專利名稱：用于飛機發(fā)動機的復(fù)合材料部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機發(fā)動機復(fù)合材料部件，尤其是涉及為環(huán)或環(huán)的片段的部件，諸如 護罩或護罩的片段。
背景技術(shù)：
飛機發(fā)動機需要耐磨、熱穩(wěn)定和質(zhì)輕的部件。許多飛機發(fā)動機利用軸流式壓縮機 將進入的空氣壓縮，然后將經(jīng)壓縮的空氣傳遞至發(fā)動機的燃燒室部分。軸流式壓縮機使用 隔行交替的快速旋轉(zhuǎn)葉片(即，轉(zhuǎn)子)和固定不會旋轉(zhuǎn)的定子葉片。轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片 的聯(lián)合作用增加了空氣壓力。定子葉片可變動，即，定子葉片可在其縱向軸線上轉(zhuǎn)動或樞 轉(zhuǎn)，以使氣流和壓力能得到更好的控制。將一排轉(zhuǎn)子和一排定子稱為一級。軸流式壓縮機 通常具有若干級。定子葉片徑向保持在外部發(fā)動機殼體和內(nèi)部護罩之間。內(nèi)部護罩固定在 發(fā)動機轉(zhuǎn)軸附近的適當(dāng)位置上。稱作心軸或耳軸的葉片末端貼合在加工到內(nèi)部護罩中的凹 槽內(nèi)。當(dāng)護罩和葉片均由金屬構(gòu)成時，葉片心軸和內(nèi)部護罩之間會發(fā)生磨損。需要質(zhì)量輕于金屬、對熱穩(wěn)定和耐磨的飛機發(fā)動機部件。可使用具有耐高溫性和 耐磨性的聚合材料，諸如得自DuPont Co. (Wilmington, DE)的聚酰亞胺和其他聚合物來減 小金屬對金屬的磨損。附圖簡述

圖1示出了內(nèi)部護罩片段的代表。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于飛機發(fā)動機的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，所述復(fù)合材料包含 約20至約70重量％的熱塑性聚合物和約30至約80重量％的碳纖維，其中如根據(jù)ASTM D648所測定，所述復(fù)合材料在1. SMPa下具有至少230°C的熱撓曲溫度，其中所述碳纖維的 長度為約100 μ m至約5cm，并且其中所述復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段為金屬環(huán)或金屬環(huán)的片段 的合適替代物。在一個實施方案中，本發(fā)明一種提供用于飛機發(fā)動機護罩的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片 段，該復(fù)合材料還包含最多約50重量％的顆粒。在一個實施方案中，復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段為與可變?nèi)~片一起使用的護罩或護罩 的片段。發(fā)明詳述本文所公開的是由復(fù)合材料制備的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，該復(fù)合材料包含熱塑 性聚合物和碳纖維。另外，該復(fù)合材料可包含顆粒，用于賦予附加的性質(zhì)，如本文以下所述。 本文所述的環(huán)部件可由單個部分組成以構(gòu)成環(huán)，或可由一個以上的環(huán)片段組成以形成環(huán)。此類環(huán)在飛機發(fā)動機中的一個用途是用作護罩，或用作內(nèi)部護罩。復(fù)合材料包含約20至約70重量％的熱塑性聚合物和約30至約80重量％的碳纖 維，其中復(fù)合材料的所有組分的總量為100重量％。優(yōu)選地，復(fù)合材料包含約30至約60重 量％的聚合物和約40至約70重量％的碳纖維。復(fù)合材料還可包含最多50重量％的顆粒。熱塑性聚合物選自聚酰亞胺、聚芳基酮(諸如聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮酮 (PEKK))、聚醚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、以及它們的共混物。優(yōu)選地，聚合物為聚酰亞胺。聚 酰亞胺提供了以下性能的優(yōu)選組合耐高溫氧化性、既耐低溫又耐高溫、濕潤與干燥條件下 的機械性能保持性以及尺寸穩(wěn)定性。用于本發(fā)明的聚酰亞胺主要由下式的重復(fù)單元組成
權(quán)利要求
1.用于飛機發(fā)動機的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，所述復(fù)合材料包含約20至約70重量％ 的選自聚酰亞胺、聚芳基酮、聚醚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、以及它們的共混物的熱塑性聚合 物，以及約30至約80重量％的碳纖維，其中如根據(jù)ASTM D648所測定，所述復(fù)合材料在 1. SMI^a下具有至少230°C的熱撓曲溫度，其中所述碳纖維的長度為約100 μ m至約5cm，并且 其中所述復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段為金屬環(huán)或金屬環(huán)的片段的合適替代物。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，其中所述碳纖維(b)的長度為約0.2cm至約5cm。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，所述復(fù)合材料還包含最多約50重量％的顆 粒，所述顆粒選自石墨、聚四氟乙烯和礦物填料。
4.權(quán)利要求1的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，所述復(fù)合材料包含約30至約60重量％的所 述熱塑性聚合物和約40至約70重量％的所述碳纖維。
5.權(quán)利要求1的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，其中所述熱塑性聚合物為聚酰亞胺。
6.權(quán)利要求4的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，其中所述熱塑性聚合物為聚酰亞胺。
7.權(quán)利要求5的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，其中所述復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段為與可變?nèi)~ 片一起使用的內(nèi)部護罩或內(nèi)部護罩的片段。
8.權(quán)利要求2的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，其中所述復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段為與可變?nèi)~ 片一起使用的內(nèi)部護罩或內(nèi)部護罩的片段。
9.權(quán)利要求7的護罩或內(nèi)部護罩的片段，其中所述護罩適用于或已用于飛機發(fā)動機中。
10.權(quán)利要求7的護罩，其中所述復(fù)合材料還包含最多約50重量％的顆粒，所述顆粒選 自石墨、聚四氟乙烯和礦物填料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用作飛機發(fā)動機的護罩的復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段，所述復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段包含約20至約70重量％的熱塑性聚合物和約30至約80重量％的碳纖維，并且如根據(jù)ASTM D648所測定，所述復(fù)合材料環(huán)或環(huán)的片段在1.8MPa下具有至少230℃的熱撓曲溫度并具有熱穩(wěn)定性和耐磨性。
文檔編號C08J5/04GK102131847SQ200980133636
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者G·R·阿爾姆斯, M·W·普雷爾維奇 申請人:納幕爾杜邦公司