本发明专利技术涉及一种在由陶瓷基复合材料构成的基材（１０）上形成并包含防腐保护外层（１２）的环境防渗层，所述防腐保护外层含有碱金属、碱土金属或稀土金属的铝硅酸盐的化合物。粘附次层（１４）在基材（１０）和保护层（１２）之间形成，所述粘附次层的组成在基材侧的内表面和外表面之间由基本上纯的硅发展至基本上纯的富铝红柱石，其硅含量降低且富铝红柱石含量增加。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防腐的具有含硅陶瓷基体的复合材料部件本专利技术涉及由含硅陶瓷基复合(CMC)材料构成的部件，特别是 具有碳化硅(SiC)基体的CMC材料部件的防腐蚀保护。本专利技术的特 别但非独占的应用领域为如燃烧室壁的燃气轮机的热端部件，特别是 航空发动机的部件。对于燃气轮机，对提高效率和降低污染排放的需求导致产生燃烧 室内更高温度的设想。因此已提出建议，特别对于燃烧室壁，由CMC材料替代金属材料。 已知CMC材料同时表现良好的机械性质使其能够用于结构部件，并能 在高温下保持这些性质。CMC材料包含由耐火纤维，通常为碳纤维或 陶瓷纤维构成的纤维增强件，由通常是SiC的陶瓷基体增密所述纤维 增强件。在腐蚀性环境(氧化气氛，特别是在湿气和/或含盐气氛下)中， 当使用具有SiC基体的CMC材料时，由于通过CMC材料表面的氧化 形成的二氧化硅(Si02)开始挥发，观察到表面下陷(surface-retreat)现象。已推荐在CMC材料表面形成环境防渗层。图1为具有SiC基体的 CMC材料的基材1的现有技术的防渗层的高度概括的剖视图。由包含 如化合物BaOo.75-SrOo.25Al203(Si02)2 (—般由縮写BSAS指代)的碱土 金属的铝硅酸盐的一类化合物的层2提供防腐功能。化学防渗层3插 入BSAS层和基材之间以避免BSAS和基材的SiC之间的化学相互作 用。通常层3包含富铝红柱石(占大部分)和BSAS的缔合，相比于 在自身之上的富铝红柱石层，BSAS的存在降低了对裂化的灵敏度。在 基材上形成硅(Si)的次层4以促进化学防渗层3的粘合。US 2004/0151840、 US 6 866 897和US 6 787 195的文件与其4也文件说明了 现有技术。已发现这种环境防渗层的缺点。当温度达到高值，通常高于约1300。C，由于在BSAS层内含有的 二氧化硅的挥发，观察到所述层的表面的下陷。能通过增加BSAS层 的厚度以获得所需的寿命进行补救。另一解决方法包括提供具有热保 护外层，特别是钇稳定的氧化锆(或"钇化氧化锆")的层的环境防渗 层，如US 6 740 364、 US 6 558 814、 US 6 699 607、 US 6 607 852、 EP 1 416 066和EP 1 142 850的文件中的实施例所描述。此外，在这些高 温下，通过化学防渗层包含的BSAS与基材上的粘合次层中的Si之间 化学相互作用发生恶化作用。为了对此进行补救，可在由Si构成的粘 合次层和由富铝红柱石+BSAS构成的化学防渗涂层之间插入在自身之 上的富铝红柱石层，特别如US 6 759 151和US 6 733 908的文件中所 描述。申请人也观察到Si的化学粘合层对由热冲击引起的裂化敏感，导 致环境防渗层的粘附的丧失。分另ll发表在"International Journal of Refractory Metals and Hard Metals" , Elsevier Publishers, Barking, GB的Vol. 16, No. 4-6, 1998， pp. 343-352和Vol. 19， No. 4-6, July 2001, pp. 467-477的Basu等人的论文 "Formation of mullite coatings on silicon-based ceramics by chemical vapor deposition"禾卩Hou等人的论文"Structure and high temperature stability of compositionally graded CVD mullite coatings"描述了在含石圭 基材，特别是SiC基材上的具有组成梯度的富铝红柱石涂层的形成。 通过化学气相沉积(CVD)形成富铝红柱石涂层。涂层的组成由接近 基材的富含Si的相变化至接近外表面的富含铝的相，该富含铝的相表 现防腐功能。
