[发明专利]控制TBC片材碎片的范围

说明书

本发明公开了一种控制热障涂层(TBC)片材碎片范围的方法和一种热气体路径(HGP)部件。该方法提供了包括具有外表面的主体的HGP部件。控制TBC片材碎片的范围包括在主体的外表面的选定部分之上形成TBC。TBC包括蜂窝图案的多个区段。每个区段由TBC中的一个或多个狭槽限定，并且每个区段具有预定面积，使得TBC片材碎片的范围受到构成TBC片材碎片的多个区段中的每一个区段的预定面积的限制。

背景技术

本公开整体涉及涡轮机，并且更具体地讲，涉及用于控制热障涂层(TBC)片材碎片的范围的热气体路径(HGP)部件和方法。

涡轮机诸如气体涡轮系统用于为各种各样的装备供电。高效气体涡轮系统需要超过1500℃的点火温度。温度越高，气体涡轮系统越有效。目前，镍或钴基超合金用于制备暴露于热气体路径的热气体路径(HGP)部件。

将热障涂层(TBC)应用在暴露于热气体的HGP部件之上，以保护底层金属免受高温影响和/或降低底层金属所暴露的温度变化。TBC被构造成粘附到底层金属并且承受气体涡轮系统内的各种热循环。在操作期间，可由于热、机械(例如，冲击)和/或化学原因而出现碎片。具体地讲，热循环可在TBC内产生可导致剥落的应力。碎片可包括TBC的任何变化，从而为工作流体形成先前不存在的通往HGP部件外表面的热路径。为了解决应力引起的脱落，形成其中具有亚微米尺寸裂纹的TBC，以允许热膨胀而不产生广泛的剥落。此类裂纹可例如通过氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)的电子束物理气相沉积(EB-PVD)或致密垂直裂纹(DVC)TBC形成。微裂纹提供改善的应力耐受性。尽管如此，仍然可能出现碎片。TBC片材碎片可包括TBC的一部分的位移或分离，从而形成比较小的裂纹型碎片更大的通往外表面的热路径。TBC片材碎片越大，下层HGP部件可能发生的损坏就越多。

发明内容

本公开的第一方面提供了一种热气体路径(HGP)部件，包括：主体，该主体具有外表面；热障涂层(TBC)系统，所述热障涂层(TBC)系统包括在所述主体的所述外表面的选定部分上方的TBC层，所述TBC层包括在所述主体的外表面的所述选定部分内的蜂窝图案的多个区段，其中每个区段由至少部分地延伸到所述TBC层中的一个或多个狭槽限定，并且具有预定面积，使得所述TBC系统的TBC片材碎片受到构成所述TBC片材碎片的所述多个区段中的每一个的所述预定面积的限制。

本公开的第二方面提供了一种控制热障涂层(TBC)片材碎片范围的方法，该方法包括：提供热气体路径(HGP)部件，该热气体路径(HGP)部件包括具有外表面的主体；通过在所述主体外表面的选定部分上方形成包括TBC层的TBC系统来控制所述TBC片材碎片的范围，所述TBC层包括蜂窝图案的多个区段，每个区段由至少部分地在所述TBC层中延伸的一个或多个狭槽限定，并且每个区段具有预定面积，使得所述TBC片材碎片的范围受到构成所述TBC片材碎片的所述多个区段中的每一个的预定面积的限制。

本公开的示例性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。

附图说明

从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：

图1示出了气体涡轮系统形式的例示性涡轮机的示意图。

图2示出了可以与图1中的气体涡轮系统一起使用的例示性气体涡轮组件的剖视图。

图3示出了涡轮转子叶片形式的例示性HGP部件的透视图，可以在其上采用本公开的实施方案。

图4示出了涡轮喷嘴形式的例示性HGP部件的透视图，可以在其上采用本公开的实施方案。

图5示出了根据本公开的实施方案的包括具有分段的TBC层的TBC系统的HGP部件的选定部分的剖视图。

图6示出了根据本公开的实施方案的包括分段的TBC的HGP部件的选定部分的透视图。