＤ」）単位および約１５〜４０モルパーセント未満のメタフェニレンジアミン（「ＭＰＤ」）単位である。
【００１８】
本発明の実施において好適に利用されるテトラカルボン酸または本発明の実施において有用な誘導体を調製できるテトラカルボン酸は、以下の一般式を有する：
【００１９】
【化４】
0005443491.tif 000005
式中、Ａは四価の有機基であり、Ｒ６〜Ｒ９（Ｒ９を含む）は水素または低級アルキル、そして好ましくはメチル、エチルまたはプロピルを含む。四価の有機基Ａは好ましくは以下の構造の１つを有する：
【００２０】
【化５】
0005443491.tif 000006
式中、Ｘは
【００２１】
【化６】
0005443491.tif 000007
のうちの少なくとも１つを含む。
【００２２】
芳香族テトラカルボン酸構成成分としては、芳香族テトラカルボン酸およびその酸無水物、その塩およびそのエステルに言及することができる。芳香族テトラカルボン酸の例としては、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）チオエーテル、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ホスフィン、２，２−ビス（３’，４’−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物およびビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホンが含まれる。
【００２３】
有機芳香族ジアミンとしては好ましくは、それ自体当該技術分野にとって公知である１つ以上の芳香族および／または複素環ジアミンが使用される。このような芳香族ジアミンは、Ｈ２Ｎ−Ｒ１０−ＮＨ２という構造により表わすことができ、式中、Ｒ１０は、１６個以下の炭素原子、任意選択により、１以下のヘテロ原子を環内に含む芳香族基であり、ヘテロ原子は−Ｎ−、−Ｏ−、または−Ｓ−を含む。同様に本明細書中に含まれるのは、Ｒ１０がジフェニレン基またはジフェニルメタン基であるＲ１０基である。このようなジアミンの代表的なものは２，６−ジアミノピリジン、３，５−ジアミノピリジン、メタ−フェニレンジアミン、パラ−フェニレンジアミン、ｐ，ｐ’−メチレンジアニリン、２，６−ジアミノトルエン、および２，４−ジアミノトルエンである。
【００２４】
単なる一例にすぎない芳香族ジアミン構成成分のその他の例としてはベンゼンジアミン類、例えば１，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジアミノベンゼンおよび１，２−ジアミノベンゼン；ジフェニル（チオ）エーテルジアミン類、例えば４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテルおよび４，４’−ジアミノジフェニルチオエーテル；ベンゾフェノンジアミン類、例えば３，３’−ジアミノベンゾフェノンおよび４，４’−ジアミノベンゾフェノン；ジフェニルホスフィンジアミン類、例えば３，３’−ジアミノジフェニルホスフィンおよび４，４’−ジアミノジフェニルホスフィン；ジフェニルアルキレンジアミン類、例えば３，３’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルプロパンおよび４，４’−ジアミノジフェニルプロパン；ジフェニルスルフィドジアミン類、例えば３，３’−ジアミノジフェニルスルフィドおよび４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド；ジフェニルスルホンジアミン類、例えば３，３’−ジアミノジフェニルスルホンおよび４，４’−ジアミノジフェニルスルホン；およびベンジジン類、例えばベンジジンおよび３，３’−ジメチルベンジジンが含まれる。
【００２５】
その他の有用なジアミンは、少なくとも１つのヘテロ原子非含有芳香族環または、１官能基により架橋された少なくとも２つの芳香族環を有する。
【００２６】
これらの芳香族ジアミンは、単独でまたは組合せた形で利用可能である。芳香族ジアミン構成成分として好んで用いられるのは、１，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジアミノベンゼン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテルおよびその混合物である。
