具有增强温度能力的制品制造技术

本公开提供包括基材(12)、环境阻挡涂层(EBC) (16)、粘结涂层(14)和硼源(20)的制品(10)。所述基材(12)可以包含含硅陶瓷材料。所述EBC (16)可以布置在所述基材(12)上，且所述粘结涂层(14)可以布置在所述基材(12)和所述EBC (16)之间。所述粘结涂层(14)可以包含硅。所述硼源(20)可以布置在制品(10)内以在将粘结涂层(14)暴露到大于900℃温度的氧化环境期间提供有效量的硼以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物(18)。所述氧化物(18)可以为基本上失透抵抗的硼硅酸盐玻璃以避免EBC (16)剥落且由此增强制品(10)的温度能力。

Articles with increased temperature resistance

The invention provides a substrate (12), including environmental barrier coating (EBC) (16), (14) and bond coating boron source (20) of the products (10). The base material (12) may contain a silicon containing ceramic material. The EBC (16) can be arranged on the substrate (12), and the bond coating (14) can be arranged on the substrate (12) and the EBC (16). The bond coating (14) may contain silicon. The boron source (20) can be disposed in the work in process (10) to provide an effective amount of boron during exposure to an oxidizing environment where the adhesive coating (14) is exposed to a temperature greater than 900 DEG C to form an oxide (18) containing silicon and at least 0.1 wt.% boron. The oxide (18) can resist devitrification of borosilicate glass is basically to avoid EBC (16) peeling and thereby enhancing products (10) temperature ability.

