影响围带和转子耐用性的可变涂层孔隙率制造技术

一种影响围带和转子耐用性的可变涂层孔隙率。提供构件(100)上的可变密度涂层系统(81)。在一个实施例中，该可变密度涂层系统(81)包括：该构件(100)上的外部涂层(104)，其中，该外部涂层(104)具有第一密度区域(90)和第二密度区域(92)，其中该第一密度区域(90)比该第二密度区域(92)更加致密。还提供燃气涡轮发动机(10)，其包括CMC构件(100)，该CMC构件(100)在其上具有该可变密度涂层系统(81)。

【技术实现步骤摘要】

本主旨大体上涉及涡轮围带和涡轮转子，更具体而言，涉及影响围带和转子耐用性和其他特性的涂层系统。
技术介绍
燃气涡轮发动机的涡轮区段包括转子轴和一个或更多个涡轮级，涡轮级各自具有涡轮盘(或转子)和涡轮叶片，涡轮盘(或转子)由轴安装或以其他方式承载，涡轮叶片安装至盘的外围且从其径向地延伸。涡轮组件通常通过使由燃料燃烧产生的热压缩气体膨胀而生成旋转轴动力。燃气涡轮动叶或叶片通常具有翼型件形状，其设计成用于将流动路径气体的热能和动能转变成转子的机械旋转。可通过减小旋转叶片的末梢与静止围带之间的空间，以限制在叶片末梢上或附近的在其他情况下将绕过该叶片的空气流，从而增强涡轮性能和效率。例如，叶片可构造成以便在发动机操作期间，其末梢装配接近围带。因此，出于效率目，生成和维持有效的末梢间隔是特别合乎需要的。尽管涡轮叶片可由多种超合金(例如，镍基超合金)制成，由于陶瓷基质复合材料(CMC)的高温能力和轻量，故对于涡轮应用，陶瓷基质复合材料(CMC)是镍基超合金的有吸引力的备选方案。然而，CMC构件在涡轮发动机环境中必须用环境屏障涂层(EBC)保护，以在存在高温蒸汽的情况下避免严重的氧化和逆行。因此，在某些构件中，由于与邻近构件的磨擦事件，EBC区可能易受磨损。例如，对于CMC叶片，叶片末梢处的EBC易受对金属围带构件的磨擦。如果EBC涂层磨减，那么CMC叶片易受到来自高温蒸汽的逆行侵蚀，这将展开CMC叶片末梢与金属围带之间的间隔，从而降低发动机的效率。因此，在本领域中期望提供用于减少由涡轮操作期间的磨擦事件引起的CMC叶片末梢上的EBC磨损的材料和方法。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在下列说明中部分地阐述，或可从描述变得明显，或可通过本专利技术的实践而习得。大体上提供构件(例如，CMC构件)上的可变密度涂层系统。在一个实施例中，该可变密度涂层系统包括：该构件上的外部涂层，其中，该外部涂层具有第一密度区域和第二密度区域，其中该第一密度区域比该第二密度区域更加致密。还大体上提供燃气涡轮发动机。在一个实施例中，该燃气涡轮发动机包括压缩机；燃烧区段；涡轮；和围带组件，该围带组件配置在该压缩机或该涡轮中的一者中。该围带组件包括陶瓷基质复合材料，该陶瓷基质复合材料在其上具有外部涂层，其中该外部涂层具有第一密度区域和第二密度区域，其中该第一密度区域比该第二密度区域更加致密。技术方案1：一种构件上的可变密度涂层系统，所述可变密度涂层系统包括：所述构件上的外部涂层，其中，所述外部涂层具有第一密度区域和第二密度区域，且其中，所述第一密度区域比所述第二密度区域更致密。技术方案2：根据技术方案1所述的可变密度涂层系统，其中，所述构件为CMC构件。技术方案3：根据技术方案2所述的可变密度涂层系统，其中，所述外部涂层包括稀土硅酸盐。技术方案4：根据技术方案1所述的可变密度涂层系统，还包括：内部涂层，其定位在所述构件与所述外部涂层之间。技术方案5：根据技术方案4所述的可变密度涂层系统，其中，所述内部涂层包括接合层。技术方案6：根据技术方案1所述的可变密度涂层系统，其中，所述外部涂层还具有比所述第二密度区域更加致密的第三密度区域。技术方案7：根据技术方案6所述的可变密度涂层系统，其中，所述第一密度区域具有大约10%的孔隙率，且其中，所述第二密度区域具有大约20%到大约30%的孔隙率，且又其中，所述第三密度区域具有大约10%或更小的孔隙率。技术方案8：根据技术方案7所述的可变密度涂层系统，其中，所述第二密度区域定位在第一涂层区域与第三涂层区域之间。技术方案9：根据技术方案9所述的可变密度涂层系统，其中，所述构件为燃气涡轮发动机的围带，且其中，所述第一涂层区域覆盖所述围带的前缘，第二涂层区域覆盖所述围带的叶片轨迹部分，且所述第三涂层区域覆盖所述围带的后缘。技术方案10：根据技术方案1所述的可变密度涂层系统，其中，所述第一密度区域与所述第二密度区域之间的过渡是逐渐减小的。技术方案11：根据技术方案1所述的可变密度涂层系统，其中，所述第一密度区域具有与所述第二密度区域除密度之外基本上相同的化学成分。技术方案12：一种燃气涡轮发动机，包括：压缩机；燃烧区段：涡轮；和围带组件，所述围带组件配置在所述压缩机或所述涡轮中的一者中，所述围带组件包括在其上具有外部涂层的陶瓷基质复合材料，其中，所述外部涂层具有第一密度区域和第二密度区域，且其中，所述第一密度区域比所述第二密度区域更加致密。技术方案13：根据技术方案12所述的燃气涡轮发动机，还包括：转子叶片，其配置在所述压缩机或所述涡轮中的一者中，所述转子叶片限定径向外末梢，使得所述围带组件定位为直接邻近所述径向外末梢，其中，所述第二密度区域限定叶片轨迹区域，所述叶片轨迹区域与所述径向外末梢的行进路径对应。技术方案14：根据技术方案13所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一密度区域限定所述围带的前缘。技术方案15：根据技术方案12所述的燃气涡轮发动机，其中，所述外部涂层包括稀土硅酸盐。技术方案16：根据技术方案12所述的燃气涡轮发动机，还包括：内部涂层，其定位在所述陶瓷基质复合材料与所述外部涂层之间。技术方案17：根据技术方案16所述的燃气涡轮发动机，其中，所述内部涂层包括接合层。技术方案18：根据技术方案12所述的燃气涡轮发动机，其中，所述外部涂层还具有比所述第二密度区域更加致密的第三密度区域。技术方案19：根据技术方案12所述的燃气涡轮发动机，其中，所述外部涂层到处具有除密度之外基本上相同的化学成分。技术方案20：根据技术方案12所述的燃气涡轮发动机，其中，所述第一密度区域与所述第二密度区域之间的过渡是逐渐减小的。通过参照下列描述和所附权利要求，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并组成其一部分的附图例示了本专利技术的实施例，且与说明一起用来解释本专利技术的原理。附图说明本专利技术的完整且可实现的公开，包括对于本领域技术人员而言的其最佳实施方式，在参照附图作出的说明书中示出，在附图中：图1例示根据本主题的方面的可用在飞行器内的燃气涡轮发动机的一个实施例的截面图；图2例示适用于在图1中示出的燃气涡轮发动机内使用的涡轮构造的一个实施例的截面图；图3示出具有根据本主旨的一个实施例的可变密度涂层系统的示范围带的流动路径表面；且图4示出图3的示范围带的截面图。部件列表10 燃气涡轮发动机12 中心线轴线14 核心燃气涡轮发动机16 风扇区段18 外壳体20 环形入口22 增压压缩机24 高压压缩机26 燃烧器28 高压涡轮30 高压驱动轴32 低压涡轮34 低压驱动轴36 排气喷嘴38 风扇转子40 环形风扇壳体42 出口导向导叶44 风扇转子叶片46 下游区段48 空气流导管50 空气流52 入口54 第一压缩空气流56 第二压缩空气流58 空气流60 燃烧产物62 第一级涡轮喷嘴64 第一级涡轮转子66 喷嘴导叶68 弧形外环带70 弧形内环带72 喷嘴节段74 转子叶片76 转子盘78 涡轮围带80 围带节段81 可变密度涂层系统82 围带悬架83 前缘84 燃烧区域85 后缘90 第一密度区域92 第二密度区域93 叶片轨迹部分94 第三密度区域100 构件102 内部涂层104 外部涂层。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构件(100)上的可变密度涂层系统(81)，所述可变密度涂层系统(81)包括：所述构件(100)上的外部涂层(104)，其中，所述外部涂层(104)具有第一密度区域(90)和第二密度区域(92)，且其中，所述第一密度区域(90)比所述第二密度区域(92)更致密。

