JP2000027656A - ガスタ―ビンエンジンの空気シ―ル、シ―ルシステムおよびセラミック被覆を施す方法。 - Google Patents

ガスタ―ビンエンジンの空気シ―ル、シ―ルシステムおよびセラミック被覆を施す方法。

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JP2000027656A
JP2000027656A JP11171791A JP17179199A JP2000027656A JP 2000027656 A JP2000027656 A JP 2000027656A JP 11171791 A JP11171791 A JP 11171791A JP 17179199 A JP17179199 A JP 17179199A JP 2000027656 A JP2000027656 A JP 2000027656A
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Randall Richard Good
リチャード グッド ランダル
George Everett Foster
エヴァレット フォスター ジョージ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ガスタービンエンジンにおいて、断熱性、耐腐
食性および耐性を有するシールを提供する。 【解決手段】超合金金属からなるシュー１２上に付着性
アルミナ層１４を形成し、この上に、相対的に高密度で
かつ耐腐食性のセラミック層１６を形成し、この後、多
孔性の摩耗性セラミック層１８を高密度耐腐食性セラミ
ック層１６の凹部に適合するように形成することによっ
て、シール１０を形成する。このシール１０をブレード
２先端のような協働する部品とケースとの間に利用す
る。シールと協働する部品とが干渉し合う摩擦ゾーン
は、摩耗性セラミック層１８の一部となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にガスタービン
エンジンにおいて利用するためのセラミック被覆に関
し、特にシールおよび断熱を行うセラミック被覆に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンは、例えば航空機
の動力源として周知であり、通常、圧縮機部分、燃焼室
部分、タービン部分、を備える。図１に示したように、
圧縮機部分およびタービン部分はそれぞれ軸に取り付け
られた回転するディスク１を備えており、それぞれがブ
レード２の組を支持している。ブレード２の組は中空状
ハウジングつまりケース３内に配置されており、ケース
に取り付けられた固定のベーン５の組が各ブレード２の
組の間に介在している。空気シール４，７は、ブレード
２先端とケース３との間、ベーン５とディスク１との
間、に形成されており、これらの部品間のリークを防止
している。
【０００３】空気はエンジン入口から流入し、圧縮機内
の回転するディスクおよびこれに組み合わせられたブレ
ードによって圧縮される。圧縮された空気は、この後、
燃焼室内で、燃料とともに燃焼され、これによって高温
高圧のガスが発生する。このガスによって、タービン部
分および協働するファン圧縮機の段が回転させられ、そ
の後、エンジンの排気として放出され、推力が発生す
る。ブレード先端周囲における、すなわちブレード先端
とケースとの間における、空気および燃焼生成物のリー
クを防止するように、ケースは設計されている。この部
分のリークによってエンジンの効率が減少するからであ
る。
【０００４】リークを最小化するように部品が設計され
ているにも関わらず、ガスタービンエンジンの通常運転
時のリークの大部分は、ブレード先端とケースとの間、
およびベーン先端とディスクとの間で起こる。このよう
なリークを防止する一つの方法は、組み合わせの部品の
公差が非常に小さくなるように製造することであるが、
この方法は、公差を小さくするほどコストが増加する。
さらに、運転前、運転中および運転後に部品が受ける所
定の温度範囲のために、部品の熱膨張および熱収縮が生
じるので、このような小さな公差では、組み合わせの部
