(57)【要約】【課題】合金の選択および結晶方位に関して改良されたガスタービンエンジン部品の提供。【解決手段】単結晶鋳造により、ガスタービンエンジンにおける第１の部品（２４０）を、第２の部品（２４２，２４４）と協働するように、設計する方法が提供される。第１の部品（２４０）への少なくとも局所的な第１の作動応力は、第１の方向（５２２）を有する。第１の作動応力が、第２の方向（５２４）において、負のポアソン効果または高い正のポアソン効果のいずれかによって、第１の部品（２４０）が第２の部品（２４２，２４４）に対して所望の係合をさせるように、第１の部品（２４０）内の結晶方位または第１の部品（２４０）の物理的な構成を選択する。単結晶または高度にテクスチャー化された鉄基およびニッケル基合金は、高温および／または腐食環境において、このような効果を発揮することができる。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンにおける単結晶鋳造による第１の部品を、第２の部品と協働するように、設計する方法において、
前記第１の部品への少なくとも局所的な第１の作動応力を決定するステップであって、前記第１の作動応力が、第１の方向を有する、ステップと、
前記第１の作動応力が、第２の方向において、負のポアソン効果と関連して、前記第２の部品に対する前記第１の部品の所望の係合を生じさせるように、前記第１の部品内の結晶方位を選択するかまたは前記第１の部品の物理的な構成を選択するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の作動応力が、前記第１の部品と前記第２の部品との間で、伝達されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記係合が、第３の方向における歪を含み、前記第１の部品が、前記第１の方向に対する前記第３の方向において、０．３を超える正のポアソン比を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の部品が、シール、ダンパ、およびファスナーのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の作動応力が、前記エンジンのゼロ以外の第1の回転速度におけるものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の作動応力が、前記エンジンのゼロ以外の第1の回転速度におけるものであり、
第２の作動応力が、前記第１の運転速度と異なる第２の運転速度において決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１の方向に延びる第１の長孔を有する第１の部材と、
第２の部材と、
前記第１の長孔内に部分的に配置され、前記第２の部材と係合するように、前記第１の長孔から第２の方向において突出する金属シールと、
を備え、
前記シールが、結晶性微細組織を有し、前記結晶性微細組織が、前記第２の方向における圧縮によって、前記第１の方向および前記第２の方向と本質的に直交する第３の方向において収縮が生じるように、配向されることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記第１の長孔が、肩を有し、
前記シールが、前記肩と係合するリップを有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記シールが、単結晶面心立方（ＦＣＣ）基材から構成されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の部材および前記第２の部材が、それぞれ、ガスタービンエンジンの第１のブレードおよび第２のブレードであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の部材および前記第２の部材が、本質的に、相対回転しないことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の部材が、前記第１の方向に延びる第２の長孔を有し、
前記シールが、前記第２の長孔に部分的に配置されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
互いに向き合う平行の第１の側面および第２の側面を有するウエブと、
前記ウエブの第１の縁に沿った第１の隆起と、
前記第１の縁と本質的に直交すると共に、前記第１の側面および前記第２の側面と本質的に平行である＜１，１，０＞方向によって特徴付けられた微細組織と、
を備えることを特徴とするシール。
【請求項１４】
前記微細組織が、ニッケル基超合金であることを特徴とする請求項１３に記載のシール。
【請求項１５】
前記第１の隆起が、前記第１の側面および前記第２の側面からそれぞれ突出する第１の部分および第２の部分を有することを特徴とする請求項１３に記載のシール。
【請求項１６】