【技术特征摘要】
2015.04.17 US 14/6893541.一种构件(100)上的可变密度涂层系统(81)，所述可变密度涂层系统(81)包括：所述构件(100)上的外部涂层(104)，其中，所述外部涂层(104)具有第一密度区域(90)和第二密度区域(92)，且其中，所述第一密度区域(90)比所述第二密度区域(92)更致密。2.根据权利要求1所述的可变密度涂层系统(81)，其中，所述构件(100)为CMC构件，且其中，所述外部涂层(104)包括稀土硅酸盐。3.根据权利要求1所述的可变密度涂层系统(81)，还包括：内部涂层(102)，其定位在所述构件(100)与所述外部涂层(104)之间。4.根据权利要求1所述的可变密度涂层系统(81)，其中，所述外部涂层(104)还具有比所述第二密度区域(92)更加致密的第三密度区域(94)，其中，所述第二密度区域(92)定位在第一涂层区域(90)与第三涂层区域(94)之间。5.根据权利要求4所述的可变密度涂层系统(81)，其中，所述构件(100)为燃气涡轮发动机(10)的围带(78)，且其中，所述第一涂层区域(90)覆盖所述围带(78)的前缘(83)，第二涂层区域(92)覆盖所述围带(78)的叶片轨迹部分(93)，且所述第三涂层区域(94)覆盖所述围带(78)的后缘(...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD巴尔迪加，DS斯塔普尔顿，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US