【００２７】
ポリアミド酸は、芳香族ジアミン構成成分および芳香族テトラカルボン酸構成成分を、有機極性溶媒中で好ましくは実質的に等モル量で重合させることによって得ることができる。溶媒中の全てのモノマーの量は、約５〜約４０重量パーセント、より好ましくは約６〜約３５重量パーセントの範囲内そして最も好ましくは約８〜約３０重量パーセントの範囲内にあり得る。反応温度は一般に約１００℃以下であり、好ましくは約１０℃〜８０℃の範囲内にある。重合反応の時間は、一般に約０．２〜６０時間の範囲内である。
【００２８】
好ましくは、複合材料中で使用されるポリイミドは、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノール）−ヘキサフルオロプロパンテトラカルボン酸またはピロメリット酸、酸の無水物またはエステルまたは、酸、無水物またはエステルの混合物および１つ以上の芳香族ジアミンから誘導される。
【００２９】
炭素質充填材は、ポリマー形成プロセス中または複合材料環または環セグメントを形成するためのポリマーの加工の間に、ポリマーと混合される。すなわち、炭素質充填材は、ポリマーの製造または形成中、または複合材料部品が形成されている場合の成形プロセスの間に添加することができる。プロセスは例えば、圧縮成形、粉末圧縮、樹脂トランスファ成形またはこのような品物を作るためのその他の任意の従来のプロセスであり得る。
【００３０】
本発明の全ての実施形態において、炭素質充填材は少なくとも約９重量パーセントの黒鉛粉末（または片状黒鉛）であり、複合材料の全構成成分の合計は１００重量パーセントである。非限定的な実施例では、本発明の一実施形態において、炭素質充填材は９重量パーセントで存在し、ポリマー構成成分は約９０重量パーセントで存在し、粒子状物質は約１重量パーセントで存在する。より具体的には、片状黒鉛炭素質充填材は９重量パーセントで存在し；無機粒子状物質、好ましくはカオリナイトは約１重量パーセントで存在し；ポリマー構成成分、好ましくはポリイミドは９０重量パーセントで存在する。
【００３１】
本発明のさらに別の実施形態において、炭素質充填材が約５０重量パーセントで存在する場合、ポリマー構成成分は約５０重量パーセントで存在し、粒子状物質は全く存在しない。より具体的には、黒鉛粉末は５０重量パーセントで存在し、ポリマー構成成分、好ましくはポリイミドは５０重量パーセントで存在する。
【００３２】
黒鉛粉末（または片状黒鉛）は、約５０μｍ未満、好ましくは約１０μｍ未満の平均粒径の粒子を有する。本発明で使用できる黒鉛粉末は、反応性不純物、特に金属不純物を実質的に含まない。合計金属不純物は、金属硫化物および金属酸化物、特に硫化鉄、硫化バリウム、硫化カルシウム、硫化銅、酸化バリウム、酸化カルシウムおよび酸化銅が合計で約１５００ｐｐｍ未満、好ましくは約１０ｐｐｍ未満となるべきである。黒鉛粉末は、低レベルの反応性不純物で生産される市販の合成黒鉛または化学処理により精製された自然に発生する黒鉛であり得る。
【００３３】
黒鉛粉末（または片状黒鉛）に加えて、炭素質充填材は炭素繊維、炭素織物または不織炭素マットを含むことができる。
【００３４】
複合材料部品は同様に５１重量パーセント以下の粒子状物質も含んでいてよい。粒子状物質は、本発明の５％未満の熱酸化重量損失が満たされるかぎり、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）ホモポリマーおよびコポリマーまたは無機充填材を含め、さまざまなタイプのものであり得る。好ましい無機充填材はタルク、雲母、珪灰石、カオリナイトおよび海泡石である。
【００３５】
