[发明专利]用于热负荷的部件、尤其是透平叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种部件，其在部件基体上配设有一涂层，其中，在部件受热负荷时实现涂层组织的扩散条件下的重构。

此外，本发明涉及一种部件，其组织分为至少一个具有与其它组织不同化学组成的晶相，其中，在部件受热负荷时实现组织晶相扩散条件的重构。

背景技术

这种类型的部件，其通过透平叶片形成，例如由US2004/0159376A1公知。这种部件具有一防腐蚀保护层，该防腐蚀保护层通过MCrAlY材料形成。在这些材料中，如元素Al、Ni、Co和Cr形成保护层的组织中的晶相。在透平叶片的运行时间中，激活保护层的保护机制，其中，主要由于Al的扩散，通过形成致密的、稳定的Al₂O₃层实现层表面的钝化。然而，由于叶片持续的机械、热负荷和化学负荷，保护层中的元素(如Al)会随时间贫化，其中，在这种情况下MCrAlY材料的组织中所需要的Al的补给通过分解含Al的晶相供应，直至该晶相中所储存的Al被耗光，或者作为层温度的函数的晶相元素在涂层表面的扩散路程太长，因此不能再获得Al。在保护层的运行时，出现外部其它复杂的扩散过程，并因此出现深入的晶相变化。这种重构过程既改变了层的结构和特性，也在与基体材料的分界面区域永久地改变了基体材料。

通过前述效应会导致其它物理特性的变化，所述效应可以在透平叶片的破坏性检查情况下在光显微镜下看到或测量。MCrAlY类型的涂层按照现有技术由主合金元素Ni和Co合金而成。除Fe之外，Ni和Co也属于具有铁磁特性的元素。这意味着，这些元素在恰当的条件下可以形成自身的磁场。除了铁磁性元素之外，还有其它具有顺磁特性的元素——这些元素在受到另一磁场激励时产生磁场。顺磁性的晶相也可以包含在MCrAlY涂层中。除了这些元素之外还有一系列的化合物，在此首先是氧化物，其中被证明有抗铁磁性的特性，并且其在透平叶片的运行条件下作为保护层需要的产物形成。所有具有磁性特性的元素或化合物由于电磁的交互效应而在磁导率测量时显示高的值。公知的是，保护层的磁导率通过前述重构过程作为时间和运行条件的函数变化。一方面，在新的状态下，Ni和Co的铁磁特性处于低水平。类似的情况也适用于具有顺磁特性的合金部件。抗铁磁性特性仅在保护层去除时产生。

为获得透平叶片的机械、热力学和化学负荷的大小或保护层的剩余寿命，因此，磁导率的测量及其评估可以通过时间作为参数进行。在当前恰当的测量数据中可以推断出一定的合金元素的含量。按照US2004/0159376A1建议了一种这样的测量方法，其中，保护层中的组织变化的评估因此可以借助于不破坏的检测方法进行。在此，通过测量探针产生所谓的“涡电流场”。电导线中闭合的涡流被称作涡电流，其可由此证实，即，其通过测量探针(或测量头)出现电磁相互作用。透平叶片的涂层的质量也可以由此评估，使得电磁相互作用在一定的测量条件下随涂层或透平叶片的运行时间变化。US2004/0159376A1公开了一种适用于此的测量系统。

此外，由N.Goldfine等人在“Conformable Eddy-Current Sensors and Arraysfor Fleetwide Gas Turbine Component Quality Assessment”(在控制和诊断应用领域：ASME Turbo Expo Land，Sea&Air 2001in New Orleans)介绍了适宜的测量探针的一种可能的结构。这种结构具有蜿蜒状延伸的电感回线阵列，并且因此适用于部件的表面截面中的涡电流场的测量。测量探针被称作“缠绕的绕线磁力计”(接下来缩写为MWM)。

因此，在评估涡电流场时可以在运行时间的任意时刻探测透平叶片中累增的退化(Degradation)，而不必破坏透平叶片。这意味着，还没达到其寿命的透平叶片在测量后还可以继续使用。在此，借助于涡电流系统的测量具有一定的方差范围，该方差范围通过关于在涡电流系统中由于在保护层重构中的复杂过程而产生的电磁相互作用的变化的磁导率的水平预先给定，其中，所述涡电流系统由测量探针和待检查的部件形成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于特别的热负荷的部件，对其可以相对准确地测定部件中所述性能的由运行决定的变化。