[发明专利]具有脆性且可磨耗组分的致密可磨耗涂层

说明书

各种实施方案包括致密可磨耗涂层、通过向涡轮发动机部件施加致密可磨耗涂层来减少对涡轮发动机部件的摩擦损伤的方法，以及在其上具有可磨耗涂层的涡轮发动机部件。特定实施方案包括致密可磨耗涂层，该致密可磨耗涂层包含无孔金属复合材料、高含铝脆性合金和多个中空可磨耗颗粒。

技术领域

本公开整体涉及致密可磨耗涂层，通过向涡轮发动机部件施加致密可磨耗涂层来减少对涡轮发动机部件的摩擦损伤的方法，以及在其上具有致密可磨耗涂层的涡轮发动机部件。更具体地，本公开涉及致密可磨耗涂层，该致密可磨耗涂层包含无孔金属复合材料、高含铝脆性合金和多个中空可磨耗颗粒。

背景技术

按照惯例，在旋转电机中的移动部件和静止部件之间使用可磨耗材料，使得部件中的一个部件在可磨耗材料中切出或摩擦出凹槽。在燃气涡轮发动机中，可磨耗材料通常放置在静止壳体(例如，护罩)上，并且旋转叶片在可磨耗材料中切出/摩擦出凹槽。这允许适应由于不圆度、转子下垂、热增长和叶片蠕变引起的机械侵入。然而，与不太先进的非工业用小型燃气涡轮相比，先进的工业燃气涡轮通常以升高的温度(例如，在2000°F至3300°F范围内的烧制温度)运行，并且部件(例如，叶片)具有更大的环形面积，以获得更高的能量输出和更高的效率。常规可磨耗系统通常是高度多孔的，无法承受先进工业燃气涡轮发动机的高温、大气流和易氧化环境，因此在高温(例如，低至1400°F)下的预期寿命有限。

发明内容

本发明公开了致密可磨耗涂层和通过向涡轮发动机部件施加致密可磨耗涂层来减少对涡轮发动机部件的摩擦损伤的方法。在本公开的第一方面，可磨耗涂层包含：金属复合材料，该金属复合材料是无孔的并且包含选自铁(Fe)、镍(Ni)、铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、钇(Y)和钴(Co)的两种或更多种金属；脆性合金，该脆性合金包含至少20重量％的铝(Al)和至少一种其它金属；以及多个可磨耗颗粒，该多个可磨耗颗粒包括一种或多种氧化物的中空球体。

在本公开的第二方面，一种减少对涡轮发动机的至少一个部件的摩擦损伤的方法包括：在易于与涡轮发动机的第二部件摩擦的位置将可磨耗涂层施加到涡轮发动机的第一部件，该可磨耗涂层包含金属复合材料、脆性合金和多个可磨耗颗粒，该金属复合材料是无孔的并且包含选自铁(Fe)、镍(Ni)、铝(A1)、铬(Cr)、钛(Ti)、钇(Y)和钴(Co)的两种或更多种金属，该脆性合金包含至少20重量％的铝(A1)和至少一种其它金属，并且该多个可磨耗颗粒包括一种或多种氧化物的中空球体。

在本公开的第三方面，提供了一种涡轮发动机部件，该涡轮发动机部件在其表面的至少一部分上具有可磨耗涂层，其中该可磨耗涂层包含：金属复合材料，该金属复合材料是无孔的并且包含选自铁(Fe)、镍(Ni)、铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、钇(Y)和钴(Co)的两种或更多种金属；脆性合金，该脆性合金包含至少20重量％的铝(Al)和至少一种其它金属；以及多个可磨耗颗粒，该多个可磨耗颗粒包括一种或多种氧化物的中空球体。

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是包括紧邻壳体/护罩的叶片/叶片(blade/bucket)的燃气涡轮发动机的一部分的示意性剖视图。

图2示意性地示出了摩擦后的叶片/叶片(blade/bucket)磨损和壳体/护罩切割。

应当注意，本公开的附图未必按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。

具体实施方式