具有不同的微观结构的双层的陶瓷层制造技术

通过使用双层的、陶瓷的隔热层确保高的隔热和高的耐腐蚀性，所述双层的陶瓷的隔热层具有无裂纹的高度多孔的下部的层和最外部的、具有竖直的裂纹的隔热层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有双层结构的陶瓷层，其中在层中存在不同的微观结构。
技术介绍
陶瓷层尤其在涡轮叶片中用作为隔热层并且具有孔隙度。同样已知的是竖直分段的隔热层，其中在覆层时因后续的处理产生裂纹。然而，存在如下问题：在提高孔隙度以实现更高的隔热时，通常被等离子喷涂的隔热层的耐腐蚀性降低。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于解决上述问题。所述目的通过根据权利要求1所述的隔热层系统来实现。在从属权利要求中列举了其他有利的措施，所述措施能够彼此任意组合，以便实现其他优点。所述优点是良好的隔热和良好的耐腐蚀性。附图说明附图示出：图1至4示出本专利技术的实施例，图5示出超合金的列表，以及图6示出涡轮叶片。说明书和附图仅代表本专利技术的实施例。具体实施方式在图1和图2至4中分别示出层系统1’、1”、…，所述层系统具有至少一个金属的衬底4。金属的衬底4尤其具有钴基超合金或镍基超合金，尤其根据图5的钴基超合金或镍基超合金。金属的增附层7优选施加在衬底4上(图1至4)、更尤其优选直接施加在衬底4上。该金属的增附层7优选具有NiCoCrAl(X)类型的合金，在所述合金的表面上在进一步覆层或在运行时(TGO)形成保护性的氧化铝层(未示出)。在衬底4或金属的增附层7上施加有双层的、最外部的陶瓷的隔热层15’的下部的陶瓷层10’(图1)。r>孔隙度优选以体积％来说明。在此，对于根据图1的下部的陶瓷层10’优选使用APS方法并且双层的、最外部的陶瓷的隔热层15’的下部的陶瓷层10’具有(12+/-4)％的孔隙度。下部的陶瓷层10’优选具有直至1mm的层厚度。下部的陶瓷层10’的最小厚度为至少100μm、更尤其为至少150μm(图1至4)。最外部的陶瓷层13在图1至4中具有相对于双层的陶瓷的隔热层15’、15”、……的下部的层10’、……、10IV紧密的层，所述层竖直地遍布裂纹，也就是说孔隙度优选<8％。最外部的陶瓷层13的最小层厚度为30μm、尤其至少50μm(图1至4)。最外部的陶瓷层13的最大层厚度最大为500μm、尤其最大为300μm(图1至4)。分段的层如在此最外部的陶瓷层13的孔隙度对应于现有技术中的孔隙度。在图2中示出具有层系统1”的另一实施例。与图1相反，陶瓷的隔热层15”的下部的层片10”具有(15+/-4)％的孔隙度。同样优选地，图2中的下部的陶瓷层10”具有直至1.5mm的、尤其>1mm至1.5mm的层厚度从而具有(20+/-5)％的孔隙度。最外部的陶瓷层13的最小层厚度为30μm、尤其至少50μm。同样优选地，图2中的下部的陶瓷层10”的孔隙度还能够进一步提高至(25+/-5)％并且在此产生优选>1.5mm的层厚度。最外部的陶瓷层13的最小层厚度为30μm、尤其至少50μm。图3示出根据本专利技术的层系统1”’的另一实施例。隔热层15”’的下部的陶瓷层10”’具有优选大于15％的孔隙度并且通过APS方法制造。然而，在此孔通过喷涂陶瓷粉末、优选借助于聚合物制造。这产生孔的特征性的微观结构。下部的陶瓷层10”’优选能够具有几毫米的、尤其≥2mm的层厚度。最外部的陶瓷层13的最小层厚度为30μm、尤其至少50μm。在图4中示出另一根据本专利技术的层系统10IV。双层的、陶瓷的隔热层15IV的下部的陶瓷层10IV通过悬浮液等离子喷涂方法(SPS)制造并且具有延展性的柱状结构，所述延展性的柱状结构具有为4％的一定孔隙度并且具有至<8％的裂纹。图4中的最外部的层13与图1至3中的最小层厚度和结构以及最大层厚度相对应地构成。考虑氧化钇、部分稳定的氧化锆或由完全稳定的氧化锆构成的隔热层作为用于最外部的、陶瓷的隔热层15’、……15IV的材料。同样地，可以使用烧绿石如锆酸钆、铪酸钆、锆酸镧、锆酸钆。在此能够根据使用条件和制造可能性改变用于下部的陶瓷层10’、10”、……和最外部的层13的材料。双层的、最外部的陶瓷层15优选具有层系统1’、1”、……的最外部的层。图6在立体图中示出流体机械的沿着纵轴线121延伸的转子叶片120或导向叶片130。所述流体机械可以是飞机的或用于发电的发电厂的燃气轮机，也可以是蒸汽轮机或压缩机。叶片120、130沿着纵轴线121相继具有：固定区域400、邻接于固定区域的叶片平台403以及叶身406和叶片梢部415。作为导向叶片130，叶片130可以在其叶片梢部415处具有另一平台(没有示出)。