品間での干渉あるいはこれに対応する部品の摩耗や他の
損傷が生じる可能性がある。従って、ガスタービンエン
ジンの設計者は、効率的な空気シール、特に摩耗性材料
からなるシールの開発に、多大な労力を費やしてきた。
例えば、ヴァイン等に付与された米国特許第４，９３
６，７４５号およびニッスレー等に付与された米国特許
第５，７０５，２３１号は、出願人に譲渡されたもので
あって、この点について開示している。このようなシー
ルには、回転するブレード先端と接触するときの摩耗
性、耐腐食性、耐性、下にある材料の熱膨張率と均衡す
る熱膨張率、製造の相対的な容易性、製造コストの妥当
性、を含めた種々の特性の調和が要求される。出願人に
譲渡された、シレオに付与された米国特許第５，５３
６，０２２号を参照されたい。シールが、高温で利用さ
れる限り、シール材料はさらに、比較的に広い温度範囲
での安定性を有し、かつ下にある基盤を断熱しなければ
ならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般的な摩耗性の空気
シールは、ヴァイン等に付与された米国特許第４，９３
６，７４５号に開示されている。シールは、例えばMCｒ
AｌYあるいはアルミナイドの接着被覆のような金属接着
被覆、および、制御された量の孔を有するイットリア安
定化ジルコニア（ＹＳＺ）のような多孔性セラミックの
摩耗性材料層を含む。多孔性であり、かつ比較的に柔軟
なＹＳＺ層の構造のため、この材料は、回転するブレー
ド先端と接触する場合にのみでなく、高速、高圧、高温
のガスにさらされた場合や、ガス中に浮遊する粒状物質
と接触した場合においても腐食する。摩耗性材料の腐食
によって層の厚さが減少する。この結果、ブレード先端
とケースとの間、ならびにベーン先端とディスクとの間
において隙間が生じるとともにリークが生じ、さらにこ
の層によって与えられていた断熱性が低下する。腐食が
セラミック層内に進行すると、下にある基盤は、冷却空
気がシールに供給されていても、接着被覆によってのみ
熱的に防護される。従って、設計者は、セラミック材料
が存在しないと仮定した場合に相当する量の冷却空気を
供給してシールを冷却するようにするか、あるいは、比
較的短い期間でもって、関連した構造、例えば、シール
を取り除き、セラミック材料を交換するように仕様を定
める必要ある。摩耗性材料によって効率的なシールが形
成されることは周知であるが、シールの耐腐食性を向上
し、かつ、これに対応してサービス寿命を長くすること
が望まれる。
【０００６】本発明の目的は、良好な摩耗性を維持する
ように、向上された耐腐食性を有するシールを開発する
ことである。
【０００７】本発明の目的はさらに、シールの摩耗性部
分が腐食し損傷した場合にも、下にあるシール基盤に多
大な断熱性を与えるシールを開発することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によって、特にガ
スタービンエンジンに利用されるシールが開示されてい
る。このシールは、例えばエンジンの圧縮機あるいはタ
ービン部分の空気シールとして利用されており、かつ一
つの組の回転するブレードと協働している。
【０００９】シールは、シール基盤つまりシューを備え
ており、これは通常、超合金から形成される。シールの
付着性のアルミナ層は基盤上に形成され、ＭＣｒＡｌＹ
の接着被覆あるいはアルミナイドの接着被覆からなる接
着被覆の一部として形成することができる。
【００１０】相対的に高密度でかつ耐腐食性のセラミッ
ク層がアルミナ層の上に形成される。シールはさらに、
耐腐食性セラミック層の一部の上に形成された多孔性の
摩耗性セラミック層を有しており、これは、例えば回転
するタービンのブレードの組のような、シールが協働す
る部品と干渉し合う領域と一致する。
【００１１】本発明の利点は、シールにおいて、ブレー
ド先端のような組み合わせの部品と協働する領域にのみ
摩耗性材料を利用することによって、ブレードとシール
との間に良好なシールを形成することである。下にある
高密度セラミック材料は、セラミック材料の断熱容量に
加えて、向上された耐腐食性および耐性を与える。
【００１２】
【発明の実施の形態】図２を参照すると、本発明に係る
ブレード外側の空気シール１０は、金属シュー１２、接
着被覆の一部として形成された付着性のアルミナ層１
４、高密度耐腐食性セラミック層１６、および、摩耗性
セラミック材料が施されたシールの局部領域１８を備え
ている。図示されたシール１０は、ガスタービンエンジ
ン（図１）において、例えば圧縮機の段あるいはタービ
ンの段に組み込まれる。特に、タービンの段あるいは後
部側の圧縮機の段においては、セラミック金属は、さら
に、断熱性を有することが望ましい。図１および図２に
おいて、シール１０は、当該技術分野において周知のよ
うに、通常、先端に研摩性材料（図示せず）が施された
回転するブレード２と組み合わせて使用される。この点
については、例えば、ヴァイン等に付与された米国特許
第４，９３６，７４５号を参照されたい。
【００１３】摩耗性セラミックとブレード先端はブレー
ド摩擦ゾーンと称する領域で干渉し合う。この領域は、
摩耗性セラミックが施される局部領域の少なくとも一部
となる。本発明は、他のタイプのエンジンおよび他の用
途に用いても、同様な効果が得られることは、当業者に
とって明確だろう。従って、本発明は、この実施例に制
限されるものではない。シール１０のシュー１２は、通
常、超合金金属から形成され、特に、シール１０が、後
部側の圧縮機の段あるいは、タービンの段のような、エ
ンジンの高温部分に配置される場合には、超合金金属か
ら形成される。この用途に利用される一般的な超合金
は、ニッケルベース、コバルトベース、および鉄ベース
の合金である。シュー１２においては、ブレード先端２
（この一つが図２に示されている）がシール１０と干渉
する領域付近に形成された凹部つまり溝部１３を、備え
ていても良く（図２参照）、備えなくてもよい（図３参
照）。上述したように、シール１０によって、ブレード
先端２と周囲のエンジンケースとの間のリークが防止さ
れ、あるいは少なくとも最小化される。シール材料は、
回転するブレード先端のような協働する部品と接触する
ときに摩耗しなければならない。シール材料はさらに、
耐腐食性を有し、かつシュー１２や関連する金属の熱膨
張率に対応する熱膨張率で熱膨張しなければならない。
そして、シール１０は、妥当なコストによって製造でき
なければならない。シール１０が使用されるガスタービ
ンエンジンの場所によっては、シール１０はガスの高い
温度にさらされることがあるため、シール材料は、さら
にシュー１２を高温のガスから断熱する必要がある。熱
防護が十分にされないと、非常に高い温度によって、重
大なクリープや酸化が進行し、あるいは金属が溶解する
可能性さえ生じる。高密度セラミックは、約１０〜１５
Bｔｕ・ｉｎ．／（ｆｔ2・ｈｒ・°Ｆ）（２２４〜３３
７J／（ｍ・ｓ・℃））より低い熱伝導率を有し、摩耗
性セラミックは約３〜１０Bｔｕ・ｉｎ．／（ｆｔ2・ｈ
ｒ・°Ｆ）（６７〜２２４J／（ｍ・ｓ・℃））より低
い熱伝導率を有することが、必ずしも必要ではないが望
ましい。アルミナ層１４は、金属基盤１２上に形成さ
れ、これによってシュー１２に施されたセラミック材料
の付着性が促進され、強化される。アルミナ層１４は、
ＭＣｒＡｌＹのような金属の接着被覆、あるいはアルミ
ナイドの接着被覆、あるいは付着性のアルミナ層が得ら
れる他の接着被覆、の一部として、熱いガスにさらされ
るシール１０の表面全体に亘って形成されることが、必
ずしも必要ではないが望ましい。ＭＣｒＡｌＹの接着被
覆を利用する場合に、この接着被覆は、シュー１２に、
例えばプラズマ溶射、さらに好ましくは低圧プラズマ溶
射によって施される。アルミナイドの接着被覆は、例え
ばパックアルミナイジングあるいは化学気相成長プロセ
スによって施される。例えば、上述の、ヴァイン等に付
与された本出願人が有する米国特許第４，９３６，７４
５号を参照されたい。ある種のセラミック被覆は、比較
的に、酸素および腐食性の異物に対する透過性を有して
いるため、接着被覆は、同時にシュー１２に、さらに耐
酸化性および耐腐食性を与えており、また、上に重なっ
たセラミック材料が損傷した場合には、接着被覆によっ
て、シュー１２がある程度断熱される。周知のように、
アルミナ層は、ある種の超合金上に、別個に接着被覆が
施されずに形成される。そして、これらの合金は、本発
明においても使用可能である。この点は、例えば、デュ
ール等に付与された本出願人の米国特許第４，２０９，
３４８号および第４，７１９，０８０号に開示されてい
る。高密度耐腐食性セラミック層１６は、その後、望ま
しくは、アルミナ層１４全体に亘って、すなわち、シー
ル１０の熱いガスにさらされる部分に対応して施され
る。高密度耐腐食性セラミック層１６は、望ましくは約
７５ミル(１．９１ｍｍ)までの厚さで施され、さらに望
ましくは、均一に約５０ミル（１．２７ｍｍ）の厚さで
施される。高密度耐腐食性セラミック層は、例えば、ガ
ス通路内の圧縮された熱いガスおよびガス中に浮遊する
粒状物質に対する耐腐食性を備えており、かつ下にある
シュー１２を高温ガスから熱的に絶縁する。高密度セラ
ミック材料は、プラズマ溶射、HVOFならびに他の適切な
プロセスによって形成できる。本発明の高密度耐腐食性
セラミック層としては、様々なセラミックを利用して、
十分な結果を得ることができるが、本発明では、ニッス
レー等に付与された本出願人の米国特許第５，７０５，
２３１号において開示された、セグメント化した摩耗性
セラミック（ＳＡＣ）被覆が好ましい。ＳＡＣ被覆は、
約３５ミル（０．８９ｍｍ）（好ましくは約１０〜２０
ミル（０．２５〜０．５１ｍｍ））までの厚さのジルコ
ニアベースの基層および、約３５ミル（０．８９ｍｍ）
（好ましくは約１０〜３０ミル（０．２５〜０．７６ｍ
ｍ））までの厚さの外層、約２〜２５ミル（０．０５〜
０．６４ｍｍ）（好ましくは４〜８ミル（０．１０〜
０．２０ｍｍ））までの厚さの、徐々に変化した中間層
を含む。中間層は、基層と外層が化合した組成を有す
る。基層の近接部分では、中間層の組成は、ほぼ基層の
組成に対応し、外層の近接部分では、中間層の組成は、
ほぼ外層の組成に対応する。その名称が示すように、中
間層の組成は、基層と外層の組成の間で徐々に変化す
る。基層は、酸化セリウムによって安定化されたジルコ
ニア、マグネシアによって安定化された（強化された、
ともいわれる）ジルコニア、カルシアによって安定化さ
れたジルコニア、イットリアで安定化されたジルコニア
（ＹＳＺ）、これらの混合物、を含む材料からなる。好
ましくは、イットリアによって強化されたジルコニアか
らなり、より好ましくは、約３５ｗｔ％まで望ましくは
約５〜３５ｖｏｌ．％のイットリアを含み、４０ｖｏ
ｌ．％まで望ましくは３５ｖｏｌ．％までの多孔性を有
する材料からなる。外層は、７ＹＳＺおよび２０ＹＳＺ
を混合したもの、あるいは積層、すなわち、これらの薄
層を交互に施して形成したものが望ましい。相対的によ
り摩耗性のある層１８が、この後続いて施されるため、
高密度セラミック１６の外層は、摩耗性を有する必要が
無く、その混合物あるいは積層物は、例えば７ＹＳＺ以
上の、より耐腐食性のある材料について高い含有量を有
することが望ましい。高密度セラミック層１６は、好ま
しくは、プラズマ溶射によって、セラミック層内にその
ほぼ全体に広がった微視亀裂が形成されるように、施さ
れる。より好ましくは、さらに、セラミック層は、相応
する既存の凹部もしくは溝部を備えるシュー１２に、均
一な層を施すことによって（図２のように）、あるい
は、以下で図３を参照することにより詳述される方法に
よって、凹部もしくは溝部１３を形成するように施され
る。高密度耐腐食性セラミック材料のプラズマ溶射の
間、シュー１２が６００°Ｆ近い温度に加熱されること
によって、微視亀裂の形成が促進されると考えられる。
微視亀裂によって、高密度耐腐食性セラミック層１６の
セグメント化特性が形成される。この点については、例
えば、タイラー等に付与された米国特許第５，０７３，
４３３号および第５，５２０，５１６号と、上記のニッ
スレーの特許に開示されている。その後、摩耗性セラミ
ック層１８が、例えばシール１０において回転するブレ
ード先端２と干渉し合う部分に施される。この摩耗性セ
ラミック層としては様々なセラミックを利用することに
よって十分な結果を得ることができるが、本発明では、
ヴァイン等に付与された本出願人の米国特許第４，９３
６，７４５号に開示された、多孔性のセラミックが好ま
しい。このセラミック材料は、本出願人によって、ガス
タービンエンジンにおけるブレード先端あるいはベーン
先端と、協働するケースあるいはディスクと、の間に、
良好なシールを形成するために使用されてきたものであ
る。摩耗性セラミック層１８は、好ましくは、約６〜８
ｗｔ％のイットリアと約２０〜３５ｖｏｌ．％の孔を含
んだイットリア安定化ジルコニアからなる。摩耗性セラ
ミック層１８は、好ましくは、一般的なプラズマ溶射に
よって施され、凹部に適合し、これを充満する。高密度
耐腐食性セラミック層１６と摩耗性セラミック層１８の
間には、グラデーション部分が存在することが望まし
い。この部分の材料は、高密度耐腐食性セラミック層１
６における中間層と同様に、高密度耐腐食性セラミック
層１６の組成と摩耗性セラミック層１８の組成の間で徐
々に変化する。シール１０はその後、所望の寸法にする
ために、あるいは、例えば過剰の多孔性セラミックのよ
うな異物を除去するために、必要に応じて機械加工され
る。図３は、ブレードの摩擦領域の近傍に既存の溝部を
備えていないシュー２２を利用する場合の、本発明の実
施例を示している。シール２０におけるシュー２２は、
上述したシュー１２とほぼ同様であるが、シュー２２の
方は、平らな表面を有している。上述したアルミナ層１
４と同様な方法で、アルミナ層２４がシュー２２上に形
成され、あるいは、接着被覆がシュー２２の表面上に施
された後、この上にアルミナ層が形成される。この後、
高密度耐腐食性セラミック層２６が、アルミナ層２４
に、好ましくは上述した高密度耐腐食性セラミック層１
６の形成方法と同様にして施される。しかし、高密度耐
腐食性セラミック層２６は溝部２７を形成するように施
され、この溝部２７の中に摩耗性の層２８が続いて施さ
れる。例えば、高密度耐腐食性セラミック層２６を形成
する間に一部の領域をマスクすることによって、あるい
は、溝部領域内ではプラズマ溶射ガンに対して基盤を急
速に移動させて溝部を形成すべき領域の近傍に材料を堆
積させることによって、あるいは、高密度セラミック層
を均一に施した後溝部を形成するために材料を取り除く
ことによって、溝部を高密度セラミック層に形成するこ
とが可能である。その後、多孔性のセラミックが、上述
した方法によって施される。ここで、下にある高密度セ
ラミックが協働する部品によって機械的に除去されない
ことを保証するように、例えば、回転するブレード先端
が、摩耗性のセラミックのみを除去するように、溝部は
設計される。本発明の一つの利点は、相対的に耐性と断
熱性とを有するセラミック層と、相対的に摩耗性を有す
る材料の局部領域と、の両者を備えていることによっ
て、両材料の長所を兼備していることである。耐性を有
するセラミック層の存在によって、高密度セラミックに
おいて重要な断熱容量のみでなく、シールの耐腐食性も
向上し、このため、シールを冷却することの必要性が低
くなり、これに対応して効率が高まる。従って、多孔性
でかつ摩耗性の材料が腐食したとしても、下にあるシュ
ーが露出されるという仮定に基づいて冷却空気を提供す
る必要がない。加えて、本発明は、局部領域に、すなわ
ち、回転するブレード先端組のような協働の部品と干渉
し合うシール部分にのみ、摩耗性材料を形成することに
よって、ブレードとシールの間に良好なシールが形成で
きる。上述したように、本発明は、基盤の上に施される
一般的な接着被覆、あるいは別個の接着被覆を用いずに
付着性のアルミナ層を形成し得る基盤材料に対して利用
することができる。均一な高密度セラミック層が形成さ
れる場合、この均一な層は、下にある基盤に均一な断熱
性を与え、これによって、基盤材料の熱勾配を最小化す
る。本発明の上述した実施例は、ガスタービンエンジン
の高圧タービン部分において特に有用であるが、本発明
はさらにガスタービンエンジンの低圧タービン部分ある
いは圧縮機部分、あるいはシュラウドを具備しない種々
のブレードとの接触部分、にも利用することができる。
本発明に係るシールは、周知のシールに比較してさらに
他の利点を有する。耐性のあるセラミック層を導入する
ことによって、非常に高い耐腐食性を有するシールが形
成され、このために長寿命のシールが得られる。耐性の
あるセラミック層を摩耗性セラミックの下に形成するこ
とによって、シール全体において、寿命が重要となる部
分に対応した、予想可能な寿命を有するＴＢＣを形成す
ることができる。上述したように、主に、摩耗性セラミ
ック材料のみからなるシールでは、シールに多量の冷却
空気、例えば、セラミックが完全に腐食したという仮定
に対応した量の冷却空気を供給しなければならない。本
発明に係るシールの設計は、実質上、冷却空気をあまり
必要としない。すなわち、エンジンを通過する空気の総
流量の約０．２〜０．８％の冷却空気が減少され、これ
によって、燃料の効率が約０．１〜０．８％改善でき
る。約０．１％の改善は非常に顕著であると考えられる
ため、このような効率の改善は注目すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なガスタービンエンジンの一部における
断面図。
【図２】本発明に係る空気シールの断面図。
【図３】本発明に係る空気シールの他の実施例を示す断
面図。
【符号の説明】
２…ブレード １０，２０…空気シール １２，２２…シュー １３，２７…溝部 １４，２４…アルミナ層 １６，２６…高密度耐腐食性セラミック層 １８，２８…摩耗性セラミック層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ エヴァレット フォスター アメリカ合衆国，マサチューセッツ，ダッ ドレイ，アールエフディー ５，リン レ ーン 14

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンエンジンの空気シールであ
    って、 シール基盤と、 前記基盤上に形成された付着性アルミナ層と、 前記アルミナ層に施された耐性を有するセラミック材料
    の層と、 前記耐性を有するセラミック層の局部的な領域にのみ施
    された摩耗性セラミック材料と、 を備えていることを特徴とするガスタービンエンジンの
    空気シール。
  2. 【請求項２】 前記シール基盤は、実質的に、ニッケル
    ベースの超合金、コバルトベースの超合金、鉄ベースの
    超合金、および、これらの混合物、からなる群から選択
    された材料からなることを特徴とする請求項１記載のガ
    スタービンエンジンの空気シール。
  3. 【請求項３】 さらに、前記基盤に施された金属の接着
    被覆を備えており、前記アルミナ層は前記接着被覆上に
    形成されていることを特徴とする請求項１記載のガスタ
    ービンエンジンの空気シール。
  4. 【請求項４】 前記接着被覆はＭＣｒＡｌＹあるいはア
    ルミナイドの接着被覆であることを特徴とする請求項３
    記載のガスタービンエンジンの空気シール。
  5. 【請求項５】 少なくとも一つのセラミック材料は、１
    ５Ｂｔｕ・ｉｎ．／（ｆｔ2・ｈｒ・°Ｆ）（３３７J／
    （ｍ・ｓ・℃））より低い熱伝導率を有することを特徴
    とする請求項１記載のガスタービンエンジンの空気シー
    ル。
  6. 【請求項６】 前記耐性を有するセラミック層は、前記
    アルミナ層に施された基層と、徐々に変化した中間層に
    よって前記基層から離間された外層と、からなり、前記
    徐々に変化した中間層は、基層近傍では基層と一致する
    組成を有し、外層近傍では外層と一致する組成とを有す
    ることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジ
    ンの空気シール。
  7. 【請求項７】 前記基層は、安定化されたジルコニアか
    らなることを特徴とする請求項６記載のガスタービンエ
    ンジンの空気シール。
  8. 【請求項８】 前記耐性を有するセラミックは、実質的
    に、セリア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコ
    ニア、カルシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジ
    ルコニア、および、これらの混合物からなる群から選択
    した材料からなることを特徴とする請求項６記載のガス
