[发明专利]层体系

说明书

本发明涉及一种层体系，其具有绝热特性。

这种层体系具有由基于镍、钴或者铁的金属合金组成的基底。这种产品首 先用作为燃气涡轮构件，尤其用作为燃气涡轮叶片或者热防护层。这种构件要 承受侵蚀性燃烧气体的热气流。因此它们必须能够承受高热负荷状态。此外这 些构件必须是耐氧化和耐腐蚀的。首先对例如燃气涡轮叶片的可运动的构件， 而且对静止的构件也仍然还有机械要求。在其内应用了可负荷热气构件的涡轮 的功率和效率随着运行温度升高而提高。为了达到更高效率和更高功率，给涡 轮的特别是承受高温的组件涂覆陶瓷材料。陶瓷材料充当热气流和金属基底之 间的绝热层。在此，现代构件大多具有多个涂层，这些涂层相应完成特定任务。 因而存在多层体系。

因为燃气涡轮的功率和效率随运行温度的升高而提高，所以人们总是不断 尝试通过改善涂层体系使得允许更高的温度，并因此实现燃气涡轮的更高性能。

EP 0992603A1公开了一种由具有立方晶体结构的氧化钆和氧化锆组成的 绝热层体系。

EP 1321542A1公开了一种金属基底，其涂有陶瓷层，该陶瓷层包括氧化 铪。

在EP 1505042A2中描述了一种基于氧化锆的绝热层，该绝热层包括一种 三价氧化物以及至少一种五价氧化物。

US 6,015,630描述了一种绝热层，其包括氧化钇-铝石榴石，其中，钇有时 可以由稀土元素替代。

此外，在EP 1550644A1、US 6,730,918、EP 1249515A2、EP 1550744Al、 EP 1536039A1和EP 0825271A1中描述了绝热层，其由具有稀土氧化物的氧 化钇稳定的氧化锆组成。

一种测量绝热层表面温度的可行方案是应用热敏成像发光材料。例如在EP 1105550B1中描述了包埋有热敏成像指示剂材料的绝热层以及确定该绝热层 温度的方法。借助于用于发荧光的脉冲激光器来激发指示剂材料以确定绝热层 温度。在切断激发脉冲之后，荧光光谱的强度随着特征时间常数t呈指数下降。 因而，例如掺杂有铽(Tb)的钇铝石榴石(YAG:Tb)在700℃至1000℃之间 表现出特征时间常数t的单调下降。借助测量时间常数可以确定指示剂材料的温 度，从而可以确定在其内包埋有该指示剂材料的绝热层的温度，只需进行适当 校准。在某些情况下，发射光谱的不同谱线可以具有不同衰变常数，这些衰变 常数也能够具有不同的温度依赖性。除了YAG:Tb之外，在EP 1105550中还描 述了掺杂镝(Dy)的钇铝石榴石(YAG:Dy)以及用钇稳定的氧化锆(YSZ)， 所述氧化锆具有一个或者多个稀土元素。

也可以应用两个发射波长的强度比代替指示剂材料的发射强度的时间衰变 特性来确定指示剂材料的温度，从而确定绝热层的温度。强度比例近似线性地 取决于指示剂材料的温度，也就是在其内包埋有指示剂材料的绝热层的温度。 在EP 1105550B1中同样描述了经强度比例来测量温度。

本发明的任务在于提供一种材料，这种材料具有良好的绝热特性以及在基 底上的良好连接，并且因而使整个层体系具有长的使用寿命，并同时允许测量 温度。

该任务通过根据权利要求1的层体系和根据权利要求19的混合物的用途来 解决。

在从属权利要求中列出其它有利措施，这些措施能够以有利方式和方法任 意组合。

本发明涉及一种层体系，其具有基底，在基底上有第一层，该第一层具有 热敏成像材料，其中，热敏成像材料是掺杂有至少一种稀土材料的烧绿石相。

热敏成像材料应该被理解为感光发光材料，即，通过例如紫外线辐射激发 发光的材料，其中，所激发的发光辐射的强度和/或衰变时间取决于感光发光材 料的温度。在此所述强度尤其也取决于其它因素，例如作为掺杂物质的稀土材 料的浓度。

热敏成像材料，也就是烧绿石相，由基质材料和稀土掺杂剂组成。在此， 稀土掺杂剂作为阳离子被包埋到基质材料中，并充当热敏成像发光材料的活化 剂。因而热敏成像发光材料包括主晶格和作为活化剂的稀土阳离子。

第一层的掺杂有稀土材料的烧绿石相以有利方式将绝热特性与热敏成像特 性集于一体。热敏成像材料使得能够通过激发发光(其通过辐射例如紫外线辐 射实现)来测量绝热层的温度。例如根据对发光辐射衰变特性的温度依赖性可 以由衰变特性的测量推断出第一层也就是烧绿石相的温度。