在固定区域400中形成有用于将转子叶片120、130固定在轴或盘上的叶片根部183(没有示出)。叶片根部183例如构造成锤头形。作为枞树形根部或燕尾形根部的其它设计方案是可行的。叶片120、130对于流过叶身406的介质具有迎流棱边409和出流棱边412。在传统叶片120、130中，在叶片120、130的所有区域400、403、406中使用例如实心的金属材料、尤其是超合金。例如由EP1204776B1、EP1306454、EP1319729A1、WO99/67435或WO00/44949已知这样的超合金。在这种情况下，叶片120、130可以通过铸造法，也可以借助定向凝固、通过锻造法、通过铣削法或其组合来制造。将带有一个或多个单晶结构的工件用作机器的在运行中承受高的机械的、热的和/或化学的负荷的构件。这种单晶工件的制造例如通过由熔融物的定向凝固来进行。在此，这涉及一种浇注法，其中液态金属合金凝固为单晶结构、即单晶工件，或者定向凝固。在这种情况下，枝状晶体沿热流定向，并且形成柱状晶体的晶粒结构(柱状地，这就是说在工件的整个长度上分布的晶粒，并且在此根据一般的语言习惯称为定向凝固)，或者形成单晶结构，这就是说整个工件由唯一的晶体构成。在这些方法中，必须避免过渡成球形(多晶的)凝固，因为通过非定向的生长不可避免地构成横向和纵向晶界，所述横向和纵向晶界使定向凝固的或单晶的构件的良好特性不起作用。如果一般性地提到定向凝固组织，则是指不具有晶界或最多具有小角度晶界的单晶和确实具有沿纵向方向分布的晶界但不具有横向晶界的柱状晶体结构。第二种所提到的晶体结构也称为定向凝固组织(directionallysolidifiedstructures)。由US-PS6,024,792和EP0892090A1已知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层系统(1’，1”，1”’，1IV)，所述层系统具有双层的、最外部的陶瓷层(15’，15”，……)，所述双层的、最外部的陶瓷层具有下部的陶瓷层(10’，10”，……)和最外部的陶瓷层(13)，其中所述下部的陶瓷层(10’，10”，……)具有至少5％的、尤其至少8％的、更尤其至少10％的孔隙度，并且几乎不具有或不具有竖直的裂纹、尤其不具有连续的竖直的裂纹，其中所述最外部的陶瓷层(13)具有如下层厚度，所述层厚度为所述下部的陶瓷层(10’，10”，……)的层厚度的至多40％、尤其至多20％、更尤其至多10％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.22 EP 13189688.81.一种层系统(1’，1”，1”’，1IV)，
所述层系统具有双层的、最外部的陶瓷层(15’，15”，……)，
所述双层的、最外部的陶瓷层具有下部的陶瓷层(10’，10”，……)
和最外部的陶瓷层(13)，
其中所述下部的陶瓷层(10’，10”，……)具有至少5％的、尤其至
少8％的、更尤其至少10％的孔隙度，
并且
几乎不具有或不具有竖直的裂纹、
尤其不具有连续的竖直的裂纹，
其中所述最外部的陶瓷层(13)具有如下层厚度，所述层厚度为所述
下部的陶瓷层(10’，10”，……)的层厚度的至多40％、尤其至多20％、
更尤其至多10％。
2.根据权利要求1所述的层系统，
其中所述最外部的陶瓷层(13)具有30μm的、尤其40μm的、更尤
其50μm的最小层厚度。
3.根据权利要求1或2中一项或两项所述的层系统，
其中所述最外部的陶瓷层(13)具有500μm的、尤其300μm的最大
层厚度。
4.根据权利要求1、2或3中一项或多项所述的层系统，
其中所述双层的陶瓷层(15’)的所述下部的陶瓷层(10’)具有(12+/-4)
％的孔隙度并且尤其具有直至1mm的层厚度。
5.根据上述权利要求1至3中一项或多项所述的层系统，
其中所述双层的陶瓷层(15”)的所述下部的陶瓷层(10”)具有(15+/-4)
％的孔隙度并且尤其具有直至1mm的层厚度。
6.根据上述权利要求1至3中一项或多项所述的层系统，
其中所述双层的陶瓷层(15”)的所述下部的陶瓷层(10”)具有(20+/-5)
％的孔隙度并且尤其具有直至1.5mm的、尤其>1mm至1.5mm的层厚度。
7.根据权利要求1至3中一项或多项所述的层系统，
其中所述陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：延斯·迪斯特赫夫特，克劳斯·霍伊泽，马蒂亚斯·黎克特，维尔纳·斯塔姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE