[发明专利]含钆－混晶－烧绿石相的层系

说明书

本发明涉及一种含烧绿石的层系。

这种层系具有含基于镍或钴的金属合金的基底。这种制品主要用作燃气轮机的构件，特别是用作燃气轮机叶片或热屏蔽层。该构件经受腐蚀性燃烧气的热气流。因此必需能耐受高的热负荷。此外，该构件还需耐氧化和耐腐蚀。特别是对运动构件如燃气轮机叶片以及对静态构件还有机械性能的要求。应用可经受热气负荷构件的燃气轮机的功率和效率随运行温度增加而提高。为实现高效率和高功率，对特别是受高温负荷的部件涂以陶瓷材料。该陶瓷材料在热气流和金属基底之间起热绝热层的作用。

通过涂层可使该金属基体免受腐蚀性热气流的作用。现代的构件具有至少多层涂层，这些涂层各满足特定的目的。由此出现多层层系。

因为燃气轮机的功率和效率随运行温度增加而提高，因此一直试图通过改进涂层层系来达到较高的燃气轮机效率。

EP 0944746 B1公开了烧绿石作为热绝热层的应用。但是对用作热绝热层的材料不仅需优良的热绝缘特性，还需对基底的优良粘合性。

EP 0992603 A1公开了一种由不应具有烧绿石结构的氧化钆和氧化锆制成的绝热层系。

本发明的目的是提供一种层系，该层系具有优良的热绝缘特性及对基底的优良粘合性，并从而具有长的使用寿命。

本发明的目的是通过权利要求1的层系实现的。

本发明基于的思路在于，该整个层系需看作是整体，不可看作是单独层或相互分离的单独层，并可使其最佳化以实现长的使用寿命。

在从属权利要求中列出其它有利措施，这些措施可任意以有利的形式和方式组合。

本发明的层系由外陶瓷层制成，该层含由锆酸钆和铪酸钆组成的混晶，该混晶具有特别好的热特性(适配于基底的膨胀系数、小的导热系数)，并与构件的中间层和基底有非常好的相合性。

下面将参考附图详述本发明的实施例。

附图中：

图1示出本发明的层系，

图2示出高温合金的组成，

图3示出燃气轮机，

图4示出涡轮机叶片的透视图，

图5示出燃烧室的透视图。

图1示出本发明的层系1。

该层系1由金属基底4组成，该基底特别是对于高温下的构件是由镍基或钴基高温合金(图2)制成。

优选直接在基底4上存在MCrAlX型、特别是NiCoCrAlX型金属粘结层7，该层优选由

(11-13)重量％钴，特别是12重量％的钴，

(20-22)重量％铬，特别是21重量％的铬，

(10.5-11.5)重量％铝，特别是11重量％的铝，

(0.3-0.5)重量％钇(＝X)，特别是0.4重量％的钇，

(1.5-2.5)重量％铼，特别是2.0重量％的铼，和

其余量的镍组成，

或优选由

(24-26)重量％钴，特别是25重量％的钴，

(16-18)重量％铬，特别是17重量％的铬，

(9.5-10.5)重量％铝，特别是10重量％的铝，

(0.3-0.5)重量％钇(＝X)，特别是0.4重量％的钇，

(1-2.0)重量％铼，特别是1.5重量％的铼，和

其余量的镍组成，

或优选由

29-31重量％镍，特别是30重量％的镍，

27-29重量％铬，特别是28重量％的铬，

7-9重量％铝，特别是8重量％的铝，

0.5-0.7重量％钇，特别是0.6重量％的钇，

0.6-0.8重量％硅，特别是0.7重量％的硅，和

其余量的钴组成，

或优选由

27-29重量％镍，特别是28重量％的镍，

23-25重量％铬，特别是24重量％的铬，

9-11重量％铝，特别是10重量％的铝，

0.3-0.7重量％钇，特别是0.6重量％的钇，和

其余量的钴组成。

特别是该NiCoCrAlY粘结层7由上述组成之一构成。

在该金属粘结层7上面涂覆其它陶瓷层前即已形成氧化铝层或在运行中形成该氧化铝层(TGO)。

在金属粘结层7上面或氧化铝层(未示出)上面优选存在内陶瓷层10，其优选是经完全或部分稳定化的氧化锆层。优选使用钇稳定化的氧化锆，其中钇含量优选为6-8重量％。也可使用氧化钙、氧化铈或氧化铪来稳定氧化锆。

该氧化锆优选作为等离子体喷雾层涂覆，但也可优选作为柱状结构用电子束蒸发法(EBPVD)涂覆。