前記第１の縁と向き合う第２の縁に沿った第２の隆起をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のシール。
【請求項１７】
第１の部材と、
前記第１の部材に対して軸を中心として回転可能に取り付けられた第２の部材であって、
区画を内部に有する本体部であって、前記区画が、第１の長手方向側面および第２の長手方向側面を有する、本体部と、
前記区画内に少なくとも部分的に配置される周方向に延びるダンパであって、前記ダンパと本質的に平行に延びる＜１，１，０＞方向によって特徴付けられた結晶性微細組織を有する、ダンパと、を有する第２の部材と、
を備えることを特徴とする回転減衰されるシステム。
【請求項１８】
前記区画が、半径方向内方に開いた長孔であることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記区画が、間隙を隔てて向き合う第１の表面部および第２の表面部を有し、前記間隙が、
静止状態において、前記ダンパが、前記第１の表面部と前記第２の表面部との間に圧縮状態で保持され、
設計回転速度において、前記ダンパにおけるフープ応力によって、前記ダンパが、ダンパの運動を可能とするように前記第１の表面部と前記第２の表面部との間で収縮するように、有効に設定されることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の部材が、磨耗性シール材料を備え、
前記第２の部材が、前記区画の半径方向外方において前記磨耗性シール材料と対向する複数の環状シール歯を備えることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
第１の部材と、
第２の部材と、
第３の部材であって、前記第２の部材および前記第３の部材が、前記第１の部材に対して軸を中心として回転可能に取り付けられる、第３の部材と、
前記第２の部材および前記第３の部材の少なくとも１方によって保持される金属シールと、
を備え、
前記シールが、結晶性微細組織を有し、前記結晶性微細組織が、設計回転速度において、前記シールのフープ応力によって、前記シールを横切って前記第２の部材と前記第３の部材との間に作用する圧縮係合を増大させるように、周方向と直交する少なくとも第１の方向において前記シールの断面が拡大するように、配向されることを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記シールが、前記第２の部材および前記第３の部材のそれぞれの互いに向き合う第１の長孔および第２の長孔間に捕捉されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の方向が、前記軸と本質的に平行であることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記シールが、テクスチャー化された面心立方（ＦＣＣ）基材から構成されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
部品を、振動センサおよび振動変換器からなる群から選択された装置に連結させるステップと、
振動を前記部品と前記装置との間で伝達させるステップと、
を含み、
前記連結が、前記振動の伝達に所定の効果を及ぼすように選択された結晶方位を有する金属要素を介して、なされることを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記伝達が、前記金属要素を介する９０°の方向変化を含み、
前記伝達が、前記金属要素のポアソン効果によって容易になることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンに関する。さらに詳細には、本発明は、ガスタービンエンジン部品用の合金の選択および結晶方位に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジン部品は、一般的に、合金、典型的には、ニッケル基またはコバルト基超合金から形成される。多くの部品、例えば、ブレードは、単結晶（ＳＸ）合金から形成される。このような単結晶部品では、本質的に、部品の全体が、単一の連続的な結晶格子から形成される。通常、この格子の方位は、部品の所望の特性を達成するように、予め決められる。この方位は、結晶粒スタータまたは他の鋳造技術を用いることによって、確実に得られる。
【０００３】
一例を挙げれば、ジェマ（Ｇｅｍｍａ）およびデイーアバーガ（Ｄｉｅｒｂｅｒｇｅｒ）による特許文献１は、面心立方（ＦＣＣ）単結晶ガスタービンを、エアフォイルスパンの約４０〜８０％の範囲内におけるエアフォイルの前縁のすぐ背後の臨界亀裂頻発領域において、＜１，１，０＞結晶軸がブレードエアフォイル面と接して配向されるように、特定している。
【０００４】
一般的に、殆どの材料は、弾性引張応力を受けると、その張力が加えられる方向を横切る方向において収縮する。同様に、殆どの材料は、圧縮されると、その圧縮力が加えられる方向を横切る方向において伸張する。これは、ポアソン効果と呼ばれ、長手方向の歪に対するその長手方向を横切る方向の歪の正の比率として、特徴付けられている。典型的には、ポアソン比の値は、殆どの等方性を有する（すなわち、全ての方向における特性が等しい）工業的構造材料の場合、約＋０．３３である。図１には、このような材料の一片２０に加えられた引張応力σ（シグマ）が示されている。この材料は、歪まされ、応力の方向に伸張すると共にその方向を横切る方向において収縮する状態２０’になる。
【０００５】
コルクのようないくつかの天然の材料およびいくつかの人工的に作製される発泡体は、負のポアソン比を示すことで知られている。このような材料は、引っ張られると、その方向を横切る方向において伸張し、圧縮されると、その方向を横切る方向において収縮する。このような材料は、オーセチック（Ａｕｘｅｔｉｃ）と呼ばれることが多い。コルクのようなオーセチック材料は、良好なシール材料をなし、多くの特異な用途で用いられる。例えば、コルクによって、ワイン瓶用の良好な密封栓が作製される。このコルクの端部を押し込んでも、その端部は、直径方向に実質的に広がらない。これによって、瓶口への容易な挿入と良好なシールの確保が円滑になされる。図２には、このような材料の一片２２に加えられた引張応力σ（シグマ）が示されている。この材料は、歪まされ、応力の方向に沿って伸張すると共にその応力の方向を横切る少なくとも１つの方向において伸張する状態２２’になる。
【特許文献１】米国特許第４，６０５，４５２号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、ガスタービンエンジンにおける単結晶鋳造による第１の部品を、第２の部品と協働するように、設計する方法を含む。この第１の部品への少なくとも局所的な第１の作動応力が、決定される。第１の操作応力は、第１の方向を有する。この第１の部品内の結晶方位またはこの第１の部品の物理的な構成は、第１の作動応力が、第２の方向において、負のポアソン効果と関連して、第２の部品に対する第１の部品の所望の係合を生じさせるように、選択される。
【０００７】
添付の図面および以下の最良の形態において、本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細を説明する。本発明の他の特徴、目的、および利点は、最良の形態および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるだろう。
【０００８】
種々の図面における同様の参照番号および記号は、同様の要素を示すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
オーセチック発泡体およびオーセチック弾性繊維の開発は、極めて活発な研究の領域であるが、多くのニッケル基および鉄基単結晶が、特定の互いに直交する方位（加えられる応力の方向およびポアソン効果が観察される応力の方向と直交する方向）において、負のポアソン効果および極めて高い正のポアソン効果の組合せを示すという事実には、殆ど注意が払われていない。オーセチック特性を示す例示的なニッケル基ブレード合金は、重量％で、１２Ｔａ、１０．４Ｃｒ、５．３Ｃｏ、４．８Ａｌ、４．１Ｗ、１．３Ｔｉ、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなる公称組成を有する。図３には、このような材料の一片２４の軸＜１，１，０＞、＜０，０，１＞、および＜−１，１，０＞が示されている。図４には、＜１，１，０＞方向に沿って加えられた引張応力σ（シグマ）が示されている。この材料は、歪まされ、応力の方向に沿って伸長した状態２４’になる。また、この材料は、応力の方向と直交する＜−１，１，０＞方向に沿って伸張するが、応力の方向と直交する＜０，０，１＞方向に沿って収縮する。この例示されている材料の場合、＜１，１，０＞方向における引張応力に対する＜−１，１，０＞方向における引張応力のポアソン比は、−０．１２である。＜１，１，０＞方向の引張応力に対する＜０，０，１＞方向における引張応力のポアソン比は、０．７２である。
【００１０】
図４に概略的に示されるように、この材料は、＜１，１，０＞方向において張力によって引き伸ばされると、＜０，０，１＞方向において７２％という大きな比率で縮小または収縮する。このとき、この材料は、＜−１，１，０＞方向において、１２％も伸張する（この伸張の比率は、加えられた応力の方向においてこの材料が引き伸ばされる比率とほぼ同じである）。この伸張は、−０．１９のポアソン比を有するＮｉ3Ａｌの場合は、１９％である。殆どのオーセチック合金のポアソン効果は、高温において、大きくなる。
【００１１】
入手可能なデータによれば、同じポアソン効果が、純ニッケル、純鉄、金属間化合物であるＮｉ3ＡｌおよびＮｉＡｌ、１０．０Ｃｏ、５．０Ｃｒ、２．０Ｍｏ、６．０Ｗ、３．０Ｒｅ、８．７Ｔａ、５．６Ａｌ、０．１Ｈｆ、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなる公称組成を有するニッケル基超合金、および１０．０Ｃｏ、９．０Ｃｒ、２．０Ｍｏ、１２．０Ｗ、１．０Ｎｂ、５．０Ａｌ、２．０Ｔｉ、２．０Ｈｆ、０．１１Ｃ、０．１Ｚｒ、０．０１５Ｂ、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなる公称組成を有するニッケル基超合金において生じ、従って、実際的な化学的性質に関係なく、多くのニッケル基および鉄基合金においても生じる可能性があることも、分かっている。限られたデータによれば、ポアソン効果は、Ｎｉ3Ａｌにおいて最も顕著であることが分かっている。このＮｉ3Ａｌは、前述した３種類のニッケル基超合金のような（例えば、約４〜６重量％Ａｌを含む）複合ニッケル基超合金およびＣＭＳＸ−４およびＲｅｎｅ−Ｎ５に６０〜７０体積％含まれている。これに基づいて、ポアソン効果は、主にＮｉ3ＡｌのＡｌと置き換わるＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｓｉなどのような元素と合金化するときに、最大限に発揮されると考えられている。
【００１２】
ポアソン効果の実用性を最大限に発揮させるには、単結晶の第１の方位および第２の方位が、加えられる応力に対して正確に配列されるべきである。負のポアソン効果は、例えば、もし応力が＜１，０，０＞または＜１，１，１＞方向に沿って加えられた場合には、生じない。同一材料において正のポアソン効果および負のポアソン効果（オーセチック特性）の両方が存在するので、大抵の場合、高度にテクスチャー化された多粒材料を用いることによって、所望のポアソン効果を達成する可能性が広げられることが、理解されるだろう。航空宇宙分野においてすでに用いられているいくつかの高温合金が示すオーセチック特性は、稀な特性である。多くのこのような材料は、２３００°Ｆに至る高温における航空機ガスタービンおよび工業用ガスタービンの新たな用途に適している。
【００１３】
オーセチック特性は、タービンエンジンにおいて、いくつかの役割をもつことがある。１つの態様として、１つまたは複数の他のエンジン部品との所望の協働作用が得られるように、オーセチック材料およびその結晶方位を選択することが、含まれる。これと関連する他の可能性のある態様として、特定のアッセンブリ技術を容易にするように、オーセチック材料およびその結晶方位を選択することが、含まれる。さらに関連する他の可能性のある態様として、種々の動的特性をもたらすように、オーセチック材料およびその結晶方位を選択することが、含まれる。
【００１４】
これらの態様のいくつかまたは全ては、以下のように、種々のシール用途において見出される。
【００１５】
図５には、第１の部材４２と第２の部材４４との間を密封するシール４０が示されている。シール４０は、第１の部材および第２の部材のそれぞれの隣接表面（面）４８，５０間の間隙４６に跨っている。シール４０は、第１の縁隆起６２と第２の縁隆起６４との間に延びる概ね平坦な本体６０を有する。シール４０は、本体に沿って互いに反対側の第１の面６６および第２の面６８と、第１の端７０および第２の端７２（図６）とを有する。シールの隆起６２，６４と本体６０の隣接部分とは、部材４２，４４の長孔７４，７６（図７）内に捕捉される。
【００１６】
長孔７４，７６の各々は、対応する表面４８または５０から内方に向かって先細になる１対の互いに向き合う表面８０，８２間に外側収容部を有する。内側収容端において、末広がり表面８４，８６を有する長孔が、開いている。例示的なこれらの長孔は、底面８８を有する。図示される例では、長孔は、開口高さＨ1および喉高さＨ2を有する。例示的な隆起６２，６４は、図示されるように、厚みつまり高さＨ3を有する。例示的な本体６０は、図示されるように、高さＨ4を有する。例示的な高さＨ3は、高さＨ1よりもわずかに小さく、高さＨ2より大きい。緩和状態では、例示的な高さＨ4は、構成要素としての空洞の端における高さよりも大きくてもよいし、大きくなくてもよい（例えば、多くの場合、高さＨ4は、高さＨ2よりもわずかに小さくされる）。
【００１７】
図７には、座標軸５００，５０２，５０４が、さらに示されている。例示的な実施形態では、これらの座標軸は、結晶軸＜０，０，１＞、＜−１，１，０＞、および＜１，１，０＞とそれぞれ一致している。軸５００は、端７０，７２間において（例えば、図７において、紙面の裏に向って）、シールの長さ方向と平行である。軸５０２は、本体６０およびその面６６，６８と直交して延びている。軸５０４は、部材４２，４４の１つに向かって延びている。例示的なアッセンブリでは、部材４２，４４は、シール４０をそれらの間に挟んで、互いに向き合っている。シールの隆起は、長孔の外側収容部内に入り、対応する長孔の表面８０，８２と接触する。部材４２，４４をさらに相対的に圧縮すると、圧縮応力が、＜１，１，０＞方向に、シールに加えられる。例示的なオーセチック特性によって、この圧縮は、＜０，０，１＞方向に伸張を引き起こすと共に、＜−１，１，０＞方向において収縮を生じさせる。この収縮によって、隆起が喉を超えて長孔の拡大された終端部内に入るまで、部材をさらに相対的に圧縮することが容易になる。シールおよび２つの構成要素としての空洞の設計、ならびに部材４２，４４の相対的な位置しだいで、例示的な隆起６２，６４は、圧縮されてもよいし、圧縮されなくてもよい。例えば、もし部材４２，４４が、組立後、互いに引き離されて、シール４０への圧縮応力が除去された場合、例示的な隆起６２，６４は、収縮した状態からそれらの元の位置まで突出しようとし、その結果、空洞を塞ぐことになる。
【００１８】
例示的な部材４２，４４は、シール４０によって端間が密封される１対の隣接ブレードまたはベーンプラットフォーム、シュラウド、またはエアシールセグメントにすることができる。
【００１９】
代替的に、高い正のポアソン比を用いることによって、シールの取付けを容易にすることができる。図８には、第１の部材１０２と第２の部材１０４との間を密封するシール１００が示されている。シール１００は、第１の部材および第２の部材のそれぞれの隣接表面（面）１０８，１１０間の間隙１０６に跨っている。シール１００は、第１の端部分１２２と第２の端部分１２４との間に延びる概ね平坦な本体１２０を有する。この本体は、第１の面１２６および第２の面１２８を有する。各端部分は、１対の終端隆起１３０および中間隆起１３２を有し、各対の隆起は、対応する１つの隆起をなす。代替的な構成では、隆起は、本体の片方の面から延びる突起から形成されてもよい。
【００２０】
シール１００は、第１の端１４０と第２の端１４２との間に延びている（図９）。シールの代替的な構成は、一体のリングの形態であってもよい。端部分１２２，１２４とシール本体１２０の隣接部分とは、部材１０２，１０４の長孔１５０，１５２内に捕捉されている（図１０）。例示的な長孔は、シールを保持する凹部を備える。例示的な凹部の例として、対の内側凹部１５３および外側凹部１５４が挙げられる。例示的な外側凹部１５４は、対応する長孔の底１５６の近くに位置している。例示的な凹部１５３，１５４は、それぞれ、対応する隆起１３０，１３２を捕捉する。
【００２１】
特に、長孔１５０，１５２の一端が閉鎖されている実施形態では、シールの挿入は、正のポアソン比を利用することによって、容易になる。特に、図９には、シールの長さに沿った第１の軸５１０、第１の軸と直交すると共に表面１２６，１２８と直交する第２の軸５１２、および最初の２つの軸と直交する第３の軸５１４が示されている。例示的な実施形態では、第１の軸５１０は、＜１，１，０＞軸である。第２の軸５１２は、＜０，０，１＞軸であり、第３の軸５１４は、＜−１，１，０＞軸である。第１の軸５１０に沿った第１の方向において加えられた応力によって、軸５１２に沿った第２の方向において、かなりの収縮が生じる。図１０には、隆起に沿った厚みつまり高さＨ5を有するシールが示されている。長孔は、凹部において高さＨ6を有する。シールは、本体に沿った厚みつまり高さＨ7を有する。長孔は、凹部以外の個所で高さＨ8を有する。緩和状態において、高さＨ5は、シールを保持するために、高さＨ8よりも大きいと有利である。しかし、張力を加えると、高さＨ5は、高さＨ8よりも小さくなり、挿入を容易にすることができる。
【００２２】
取付け具（図示せず、両端近くを掴む取付け具など）を介して、張力を加えることができる。さらに、シールは、この取付け具と係合する特殊な形状部を備えていてもよい。加えて、端１４０，１４２の近くで、隆起は、緩和状態において先細になるように形成されてもよい。このテーパによって、張力が加えられた状態における局所的な張力の低下、従って、収縮の低下を補うことができる。あるいは、このような不均一なシールの収縮に対処するために、長孔は、シールの端の近くで広くされてもよい。
【００２３】
いくつかのシール用途において、シール係合を生じさせるかまたは増強させるために、負または正のポアソン比を利用することができる。このシール係合は、シールに荷重を加えることによって生じる。例の第１のグループは、いわゆる、ワイヤシールを含む。図１１には、タービンエンジンのロータの種々の位置におけるワイヤシール２００，２０２，２０４，２０６が示されている。例示的なシール２００は、ディスク２１２の周辺部の前面に対して、カバープレート２１０の外周部の後面を密封する。例示的なシール２０２は、スペーサ２１４の前面に対して、ディスク２１２の周辺部の後面を密封する。
【００２４】
図１２には、このようなワイヤシール２４０と、密封される２つの隣接部材２４２，２４４が、概略的に示されている。シールは、これらの部材の凹部２５０，２５２の片方または両方に部分的に捕捉されている。シール２４０は、部材の隣接面間の間隙２５６に跨っている。図１２には、（エンジン回転軸／中心線に対する）局所的な半径方向５２０、局所的な周方向５２２、および局所的な後方／下流方向５２４が、さらに示されている。例示的な方向５２０，５２２，５２４は、それぞれ、結晶軸＜０，０，１＞、＜１，１，０＞、＜−１，１，０＞である。
【００２５】
半径方向および周方向が、シール２４０（２００，２０２，２０４，２０８）の周囲に沿って変化するので、シール２４０は、理想的な単結晶合金として、作製されなくてもよい。いくつかの方法の内、１つまたは複数の方法によって、上記の結晶軸の方位を得ることができる。（例えば、端間溶接および／または機械的に連結された）多数の短尺の単結晶セグメントから、シールを組み立てることができる。このようなアッセンブリでは、各セグメントの長さに沿って、結晶軸を物理的な軸に対して整合させるだけで、所望の性能を得るのに、ほぼ充分である。あるいは、いくらかの弾性歪を許容すれば、巻かれた単結晶ワイヤから、シールを作製することもできる。あるいは、シールは、小傾角粒界(low angle boundaries)を有する多結晶であってもよい。この場合、各結晶内において、結晶軸と物理的な軸は、充分に整合される。このような多結晶、すなわち、「テクスチャー化された」材料は、種々の方法によって、例えば、外周に沿って移動する炉を用いる特定の方向性凝固鋳造技術を用いることによって、得られる。
【００２６】
エンジンが運転されると、部材２４２，２４４は、中心線を中心としてシール２４０と共に回転する。この回転によって、フープ応力（周方向５２２に沿った張力）が生じる。適切な結晶方位が選択されている場合、この張力が、方向５２４において伸張を生じさせ（図１３）、シールを付勢し、部材２４２，２４４に対する改良されたシール係合をもたらす。
【００２７】
他の用途では、オーセチック材料が、ダンパとして用いられる。図１１には、カバープレート２１０の内周端３０２におけるダンパ部材３００も示されている。例示的な内周端３０２は、半径方向外方に延びる（ランドまたはランナとしても知られる）複数の環状シール歯３０６を支持するスリーブ状部３０４の内周端／前端に位置している。シール歯３０６は、エンジンの静止構造体の関連部分３１０によって保持される磨耗性シール材料３０８と接する。種々のこのようなシール構造および材料は、周知のものでもよいし、または新たに開発されるものであってもよい。例示的な材料３０８は、磨耗性ハニカム材料であってもよい。例示的なシールおよび歯の形状は、流れの漏れを低減させるために、多段ラビリンスシール断面であってもよい。
【００２８】
エンジンが運転されると、スリーブ状部３０４は、振動変位を受ける。ダンパは、このような変位を減衰させるのに役に立つ。図１４には、エンジンが回転していない初期状態にあるダンパ３００が示されている。ダンパ３００は、端部分３０２の半径方向内方に開口した長孔３２０内に捕捉される。長孔３２０は、前面３２２および後面３２４と、半径方向外方の底面３２６とを有する。半径方向５３０、周方向５３２、および長手方向５３４が、示されている。例示的な実施形態では、これらの方向は、それぞれ、＜−１，１，０＞、＜１，１，０＞、および＜０，０，１＞である。ダンパ３００は、前述のワイヤシールに対するのと同様に構成されてもよい。しかし、例示的なダンパは、異なる結晶方位を有してもよい。ダンパ３００の例示的な結晶方位によって、回転によって引き起こされるフープ応力に応じて、長手方向の収縮が生じる（図１５）。この収縮は、面３２２，３２４間の係合を少なくとも部分的に離脱させる。この離脱によって、端部分３０２に対するダンパの自由な変位、すなわち、半径方向のすべり変位が可能になり、これによって、振動減衰が可能になる。
【００２９】
他の用途では、運動の伝達が含まれる。一例として、詰まっている堆積物を破砕および／または除去するのに、この運動の伝達を用いる自己洗浄式フィルタが挙げられる。図１６には、フィルタ要素３５０が示されている。例示的なフィルタ要素は、部材３５２の第１の配列グループと、部材３５４の第２の配列グループとを備える。各グループの部材は、互いに平行である。第１のグループおよび第２のグループは、互いに直交または交差して、配向されている。例示されているこれらのグループは、上下方向に重ねられている。あるいは、これらのグループは、互いに噛合(intermeshing)されてもよいし、互いに交絡(interweaving)されてもよいし、または一体化されてもよい。例示的な部材３５２は、前述したようなオーセチック合金から形成される。これらの部材は、長手方向５４０、配列に沿った方向５４２、およびこれらの方向と直交する方向５４４を有する。これらの例示的な方向５４０，５４２，５４４は、それぞれ、＜１，１，０＞結晶方向、＜０，０，１＞結晶方向、および＜−１，１，０＞結晶方向に対応する。例示的な部材３５２は、正方形の断面を有するロッドとして、形成される。あるいは、他の形態が用いられてもよい。例示的なロッド３５２は、方向５４２における厚みＴおよび方向５４４における高さＨを有する。ロッド３５２間の間隙３５６は、幅Ｗを有する。もし張力が、方向５４０に沿ってロッド３５２に加えられた場合（図１７）、これらのロッドは、方向５４２において著しく収縮し、これによって、間隙の幅Ｗを広げる。加えて、これらのロッドは、方向５４４において伸張し、これによって、ロッドの高さＨを拡大させる。この寸法変化の組合せは、堆積物を破砕させるのに有効である。特定の堆積物および固有の構造しだいで、この堆積物の破砕に特に適するのは、逆流洗浄または貫流洗浄のどちらか一方になりうる。間隙の幅が広がるので、不規則な形状によって互いに隣接するロッド間に詰まった粒子状堆積物を、排除することができる。あるいは、堆積物を排除するのに、張力ではなく圧縮が利用されてもよい。加えて、フィルタの細孔径を動的に変化させ、特定の粒子径分布を得るのに、これらの効果が、用いられてもよい。
【００３０】
他の有力な用途として、機械的な運動または機械的な振動が、極めて効率よく、直角方向に転換される。このような伝達は、圧電振動子またはセンサを含む用途に、極めて有用である。この場合、方位の選択にもよるが、高周波パルスをその入力方向と直交する方向に伝達することができるのみならず、高周波パルスを相変化させることもできる。例えば、もしパルスが引張力（正の歪）の場合、高い正のポアソン比を有する入力と直交する側では、そのパルスが圧縮力（負の歪）に変換され、負のポアソン比を有する入力と直交する側では、そのパルスが、引張力（正の歪）として伝達される。単結晶の方位を賢明に選択するなら、振動を元の方向から９０°の方向に伝達することができ、かつ異なる位相の振動を生じさせることもできる。例えば、図１８には、剛体４０２内に挿入された面心立方（ＦＣＣ）単結晶インサート４００が示されている。インサート４００において、＜１，１，０＞方向が、４０４として示され、＜０，０，１＞方向が、４０６として示されている。例示的なインサートは、方向４０４の方を向く露出面４０８を有する正平行六面体(right parallelepiped)として形成されている。第２の面４１０が、面４０８と向き合っている。もう１つの露出面４１２は、方向４０６の方を向き、面４１４と反対側となる。面４１０，４１４は、それぞれ、インサート４００を収容する剛体４０２の凹部の面４１６，４１８と接触している。例示的な実施形態では、インサートの端部（すなわち、図面における紙面の表側および裏側に位置する端部）の少なくとも１方は、剛体に対して自由端になっている（剛体によって拘束されていない）。
【００３１】
面４０８と衝突する入射パルス波形４２０が示されている（図１９）。また、面４１２から出る出力パルス波形４２２が示されている。この例では、歪のパルスが、＜１，１，０＞方向から入力され、＜０，０，１＞方向に沿って出力されるので、大きな正のポアソン効果によって、位相がずれた歪信号が生じる。減衰が小さいので、パルス４２２の例示的な振幅は、典型的には、パルス４２０の振幅の５０％よりも大きい、例えば、約７０％である。
【００３２】
図２０には、第１の面４０８で同様のパルス４２０を受けるインサート４００’が示されている。しかし、インサート４００’の結晶方位は、他の露出面４１２’が＜−１，１，０＞方向を向くようになっている。この例では、パルス４２２’は、＜−１，１，０＞方向から出力されるので、負のポアソン効果によって、同位相の歪信号が生じる（図２１）。減衰が大きいので、パルス４２２’の例示的な振幅は、典型的には、パルス４２０の振幅の５０％よりも小さい（例えば、２０％よりも小さい、具体的には、約１２％である）。
【００３３】
振動が不利な環境（例えば、高温および／または化学的に不利な領域）へ伝達、あるいは不利な環境から有効に伝達される状況も少なくない。例えば、高温環境では、多くの既存のセンサおよび振動子の技術を、用いることができない。従って、高温環境と遠隔配置されたセンサまたは振動子との間で振動を伝達する際に有効である。
【００３４】
伝達の例として、実時間の検査（エンジンの運転時におけるガスタービンエンジン部品の検査）が含まれる。例示的な状況では、振動子は、振動を部品に送る。センサが、戻り振動または伝達された振動を受け、部品の状態の分析を容易にする。
【００３５】
他の例では、振動の相殺が含まれる。部品が、運転振動を受ける。センサが、部品からの振動を受ける。検知された振動に応じて、振動子が、運転振動を少なくとも部分的に相殺するように、振動を部品に送る。
【００３６】
このような状況では、振動を対象部品に、および／または対象部品から伝達するのに、セラミックスリーブまたは遮熱被膜を有するニッケル基または鉄基合金の適切に配向された単結晶ロッドを用いることができる。例えば、振動を（例えば、図１８，２０に示される）部品とＦＣＣ単結晶インサートの関連する面との間で伝達するように、このようなロッドを配置することができる。センサまたは振動子を、他の面に、直接または他の介在部材を介して、取り付けることができる。
【００３７】
