[发明专利]具有高γ/γ’转变温度的金属粘合层或合金以及部件

说明书

本发明涉及具有γ和γ’相的金属粘合层以及部件。

燃气轮机中的高温气体通路部件由Ni基或Co基材料制成。这些材料经过了强度优化，却不能承受在较高温度下的氧化和/或腐蚀侵袭。因此，这些类型的材料必须要用MCrAlY涂层进行防氧化保护，所述MCrAlY涂层也可用作热阻挡涂层(TBC)系统(system)的粘合层。在TBC系统中，一方面需要MCrAlY涂层阻挡高温气体的侵袭，另一方面需要该涂层将TBC粘附在基体上。改良该系统的抗氧化会导致粘合层服役温度提高且寿命特性增长。

为保护所述材料不被热腐蚀/氧化，MCrAlY涂覆层主要通过如下方法涂覆：低压等离子体喷涂(LPPS)、空气等离子体喷涂(APS)、电子束物理气相沉积(EBPVD)、冷喷涂(CS)或高速氧燃料(HVOF)法。所述MCrAlY涂层是基于镍和/或钴、铬、铝、硅、铼以及稀土元素如钇。随着粘合层温度升高，该涂层会失效，其会导致热阻挡涂层的开裂。因而，随着服役温度的提高，需要改良的涂层以抵御氧化侵袭。此外，这类涂层需要具有可接受的热机械性能。这些需求只可能通过优化粘合层的组成而达成。

因此本发明的目的就是解决上述的问题。

该问题通过根据权利要求1的金属涂层或合金以及根据权利要求18的部件而解决。

在从属权利要求中公开了进一步的改进，所述改进可以任意相互组合以产生更多的优点。

如所示

图1      涡轮叶片

图2      燃气轮机，和

图3      一系列超级合金(superalloys)

附图和描述仅为本发明的实施例。

图1示出沿纵轴121延伸的涡轮机(组)的转子叶片120或导流轮叶(guide vane)130的透视图。

涡轮机(组)可以是飞行器或用于发电的发电设备的燃气轮机，蒸汽轮机或压缩机。

叶片或轮叶120、130具有沿着纵轴121相继排列的固定区400，相邻的叶片或轮叶平台403，和主叶片或轮叶部件406，以及叶片或轮叶的末端415。

作为导流轮叶130，轮叶130可在其轮叶末端415处具有另外的平台(未示出)。

用于将转子叶片120、130固定在轴杆或盘(未示出)上的叶片或轮叶根部183形成在固定区400中。

叶片或轮叶根部183被设计为例如锤头形状。其他构型如杉树或楔形的根部也是可能的。

叶片或轮叶120、130具有用于流经主叶片或轮叶部件406的介质的前缘409和后缘412。

在传统的叶片或轮叶120、130的情况下，举例来说，固体金属材料，特别是超级合金，被用于叶片或轮叶120、130的所有区域400、403、406。

这类超级合金可从例如EP1204776B1、EP1306454、EP1319729A1、WO99/67435或WO00/44949中获知。

在该情况下，叶片或轮叶120、130可通过铸造方法生产，也可依靠定向凝固，通过锻造(forging)方法，通过切削(milling)方法或它们组合的方法生产。

具有单晶结构的工件被用作运转过程中暴露于高机械、热和/或化学应力中的机器部件。这类单晶工件通过例如熔融材料的定向凝固生产。这涉及液态金属合金凝固形成单晶结构(即单晶工件)或定向凝固的铸造方法。在该情况下，树枝状晶体沿热流方向定向，形成柱状晶粒结构(即具有工件全长的晶粒，按照常用说法，这里称为定向凝固)或单晶结构，即整个工件为一个单晶。在这些方法中，需要避免向球形(多晶)凝固的转变，因为非定向的生长不可避免的形成横向和纵向晶界，其会有害于定向凝固部件或单晶部件良好的特性。

文中一般性地提及定向凝固显微组织(directionally solidified microstructures)时，其应被理解为含义上同时包括单晶，其不具备任何晶界或至多有小角度晶界，以及柱状晶体结构，其具有纵向延伸的晶界但没有任何横向晶界。所述第二种晶体结构形式也被称为定向凝固显微组织(定向凝固组织)。这种类型的方法可由US A6024792和EP0892090A1中获知。

叶片或轮叶120、130同样可具有抗腐蚀性或抗氧化的涂层，例如MCrAlX(M是选自铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一种元素，X是活性元素，并表示钇(Y)和/或硅和/或至少一种稀土元素或铪(Hf))。这类合金由EP0486489B1、EP0786017B1、EP0412397B1或EP1306454A1可获知。