    タービンエンジンの空気シール。
  9. 【請求項９】 前記摩耗性セラミック材料は、イットリ
    ア安定化ジルコニアからなることを特徴とする請求項１
    記載のガスタービンエンジンの空気シール。
  10. 【請求項１０】 前記摩耗性セラミック材料は、約２０
    〜３５ｖｏｌ．％の孔を有することを特徴とする請求項
    １記載のガスタービンエンジンの空気シール。
  11. 【請求項１１】 さらに、前記摩耗性セラミック材料に
    対して移動し、前記摩耗性セラミック材料と干渉する協
    働部品を有し、この協働部品と干渉する摩擦ゾーンの近
    傍に前記摩耗性セラミック材料が配置されていることを
    特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジンの空気
    シール。
  12. 【請求項１２】 前記シールは、外側の空気シールであ
    るとともに、ガス通路面を画定しており、前記ガス通路
    面全体に亘って前記高密度セラミックが設けられている
    ことを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン
    の空気シール。
  13. 【請求項１３】 前記高密度セラミック層は均一な厚さ
    で施されていることを特徴とする請求項１記載のガスタ
    ービンエンジンの空気シール。
  14. 【請求項１４】 前記高密度セラミックは凹部を画定し
    ており、前記摩耗性セラミック層は前記高密度セラミッ
    クの前記凹部内に施されていることを特徴とする請求項
    １記載のガスタービンエンジンの空気シール。
  15. 【請求項１５】 前記摩耗性セラミックは、前記凹部に
    適合するように施されていることを特徴とする請求項１
    ４記載のガスタービンエンジンの空気シール。
  16. 【請求項１６】 前記シール基盤は凹部を画定してお
    り、前記高密度セラミックが前記基盤上にほぼ均一の厚
    さで施されることによって、前記シールの凹部の形状と
    対応する凹部が形成されており、前記摩耗性セラミック
    が前記高密度セラミックの凹部に適合するように施され
    ていることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエ
    ンジンの空気シール。
  17. 【請求項１７】 ガスタービンエンジンのシールシステ
    ムであって、超合金基盤、アルミナ層に施された耐腐食
    性セラミック層、および前記耐腐食性セラミック層の局
    部的な領域にのみ施された摩耗性セラミック材料、を有
    するシールアッセンブリと、 前記シールアッセンブリに対して相対的に動き、かつ前
    記局部的領域の少なくとも一部となる摩擦ゾーンにおい
    て前記摩耗性セラミック層と干渉し合う研摩性部分を有
    するエンジン部品と、を備えており、前記部品の前記研
    摩性部分および前記シールアッセンブリの前記摩耗性セ
    ラミック層は協働してシールを構成していることを特徴
    とするガスタービンエンジンのシールシステム。
  18. 【請求項１８】 さらに、前記基盤上に、ＭCｒＡｌＹ
    あるいはアルミナイドの接着被覆を備えており、前記ア
    ルミナ層は、前記接着被覆の上に形成されていることを
    特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンのシ
    ールシステム。
  19. 【請求項１９】 前記高密度セラミック層は、前記アル
    ミナ層上の基層と、徐々に変化した中間層によって前記
    基層から離間された外層と、からなり、前記徐々に変化
    した中間層は、基層近傍では基層と一致する組成を有
    し、外層近傍では外層と一致する組成を有することを特
    徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジンのシー
    ルシステム。
  20. 【請求項２０】 前記高密度セラミック層は微視亀裂を
    有することを特徴とする請求項１７記載のガスタービン
