本发明专利技术描述了在高温下保护燃气轮机部件的改进组合物。这些组合物为ＭＣｒＡｌＹ类型，其中Ｍ为镍，或者镍与钴和／或铁的组合。这些组合物还包含镧系元素，选自铪、锆、钛的第４族金属或这些金属的组合，及任选选自硅和／或锗的第１４族元素。该组合导致Ａｌ保持特性的改善。本发明专利技术也公开了包含涂层的物品。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及可在燃气轮机发动机中用作覆盖涂层和/或粘合涂层 的金属合金组合物。
技术介绍
用于燃气轮机发动机高温区域的金属合金表面的保护，可通过覆盖涂层和/或置于粘合涂层上的阻热性涂层(TBC)的使用来实现。覆盖 涂层和TBC保护下面的金属合金基体免受热和热气体的腐蚀环境的 侵害。通常用TBC和覆盖涂层涂覆的燃气轮机组件包括活动部件和固 定部件，例如涡轮机叶片和轮叶、气体混合导管、涡轮机轮盖、桶、 喷嘴、燃烧室衬里和变流装置，及其他遭受高热和腐蚀气体的条件的 组件。TBC和覆盖涂层通常包含这些组件的外在部分或表面。TBC和 /或覆盖涂层的存在在热的燃烧气体和金属合金基体之间提供了降低 热的屏障，并且能防止、緩和或减少对基体的潜在热和/或氧化引起的损害。保护金属合金涡轮机组件的最有效的涂层是那些称为MCrAlY 的涂层，其中M通常为钴、镍、铁或其组合。这些涂层可用作覆盖涂 层或粘合涂层。存在于金属合金组合物中的铝可扩散到金属合金基体中，这是不 期望的。该扩散减少了金属合金组合物中铝的含量，而铝对形成保护 性氧化铝表面是必要的。出现了表面涂层和基体中的其他元素，例如 镍、钴或铬的交叉扩散，这也是不期望的。其中金属合金组合物可用于TBC和金属合金基体之间的粘合涂 层。TBC在燃气轮机运行期间对层离和层裂敏感。层裂和层离可由几种因素引起，这些因素包括热生长氧化物层(TGO)的存在，该层可在 TBC和粘合涂层界面之间的界面形成。TGO的形成可能是粘合涂层 中铝的氧化的结果，并可以通过铝从粘合涂层到TBC的扩散促进，引 起粘合涂层结构的变化，该变化可进一步引起TBC和粘合涂层之间的 张力失配。TBC层裂后，通过粘合涂层中的铝内含物防止系统的氧化， 该铝内含物形成氧化铝保护层。因此，对具有用于粘合涂层和覆盖涂层的改善的扩散性质的金属 合金组合物有需求。具有改善的扩散性的粘合涂层可如所期望地减慢 或延迟TBC的层裂和层离发生
技术实现思路
专利技术概述在一个实施方案中，本领域中的上述缺陷可通过组合物克服，该 组合物包含MCrAlY组合物；选自镧、铈、镨、钕、钷、衫、铕、轧、 铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥的镧系元素，及包含至少一种前述镧系 元素的组合；及选自铪、锆、4太的第4族金属及其组合；其中M为镍， 或者镍和金属的组合，所述金属选自钴、铁及钴和铁的组合，Cr为铬， Al为铝，及Y为钇。在另一个实施方案中，该组合物还包含选自硅、 锗的第14族元素及其组合。在另一个实施方案中，组合物包含约16%至约50%重量的钴，约 20%至约35%重量的镍，约15%至约25%重量的铬，约7%至约15% 重量的铝，约0.1%至约1%重量的钇，约0.2%至约1%重量的铪，约 0.5%至约1%重量的钆，及约0.5%至约4%重量的硅；其中所有重量 百分率基于该组合物的总重量计。在另一个实施方案中，物品包含上面所描述的组合物。专利技术详述意外的是，已发现向包含MCrAlY组合物的组合物中加入约0.1%至约5%重量的镧系元素，及约0.05%至约5%重量的第4族金属，特 别是铪、锆、钛或这些元素的组合，导致具有铝成分緩慢扩散性的组 合物。