[发明专利]耐环境涂布构件

说明书

本公开的耐环境涂布构件(100)具备：SiC长纤维增强陶瓷基材(1)；和，设置于其一面的耐环境涂布层(2)。耐环境涂布层(2)具有：层叠于SiC长纤维增强陶瓷基材(1)的SiAlON结合层(21)；层叠于SiAlON结合层(21)的富铝红柱石层(22)；层叠于富铝红柱石层(22)的反应抑制层(23)；和，层叠于反应抑制层(23)的组成从稀土二硅酸盐向稀土单硅酸盐过渡的倾斜层(24)。另外，反应抑制层(23)为氧化铝层、石榴石层和稀土(单)硅酸盐层中的至少1层，多层的情况下，从富铝红柱石层(22)侧向倾斜层(24)侧依次层叠而成。

技术领域

本公开涉及对氧气和水蒸气等腐蚀气体的耐性优异的耐环境涂布构件。更详细而言，本公开涉及具备SiC长纤维增强陶瓷基材和设置于其一面的耐环境涂布层的耐环境涂布构件。

背景技术

近年来，作为飞机发动机的涡轮和护罩等高温部件，比镍基超合金等耐热合金还轻量、耐热性优异、且高温区域中的比强度大的陶瓷基复合材料(CMC；Ceramics MatrixComposite)备受关注。特别是，以碳化硅(SiC)纤维为增强纤维的SiC纤维增强陶瓷复合材料(SiC/CMC)具有1200℃以上的耐热性，具有高的损伤允许性，因此，有望作为飞机发动机的高温部件用材料。

然而，SiC/CMC基材在包含水蒸气的高温气体环境下使用的情况下，氧化所导致的损耗和水蒸气所导致的腐蚀进行，耐久性明显降低。因此，为了将SiC/CMC基材用于飞机发动机部件等，需要应用在高温高压水蒸气下有耐性的耐环境涂布。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-248852公报

发明内容

发明要解决的问题

耐环境涂布层需要对水蒸气所导致的薄壁的耐性高，与SiC/CMC基材牢固地密合，耐热冲击性优异。另外，作为用于防止SiC/CMC基材的侵蚀的耐环境涂布层，可以举出富铝红柱石、氧化锆、稀土硅酸盐等氧化物系陶瓷作为有力的原材料。

进而，RE₂Si₂O₇或RE₂SiO₅(式中，RE为稀土元素)所示的稀土硅酸盐在1400℃以上的高温区域中在化学和结构上是稳定的，兼具耐氧化性和耐腐蚀性。因此，在飞机发动机等高温高压燃烧气体气氛中也具有充分的耐久性，且具有与SiC/CMC近似的热膨胀系数。

然而，如果在Si结合层的表面直接形成RE₂Si₂O₇，则伴随着Si结合层的氧化而形成的SiO₂-TGO(热生长氧化物(Thermally Grown Oxide))层的一部分成为Si(OH)₄而挥散，其结果，RE₂Si₂O₇层成为多孔层，容易从基材剥离。因此，必须在Si结合层与稀土硅酸盐层之间配置富铝红柱石层作为氧气屏蔽层。

另外，在用于屏蔽氧气的富铝红柱石层上层叠用于抑制水蒸气的挥散且屏蔽水蒸气的稀土硅酸盐层时，如果在各层的界面存在过剩的二氧化硅，则耐环境涂布构件被暴露于高温时，在界面生成液相。而且，该液相再凝固时，二氧化硅在晶界析出，析出的二氧化硅以Si(OH)₄的形式挥散，作为其结果，成为多孔层，因此，耐环境涂布层容易从作为基材的稀土硅酸盐层剥离。

进而，将稀土硅酸盐层成膜时，在与下层的富铝红柱石层的界面附近过剩地存在Si-O相的情况下，稀土硅酸盐与富铝红柱石反应而生成液相。而且，生成的液相再凝固时，Si-O相在晶界析出，与水蒸气反应而以Si(OH)₄气体的形式挥散，稀土硅酸盐层的侵蚀进行。