[发明专利]多孔的陶瓷层系统

说明书

本申请是国际申请日为2011年7月5日、国家申请号为201180034730.8(国际申请号为PCT/EP2011/061320)、发明名称为“多孔的陶瓷层系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有两个不同的、多孔的陶瓷层的层系统。

背景技术

陶瓷保护层通常应用于在高温中使用的构件中，以便保护金属基底免于更高的温度。在此，陶瓷层具有一定的孔隙率，以便一方面降低导热能力并且以便规定一定的延展性。

发明内容

本发明的目的是，优化热特性和机械特性。

所述目的通过根据本发明所述的层系统来实现。所述层系统具有：基底；可选地，在所述基底上的金属的结合层；可选地，在所述结合层上的或者在所述基底上的氧化层；内部的陶瓷层，所述内部的陶瓷层具有11％至12％的孔隙率；和在所述内部的陶瓷层上的最外部的陶瓷层，所述最外部的陶瓷层具有16％至18％的孔隙率。在下文中列出其他有利的措施，所述措施能够任意地相互组合。

附图说明

附图示出：

图1示出层系统，

图2示出燃气轮机，

图3示出涡轮叶片，

图4示出燃烧室，

图5示出超合金列表。

附图和描述仅代表本发明的实施例。

具体实施方式

在图1中示意地示出层系统。层系统1优选是用于静态运行的或者用于飞行器的涡轮机、蒸汽轮机、燃气轮机100(图2)的涡轮叶片120、130。

优选地，基底4具有选自图5的合金的、基于镍的或者基于钴的超合金。优选地，基底是基于镍的超合金。

在基底4上优选存在尤其是MCrAl或者MCrAlX类型的金属的应用层(M＝Ni、Co、Fe，优选是Ni、Co)。同样，在基底4内能够存在扩散层，在所述扩散层上能够施加陶瓷层16。

将陶瓷层16施加到金属层7上或者施加到基底4上，其中在界面处或者有意产生氧化层(TGO)或者施加氧化层，在进行陶瓷覆层期间或者在具有金属层7的层系统工作期间形成该氧化层。

陶瓷层16具有至少两个、尤其仅两个不同的陶瓷层10、13。下部的陶瓷层10与外部的陶瓷层13相比具有更低的孔隙率。下部的陶瓷层10的孔隙率为8％至14％，尤其为11％至12％(优选为体积百分比)。

优选地，内部的陶瓷层10的层厚度与外部的陶瓷层13的层厚度相比薄至少10％，尤其20％，更尤其50％地构成。下部的层具有100±25μm的厚度，而外部的层具有>100μm的厚度。

外部的陶瓷层13具有14％至18％的孔隙率并且优选为直接地暴露于热气中的最外部的层。

下部的陶瓷层10的材料是部分稳定的、尤其钇稳定的氧化锆。优选地，所述材料也用于外部的陶瓷层13，但是其中也能够应用烧绿石材料。

令人惊讶的是，陶瓷层的孔隙率选择引起相对于相同厚度的高度多孔的层的更长的寿命。

图2以局部纵剖面图举例地示出燃气轮机100。燃气轮机100在内部具有带有轴的、可围绕旋转轴线102转动地安装的转子103，该转子也称为涡轮机转子。沿着转子103依次为进气壳体104、压缩机105、带有多个同轴设置的燃烧器107的尤其为环形燃烧室的例如环面状的燃烧室110、涡轮机108和排气壳体109。环形燃烧室110与例如环形的热气体通道111连通。在那里例如四个相继连接的涡轮级112形成涡轮机108。每个涡轮级112例如由两个叶片环形成。沿工质113的流动方向观察，在热气体通道111中，由转子叶片120形成的排125跟随导向叶片排115。

在此，导向叶片130固定在定子143的内壳体138上，相对地，该排125的转子叶片120例如借助涡轮盘133安装在转子103上。发电机或者做功机械(未示出)耦接于转子103。

在燃气轮机100工作期间，压缩机105通过进气壳体104将空气135吸入并且压缩。在压缩机105的涡轮侧端部处提供的压缩空气被引至燃烧器107并且在那里与燃料混合。接着混合物在燃烧室110中燃烧，从而形成工质113。工质113从那里起沿着热气体通道111流过导向叶片130和转子叶片120。工质113在转子叶片120处以传递动量的方式膨胀，使得转子叶片120驱动转子103，并且该转子驱动耦接在其上的做功机械。