技术实现思路
因此本专利技术的一个目标是提供由基材形成的能在腐蚀性气氛和可 能超过1300°C的高温下以耐久方式使用的部件，其中所述基材由含硅 的CMC材料构成。该目标由包含含硅陶瓷基复合材料的基材和在基材上形成的环境 防渗层的部件实现，所述环境防渗层包含防腐保护外层和在基材上形 成的含硅粘合次层，其中防腐保护外层含有包括碱金属、或碱土金属、或稀土金属元素的铝硅酸盐的一类化合物，粘合次层在基材和防腐保 护层之间形成，该粘合次层的组成在基材旁边的内表面与外表面之间 由基本上纯的硅变化至基本上纯的富铝红柱石，其硅含量降低且富铝 红柱石含量增加。在这里自然使用的术语"基本上纯的富铝红柱石"意指基本上化学计量的富铝红柱石(3Al203 -2Si02)。由于粘合次层的变化的组成，所述粘合次层对裂化，特别是源于 热冲击的裂化相对不敏感。粘合次层也表现通过其由硅构成的内表面 提供在基材上的化学粘合的功能，以及通过其由富铝红柱石构成的外 表面提供化学防渗的功能，防腐功能由次层的富铝红柱石外表面上形 成的外层提供。为提供更好的保证使粘合次层的Si与粘合次层上的环境防渗层内 包含的一个或多个化合物之间无化学相互作用，所述粘合次层可止于 其外表面旁边的基本上纯的富铝红柱石的薄层内，该薄层优选占据不 超过50微米(|dm)的厚度。在粘合次层内表面旁边，该粘合次层可起始于基材上形成的基本 上纯的硅的薄层。这种薄层无需很厚而促进基材上的化学粘合。厚度 优选小于50 )dm，与该粘合次层的组成梯度一起用于减小热应力影响下 的任何裂化风险。有可能以已知的方式缔合环境防渗层和在防腐保护外层上形成的 热防渗保护层。此外，环境防渗层可包括防腐保护层(该防腐保护层由包含碱金 属、或碱土金属、或稀土金属元素的铝硅酸盐的一类化合物形成)和 在粘合次层上形成的包含所述化合物与富铝红柱石的缔合的下层。所 述下层可具有在基本上纯的富铝红柱石和基本上仅有形成防腐保护层 的化合物之间变化的组成，该变化的组成富铝红柱石含量降低且所述 化合物含量增加，其中基本上纯的富铝红柱石在位于粘合次层旁边的 内表面的附近，基本上仅有形成防腐保护层的化合物在位于所述防腐 保护层旁边的外层的附近。本专利技术的部件最好构成燃气轮机，特别是航空发动机的热端部件， 如燃烧室壁的部位。附图说明在阅读以非限制方式给出的下列描述时显示本专利技术的其他特征和 优点。对附加的附图提供了参考，其中-图1为在具有SiC基体的CMC材料的基材上形成的现有技术 的环境防渗层的高度概括的剖视 图2为本专利技术的部件的一个具体实施方案的高度概括的剖视 图，该具体实施方案具有在含硅CMC材料的基材上形成的环境防渗 层； 图3至5为表示图2的环境防渗层的不同具体实施方案的剖视 图6和7为受到热冲击之后的根据本专利技术制得的环境防渗层和 现有技术的环境防渗层的剖面的两个扫描电子显微视图；以及 图8至10为在腐蚀试验和疲劳试验后本专利技术的环境防渗层的 剖面的扫描电子显微视图。具体实施例方式图1为具有构成本专利技术一个具体实施方案的环境防渗层的基材10 的高度概括视图。基材10为含硅CMC材料。所述CMC材料的纤维增强件可为碳 纤维(C)或陶瓷纤维，特别是SiC纤维。CMC材料的基体由或者全 部或者本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含含硅陶瓷基复合材料的基材（１０），和在基材上形成的包含防腐保护外层（１２）及在基材上形成的含硅粘合次层（１４）的环境防渗层的部件，所述防腐保护外层含有包括碱金属、或碱土金属、或稀土金属元素的铝硅酸盐的一类化合物，所述部件的特征在于粘合次层（１４）在基材（１０）和防腐保护层（１２）之间形成，粘合次层（１４）的组成在基材旁边的内表面和外表面之间由基本上纯的硅变化至基本上纯的富铝红柱石，其硅含量降低且富铝红柱石含量增加。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C卢谢普耶里，E布永，H塔维勒，G盖尔德里，R布维耶，
申请(专利权)人：斯奈克玛动力部件公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。