固体単結晶材料を用いる１つの欠点は、例示的な用途に対して高い精度が必要でありながら、ポアソン変位の絶対的な大きさが小さいことがあり得ることである。しかし、単結晶部品を、ポアソン変位を増強させまたは拡大する構造体と組み合わせることにより、ポアソン変位を増大させることができる。図２２には、このようなアッセンブリの一例が示されている。このアッセンブリ６０３は、剛性を有する単結晶バー６００を有している。この単結晶バー６００は、そのバーの長さの一部に沿って、六角形の断面を有する金属シートのスリーブ／ジャケット６０２によって、横方向に包まれている。このスリーブ／ジャケットは、端面６０８，６１０に沿って単結晶バーに接合される別の材料でもよい。あるいは、スリーブ／ジャケットは、単結晶本体と一体の部分でもよい（例えば、単結晶本体と一体で鋳造され、および／または単結晶本体と共に機械加工されてもよい）。例示的なバー６００は、正平行六面体(right parallelepiped)である。一例では、最長寸法部が、スリーブを貫通し、この平行六面体は、第１の主面６０４および第２の主面６０６と、第１の端面６０８および第２の端面６１０と、第１の端面６１２および第２の端面６１４と、を有する。図２２には、長さ方向６１６、高さ方向６１７、および幅方向６１８が示されている。例示的な実施形態では、これらの方向は、それぞれ、結晶軸＜１，１，０＞、＜０，０，１＞、＜−１，１，０＞である。スリーブ６０２は、内面６２０および外面６２２、および第１の端６２４および第２の端６２６を有する。バーの部分６３０，６３１が、それぞれ、端部６２４，６２６を超えて突出している。図２３は、緩和状態にあるアッセンブリの端面図である。スリーブは、図示されるように、バーの主面６０４に隣接する部分（六角形の側面）６４０，６４２を有する。これらの側面６４０，６４２は、バーの主面６０４と協働して、空洞６４３を画定する。同様に、部分６４４，６４６が、主面６０６と協働して、空洞６４７を画定する。部分６４８，６５０が、縁６０８，６１０に沿っている。このバーが、（例えば、端部６３０，６３１を引っ張ることによって）、長手方向の張力を受ける。図２４には、この張力を受けているバーに大きな正のポアソン歪が生じている状態が示されている。もしスリーブの高さ６６２に対する幅６６０の比率が１０であるなら、方向６１７に沿ったポアソン変位は、方向６１８においてほぼ１０倍増大される。このようなアッセンブリを、前述の例のいずれにおいても、利用することができる。多数のこのようなアッセンブリが組み合わされてもよい。図２５には、複数のサブアッセンブリ６０３からなるアッセンブリ６７０の緩和状態が示されている。図２６には、歪んだ状態にあるアッセンブリ６７０が示されている。個々のアッセンブリ６０３の例示的な横方向寸法は、極めて小さい（例えば、緩和状態における幅または高さは、０．１〜３．０ｍｍである）。アッセンブリ６７０の横方向寸法は、極めて大きい（例えば、２１０ｍｍ以上である）。例えば、種々の用途において、アッセンブリ６０３を、緩和状態における有効直径０．２〜２．５ｍｍを有する近円形ロッドとして、形成することができる。
【００３８】
本発明の１つまたは複数の実施形態について説明したが、本発明の意図および範囲から逸脱することなく、種々の修正がなされ得ることが理解されるだろう。例えば、締付け具を含む他の用途およびターボ機以外の環境での使用を含む他の用途も可能である。従って、他の実施形態は、特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】通常の材料に加えられた引張応力を示す概略図。
【図２】オーセチック材料に加えられた引張応力を示す概略図。
【図３】緩和状態にある面心立方単結晶の結晶軸を示す図。
【図４】張力が＜１，１，０＞方向に加えられた図３の結晶を示す図。
【図５】２つの部材間を密封する第１のシールを示す図。
【図６】図５のシールを単独で示す図。
【図７】取付け過程における図５のシールを示す図。
【図８】２つの部材間を密封する第２のシールを示す図。
【図９】図８のシールを単独で示す図。
【図１０】取付け過程における図８のシールを示す図。
【図１１】ガスタービンエンジンの部分縦断面図。
【図１２】緩和状態にある図１１のエンジンにおけるシールの概略的な部分断面図。
【図１３】伸張状態にある図１２のシールの概略的な部分断面図。
【図１４】図１１のエンジンにおけるダンパの概略的な部分縦断面図。
【図１５】脱係合状態にある図１１のダンパの概略的な部分縦断面図。
【図１６】フィルタを示す図。
【図１７】引張力が加えられた図１６のフィルタを示す図。
【図１８】振動を直交する方向に位相を異ならせて伝達する装置の概略図。
【図１９】図１８の装置における振動の大きさ対時間のプロットを示す図。
【図２０】振動を直交する方向に同じ位相で伝達する装置の概略図。
【図２１】図２０の装置における振動の大きさ対時間のプロットを示す図。
【図２２】ポアソン効果を増強するアッセンブリを示す図。
【図２３】緩和状態にある図２２のアッセンブリの端面図。
【図２４】歪んだ状態にある図２２のアッセンブリの端面図。
【図２５】緩和状態にある図２２のアッセンブリと同様の複数のサブアッセンブリからなるアッセンブリを示す図。
【図２６】歪んだ状態にある図２５のアッセンブリの端面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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