【技术实现步骤摘要】
具有增强温度能力的制品
技术介绍
本公开一般涉及具有增强温度能力的环境阻挡涂层和粘结涂层的高温制品。更具体而言，本公开涉及具有环境阻挡涂层和粘结涂层的高温陶瓷基质复合材料制品及其形成方法，所述环境阻挡涂层和粘结涂层构造以形成和/或包括无定形的和失透抵抗的热生长氧化物区域。高温材料，例如陶瓷、合金和金属间化物，提供了在经设计在例如燃气涡轮发动机、热交换器和内燃机的这些应用中的高温工作的结构中使用的有吸引力的性质。然而，这些应用的环境特征通常包括反应物类，例如水蒸气，其在高温下可能造成材料结构的显著劣化。例如，水蒸气已经表明在含硅材料中造成显著的表面衰退和质量损失。水蒸气与结构材料在高温下反应以形成挥发性含硅物类，通常造成不可接受的高衰退速率。将环境阻挡涂层（EBC）施加到含硅材料和其它容易被反应物类，例如高温水蒸气侵蚀的材料上；EBC通过防止环境与含硅基材的表面之间的接触来提供保护。施加到含硅基材上的EBC例如被设计成在高温含水蒸气环境中相对化学稳定。如美国专利No.6,410,148中所述的一个例示性常规EBC体系包括施加到含硅基材上的硅或二氧化硅粘结层（还在文中称为粘结涂层）；沉积在粘结层例如硅粘结层上的包含富铝红柱石或富铝红柱石-碱土铝硅酸盐混合物的中间层；和沉积在中间层上的包含碱土铝硅酸盐的顶层。在另一实例，美国专利No.6,296,941中，顶层是硅酸钇层而非铝硅酸盐。上述涂层体系可以在苛刻环境中为制品提供合适的热和环境保护，但还有机会改进涂层性能。因此，在本领域中需要具有改进温度能力的制品的EBC体系，及相关制品和方法。类似地，需要包括增强温度能力的具有环境阻挡涂层和粘结涂层的陶瓷基质复合材料制品，和用于制备它们的相关方法。
技术实现思路
一方面，本公开提供一种制品，其包括包含含硅材料的基材、布置在所述基材上的环境阻挡涂层(EBC)和布置在所述基材和所述EBC之间的粘结涂层，所述粘结涂层包含硅。所述制品还包含布置以在将粘结涂层暴露到大于900℃温度的氧化环境期间提供有效量的硼以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物的硼源。在一些实施方案中，所述氧化物包含至少约0.5重量%硼。在一些实施方案中，所述氧化物包含不超过约10重量%硼。在一些实施方案中，所述氧化物为基本上无定形的和基本上失透抵抗的。在一些实施方案中，所述氧化物布置在所述粘结涂层和所述EBC之间。在一些实施方案中，所述粘结涂层包含硼源。在一些实施方案中，所述基材、所述EBC或这两者包含硼源。在一些实施方案中，所述硼源包含硅固溶体中的元素硼。在一些实施方案中，所述硼源包含含硼化合物。在一些实施方案中，所述EBC包括邻近所述粘结涂层的多孔层。在一些实施方案中，所述EBC包括气密层。在一些这样的实施方案中，所述EBC包含硼源。在一些实施方案中，所述硼源的至少一部分插入在所述粘结涂层的至少一部分和所述EBC的至少一部分之间。在一些这样的实施方案中，所述硼源的至少另一部分布置在所述基材、所述EBC、所述粘结涂层或包括前述任一种的组合内。在一些实施方案中，所述制品还包括布置在所述EBC和所述粘结涂层之间的氧化物层、包含硅和至少约0.1重量%硼的氧化物层。在一些实施方案中，所述基材的含硅材料为陶瓷基质复合材料(CMC)。另一方面，本公开提供一种制品，其包括包含含硅材料的基材、布置在所述基材上的环境阻挡涂层(EBC)、布置在所述基材和所述EBC之间的包含硅的粘结涂层和邻近所述粘结涂层的包含硅和至少0.1%硼的氧化物。在一些实施方案中，所述氧化物还包含至少0.5重量%硼。在一些实施方案中，所述氧化物为基本上无定形的和失透抵抗的。在一些实施方案中，所述制品还包含布置以在将粘结涂层暴露到大于900℃温度的氧化环境期间提供硼到所述氧化物的硼源。在一些这样的实施方案中，所述粘结涂层包含硼源。在一些其他这样的实施方案中，所述基材、所述EBC或这两者包含硼源。另一方面，本公开提供产生部件的方法。所述方法包括在含硅基材上布置包含硅的粘结涂层，和在粘结涂层上布置环境阻挡涂层(EBC)。所述方法还包括提供布置以在将粘结涂层暴露到大于900℃温度的氧化环境期间提供有效量的硼以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物的硼源。在一些实施方案中，所述方法还包括在氧化环境中加热所述粘结涂层以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物。在一些实施方案中，所述氧化物包含至少约0.5重量%硼。在一些实施方案中，所述氧化物包含不超过约10重量%硼。在一些实施方案中，所述氧化物为基本上无定形的和失透抵抗的。在一些实施方案中，所述粘结涂层包含硼源。在一些实施方案中，所述基材、所述EBC或这两者包含硼源。在一些实施方案中，所述基材的含硅材料为陶瓷基质复合材料(CMC)。在一些实施方案中，所述硼源在氧化物形成期间形成气态副产物，且在所述粘结涂层上形成EBC包括邻近所述粘结涂层形成多孔层，允许气态副产物通过多孔层行进。在一些实施方案中，在所述粘结涂层上形成EBC包括形成气密层，避免含硼气态副产物在其形成期间从所述氧化物迁移开。在一些实施方案中，提供所述硼源包括在插入在所述粘结涂层的至少一部分和所述EBC的至少一部分之间的中间层内提供所述硼源的至少一部分。在一些这样的实施方案中，所述方法还包括在所述基材、所述EBC和所述粘结涂层中的至少一个内提供所述硼源的至少一部分。结合附图从本公开的以下各种方面的详述，本公开的这些和其他方面、特点和优点将变得显而易见。本专利技术还涉及以下方面：1.一种制品(10)，其包括：包含含硅材料的基材(12)；布置在所述基材(12)上的环境阻挡涂层(EBC)(16)；布置在所述基材(12)和所述EBC(16)之间的粘结涂层(14)，所述粘结涂层(14)包含硅；和布置以在将粘结涂层(14)暴露到大于900℃温度的氧化环境期间提供有效量的硼以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物(18)的硼源(20)。2.第1项的制品(10)，其中所述氧化物(18)包含至少约0.5重量%硼。3.第1项的制品(10)，其中所述氧化物(18)包含不超过约10重量%硼。4.第1项的制品(10)，其中所述氧化物(18)为基本上无定形的和基本上失透抵抗的。5.第1项的制品(10)，其中所述氧化物(18)布置在所述粘结涂层(14)和所述EBC(16)之间。6.第1项的制品(10)，其中所述粘结涂层(14)包含硼源(20)。7.第1项的制品(10)，其中所述基材(12)、所述EBC(16)或这两者包含硼源(20)。8.第1项的制品(10)，其中所述硼源(20)包含硅固溶体中的元素硼。9.第1项的制品(10)，其中所述硼源(20)包括含硼化合物。10.第1项的制品(10)，其中所述EBC(16)包括至少一个邻近所述粘结涂层(14)的多孔层(14)和气密层(540)。11.第10项的制品(10)，其中所述EBC(16)包含硼源(20)。12.第1项的制品(10)，其中所述硼源(20)的至少一部分插入在所述粘结涂层(14)的至少一部分和所述EBC(16)的至少一部分之间。13.第12项的制品(10)，其中所述硼源(20)的至少另一部分布置在所述基材(12)、所述EBC(16)、所述粘结涂层(14)或包括前述任一种的组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品(10)，其包括：包含含硅材料的基材(12)；布置在所述基材(12)上的环境阻挡涂层(EBC) (16)；布置在所述基材(12)和所述EBC (16)之间的粘结涂层(14)，所述粘结涂层(14)包含硅；和布置以在将粘结涂层(14)暴露到大于900℃温度的氧化环境期间提供有效量的硼以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物(18)的硼源(20)。

【技术特征摘要】
2015.10.08 US 14/8780001.一种制品(10)，其包括：包含含硅材料的基材(12)；布置在所述基材(12)上的环境阻挡涂层(EBC)(16)；布置在所述基材(12)和所述EBC(16)之间的粘结涂层(14)，所述粘结涂层(14)包含硅；和布置以在将粘结涂层(14)暴露到大于900℃温度的氧化环境期间提供有效量的硼以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物(18)的硼源(20)。2.权利要求1的制品(10)，其中所述氧化物(18)包含至少约0.5重量%硼。3.权利要求1的制品(10)，其中所述氧化物(18)包含不超过约10重量%硼。4.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：万菊林，DM利普金，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US