    エンジンのシールシステム。
  21. 【請求項２１】 前記摩耗性セラミック材料は、約５〜
    ３５ｖｏｌ．％の孔を有することを特徴とする請求項１
    ７記載のガスタービンエンジンのシールシステム。
  22. 【請求項２２】 前記部品は、ブレード摩擦ゾーンにお
    いてシールアッセンブリと干渉し合う回転するブレード
    先端を含み、前記ブレード摩擦ゾーンの近傍に前記摩耗
    性セラミックが配置されていることを特徴とする請求項
    １７記載のガスタービンエンジンのシールシステム。
  23. 【請求項２３】 前記シールは、外側の空気シールであ
    るとともに、ガス通路面を画定しており、前記ガス通路
    面全体に亘って前記高密度セラミックが施されているこ
    とを特徴とする請求項１７記載のガスタービンエンジン
    のシールシステム。
  24. 【請求項２４】 前記高密度セラミックは凹部を画定し
    ており、前記摩耗性セラミック層は前記高密度セラミッ
    クの前記凹部内に施されていることを特徴とする請求項
    １７記載のガスタービンエンジンのシールシステム。
  25. 【請求項２５】 前記摩耗性セラミックは、前記凹部に
    適合するように施されていることを特徴とする請求項２
    ４記載のガスタービンエンジンのシールシステム。
  26. 【請求項２６】 前記シール基盤は溝部を画定してお
    り、前記高密度セラミックは、前記溝部と対応する凹部
    を画定するように、ほぼ均一な厚さで基盤に施されてお
    り、前記摩耗性セラミックは前記凹部に適合するように
    施されていることを特徴とする請求項１７記載のガスタ
    ービンエンジンのシールシステム。
  27. 【請求項２７】 超合金基盤上に耐性を有するセラミッ
    ク被覆を施す方法であって、 前記超合金基盤上に付着性アルミナ層を形成し、 前記アルミナ層上に耐性を有する断熱性のセラミック層
    を形成し、 前記耐性を有するセラミック層の少なくとも一つの局部
    的な領域に摩耗性のセラミックを形成する、 ステップからなることを特徴とするセラミック被覆を施
    す方法。
  28. 【請求項２８】前記付着性アルミナ層を形成するステッ
    プは、 前記基盤上にＭＣｒＡｌＹあるいはアルミナイドの接着
    被覆を施し、 前記接着被覆上に前記アルミナ層を形成する、 というステップを含むことを特徴とする請求項２７記載
    のセラミック被覆を施す方法。
  29. 【請求項２９】 前記各セラミックはプラズマ溶射によ
    って施されることを特徴とする請求項２７記載のセラミ
    ック被覆を施す方法。
  30. 【請求項３０】 前記高密度セラミックを形成するステ
    ップは、 前記アルミナ層全体に第１の安定化ジルコニアの基層を
    形成し、 前記基層上に徐々に変化した中間層を形成し、 前記徐々に変化した中間層上に少なくとも第２の安定化
    ジルコニアの外層を形成する、というステップを含み、 前記徐々に変化した中間層は、前記基層近傍では前記基
    層と一致する組成を有し、かつ前記外層近傍では前記外
    層と一致する組成を有することを特徴とする請求項２７
    記載のセラミック被覆を施す方法。
  31. 【請求項３１】 前記高密度セラミック層は、実質的
    に、セリア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコ
    ニア、カルシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジ
    ルコニア、およびこれらの混合物からなる群から選択し
    た材料からなることを特徴とする請求項２７記載のセラ
    ミック被覆を施す方法。
  32. 【請求項３２】 前記摩耗性セラミック材料は、約２０
    〜３５ｖｏｌ．％の孔を有するように形成されることを
    特徴とする請求項２７記載のセラミック被覆を施す方
    法。
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