本発明の複合材料は、高い熱酸化安定性を有する。安定性の尺度は、１時間に５回の割合で空気が交換される状態で、空気中において７０ｐｓｉ（０．４８ＭＰａ）で１００時間７００°Ｆ（３７１℃）で判定した場合の５％未満というその熱酸化重量損失である。複合材料は、室温そして１００，０００ｐｓｉ（６９０ＭＰａ）の成形圧力で、ＡＳＴＭ−Ｅ８にしたがって直接成形によりテンシルバーの形に製造した。バーは窒素パージを伴って３時間４０５℃で焼結させた。最初にテンシルバーを秤量することによって酸化安定性を測定した。その後バーを１００時間、空気において７０ｐｓｉ（０．４８ＭＰａ）の圧力で７００°Ｆ（３７１℃）の温度に曝露した。空気を１時間に５回の割合で交換した。その後、最終的重量測定を行ない、重量パーセント単位で、すなわち初期重量から最終重量を減算しそれを初期重量で除して１００を乗じることで、重量損失を計算した。熱酸化重量損失は、さまざまな複合材料について決定された。例えば、芳香族テトラカルボン酸構成成分が３，３’，４，４’ビフェニルテトラカルボン酸でありジアミン構成成分が７０モル％のＰ−フェニレンジアミンと３０モル％のｍ−フェニレンジアミンの混合物であるポリマー構成成分５０重量パーセントと黒鉛粉末５０重量パーセントで構成された複合材料についての熱酸化重量損失は、約２％未満である。
【００３６】
本発明の複合材料は、低い動的摩擦係数を有する。動的摩擦係数は０．５未満、好ましくは０．４未満、そして最も好ましくは０．３未満である。その結果、複合材料シュラウドおよびベーンが直接接触する場合、ベーンを移動させるのに必要な力は少なくてすむ。
【００３７】
本発明の航空機エンジン用複合材料部品は、環または環セグメント、シュラウドまたはシュラウドセグメントとして有用である。これらの複合材料部品は、耐摩耗性および熱安定性を提供し、従来の金属製部品に比べ軽量である。複合材料環または環セグメントは結果として、類似の金属環または環セグメントと比べて４０〜７５％の軽量化をもたらす。すなわち複合材料部品の重量は類似の金属部品の重量の２５〜６０％である。複合材料環または環セグメントが、金属製可変ベーンと共に用いられるシュラウドまたは内部シュラウドであるかあるいはシュラウドまたは内部シュラウドのセグメントである場合、複合材料部品は、ベーンステム上の摩耗を削減するかまたは無くす。さらに、複合材料部品は、可変ベーンと直接接触してよく、類似の金属部品に比べ利点を有する。複合材料部品は、複合材料部品間ならびに複合材料部品を金属部品間、例えば複合材料内部シュラウドと金属ベーン間のブッシングを無くすことができ、こうして複合材料内部シュラウドと金属ベーンの間には直接的接触が存在することになる。これにより、部品の数が少なくなり、組立ては単純化される。これらの複合材料部品は、金属間摩耗が無くなりブッシングの摩耗が無くなることによって、より長い寿命が提供される。複合材料部品はより密な構成要素の嵌合せを可能にし、ベーンステム周囲の空気の漏洩が削減される。
【００３８】
図１は、内部シュラウド１０の典型的なセグメントを示す。セグメントは角度１１を成す円弧の形をしている。完全なシュラウドは３６０°である。シュラウドのセグメントは３６０°の分数の角度を成す。シュラウドのセグメントは、内半径１２と外半径１３を有する。セグメントは幅１４を有し、ベーンを保持するためのホール１５を含む。
【実施例】
【００３９】
実施例１
芳香族テトラカルボン酸構成成分が３，３’，４，４’ビフェニルテトラカルボン酸であり、ジアミン構成成分が７０モル％のｐ−フェニレンジアミンと３０モル％のｍ−フェニレンジアミンの混合物である５０重量パーセントのポリマー構成成分と、５０重量パーセントの黒鉛粉末で構成された複合材料を、ＡＳＴＭ  Ｅ８にしたがって直接成形によりテンシルバーの形に製造した。テンシルバーを焼結させて、１．７３０ｇ／ｃｍ３の比重を有するテストバーを生産した。引張り強度と伸びをＡＳＴＭ  Ｄ６３８にしたがって測定した。引張り強度は１２．６６Ｋｐｓｉ（８６．９ＭＰａ）であることが発見され、伸びは１．６％であった。
【００４０】
最初にテンシルバーを秤量することにより、酸化安定性を測定した。その後バーを１００時間空気中７０ｐｓｉ（０．４８ＭＰａ）の圧力で７００°Ｆ（３７１℃）の温度に曝露した。空気は１時間に５回の割合で交換した。この時間の終了時に、バーを再度秤量し、（熱酸化重量損失）ＴＯＷＬは、０．６７％であった。
【００４１】
実施例２
図１に示されているものと類似したシュラウドのセグメントを調製して、シュラウドのセグメントのＴＯＷＬを直接測定した。シュラウドのセグメントは３０°という角度１１を成していた。外半径１３は８．６４インチ（２１．９ｃｍ）であり、内半径１２は８．１８インチ（２０．８）であり、幅１４は１．０インチ（２．５ｃｍ）であった。セグメントは、図１に示された通り８個のベーンホール１５を含んでいた。芳香族テトラカルボン酸構成成分が３，３’，４，４’ビフェニルテトラカルボン酸であり、ジアミン構成成分が７０モル％のｐ−フェニレンジアミンと３０モル％のｍ−フェニレンジアミンの混合物である５０重量パーセントのポリマー構成成分と、５０重量パーセントの黒鉛粉末で構成された複合材料を用いてセグメントを調製した。複合材料を金型内で焼結させて、１．７４６ｇ／ｃｍ２の比重を有するセグメントを生産した。セグメントを秤量し、その後金網カゴに入れた。カゴをオーブン内に入れ、セグメントを空気中７０ｐｓｉで７００°Ｆ（３７．１℃）まで加熱し、これらの条件下に１時間維持した。空気流量は、この時間中に空気を５回交換させるようなものであった。この時間の終りでセグメントを再度秤量して、酸化の結果としてどれほどの重量損失が発生したか、すなわちＴＯＷＬを判定した。ＴＯＷＬは０．５８％であった。
【００４２】
実施例３
芳香族テトラカルボン酸構成成分が３，３’，４，４’ビフェニルテトラカルボン酸であり、ジアミン構成成分が７０モル％のｐ−フェニレンジアミンと３０モル％のｍ−フェニレンジアミンの混合物である９０重量パーセントのポリマー構成成分と９重量パーセントの黒鉛粉末および１重量パーセントのカオリナイト粒子状物質で構成された複合材料を、ＡＳＴＭ  Ｅ８にしたがって直接成形によりテンシルバーの形に製造した。テンシルバーを焼結させて、１．４３９ｇ／ｃｍ３の比重を有するテストバーを生産した。引張り強度と伸びをＡＳＴＭ  Ｄ６３８にしたがって測定した。引張り強度は１１．５３Ｋｐｓｉ（７９．５ＭＰａ）であることが発見され、伸びは２．６％であった。
【００４３】
最初にテンシルバーを秤量することにより、酸化安定性を測定した。その後バーを１００時間空気中７０ｐｓｉ（０．４８ＭＰａ）の圧力で７００°Ｆ（３７１℃）の温度に曝露した。空気は１時間に５回の割合で交換した。この時間の終了時に、バーを再度秤量し、ＴＯＷＬは、２．９％であった。
本発明は以下の実施の態様を含むものである。
１．航空機エンジン複合材料部品であって、前記部品が環または環セグメントであり、
ポリイミド、ポリアミド−イミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾールおよびそれらの配合物からなる群から選択される、約４０〜約９０重量パーセントのポリマー構成成分と；
少なくとも９重量パーセントの炭素質充填材構成成分と；
任意選択により、約５１重量パーセント以下の粒子状物質と；
を含み、
ここで前記複合材料の全構成成分の合計は１００重量パーセントであり、
前記複合材料は、１時間に５回の割合で空気が交換されている状態で空気中において７０ｐｓｉ（０．４８ＭＰａ）で１００時間７００°Ｆ（３７１℃）に加熱した後に判定された場合に５％未満の熱酸化による重量損失を有し、かつ０．５未満の動的摩擦係数を有し；金属環または金属環セグメントのための適切な代替品である複合材料部品。
２．前記ポリマーがポリイミドであり、炭素質充填材が黒鉛粉末である、前記１に記載の複合材料部品。
３．約５０重量パーセントのポリマーと約５０重量パーセントの炭素質充填材とを含む、前記１に記載の複合材料部品。
４．約９０重量パーセントのポリマーと；約９重量パーセントの炭素質充填材および約１重量パーセントの粒子状物質とを含む、前記１に記載の複合材料部品。
５．前記炭素質充填材が黒鉛粉末であり、前記粒子が約５０μｍ未満の平均サイズを有する、前記３に記載の複合材料部品。
６．前記炭素質充填材が黒鉛粉末であり、前記粒子が約１０μｍ以下の平均サイズを有する、前記３に記載の複合材料部品。
７．前記ポリイミドが、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェノール）−ヘキサフルオロプロパンテトラカルボン酸またはピロメリット酸、前記酸の無水物またはエステル、あるいは前記酸、前記無水物または前記エステルの混合物および１つ以上の芳香族ジアミンから誘導されている、前記１に記載の複合材料部品。
８．前記部品が内部シュラウドまたは内部シュラウドの１セグメントである、前記１または３に記載の複合材料部品。
９．前記部品が、可変ベーンと共に用いられる内部シュラウドまたは内部シュラウドの１セグメントである、前記２または３に記載の複合材料部品。
１０．前記部品が、内部シュラウドであるか、または内部シュラウドの１セグメントが可変ベーンと直接接触している、前記６に記載の複合材料部品。
【図１】
0005443491.tif 000008