该组合物可还包括约0.1%至约8%重量的第14族元素，特别是 硅和/或锗，其中其存在可进一步减慢铝的扩散。此类组合物最好用作 粘合涂层和覆盖涂层。本文中公开的组合物包舍MCrAlY组合物；选自铪、锆、钛的第 4族金属或这些金属的组合，镧系元素及第14族元素，特别是硅和/ 或锗。如本文中使用，"MCrAlY"指包含铬、铝、钇及金属M的组 合物，金属M选自镍或镍与钴和/或铁的组合；"镧系元素"指镧系 或镧系元素，这些元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、礼、铽、 镝、钬、铒、铥、镱。镧系或镧系元素也包括镥。金属M选自镍，或镍与钴和/或铁的组合。它在组合物中的量基 于该组合物总重量计为约10%至约80%重量，特别是约12%至约75% 重量，更特别是约14%至约70%重量，还更特别是约16%至约65%重 量。在一个实施方案中，M为镍。在另一个实施方案中，M为镍和钴 的组合。在另一个实施方案中，M为镍和铁的组合。在再一个实施方 案中，M为镍、铁和钴的组合。当M为镍时，镍在组合物中基于该组合物总重量计为约20%至 约80%重量，特别是约30%至约75%重量，更特别是约40%至约70% 重量。当M为镍与铁和/或钴的组合时，镍存在的量基于该组合物总 重量计为约20%至约40%重量，特别是约22°/。至约38%重量，更特别 是约25%至约35%重量，而该组合物中总的钴和铁基于该组合物总重 量计为约10%至约60%重量，特别是约12%至约53%重量，更特别是 约14%至约45%重量，甚至更特别是约16%至约40%重量。铬的量基于组合物总重量计为约5%至约30%重量，特别是约 10%至约28%重量，更特别是约15%至约25%重量。组合物也包含基于该组合物总重量计为约5%至约20%重量，特 别是约6%至约18%重量，更特别是约7%至约15%重量的铝。组合物包含基于该组合物总重量计为约0.05%至约5%重量，特 别是约0.1%至约2%重量，更特别是约0.1%至约1%重量的钇。组合物也包含选自铪、锆、钛的第4族金属及其组合。第4族金 属在组合物中的量基于该组合物总重量计为约0.05%至约5%重量，特 别是约0.1%至约3%重量，更特别是约0.1%至约1%重量。在一个具 体的实施方案中，所用的第4族金属为铪。在另一个具体的实施方案 中，所用的第4族金属为锆。在再一个具体的实施方案中，所用的第 4族金属为钬。在一个实施方案中，采用铪与锆和/或钛的组合。在一 个实施方案中，组合物基本上无锆和钛。如本文中使用，当组合物称 为"基本上无"某种成分时，这意味着该成分存在的量基于该组合物 总重量计为少于0.04%重量，特别是少于0.01%重量，更特别是少于 0.001%重量，除非另外说明。组合物还包含镧系元素。在一个实施方案中，镧系元素选自锎、 铈、镨、钕、钷、钐、铕、礼、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，及包 含至少一种前述镧系元素的组合。在另一个实施方案中，镧系元素选 自镧、钐、铕、礼、铒、镥，及包含至少一种前述镧系元素的组合。 在一个具体的实施方案中，采用钆作为镧系元素是有利的。镧系元素 在组合物中的量基于该组合物总重量计为约0.1%至约5%重量，特别 是约0.15%至约4%重量，更特别是约0.2%至约3%重量，甚至更特别 是约0.25%至约2%重量，及还甚至更特别是约0.3%至约1%重量。在 实施方案中，组合物包含约0.3%至约1%重量的钆。在具体的实施方 案中，包含礼的组合物基本上无其他镧系元素。组合物可还包含加入量的第14族元素，特别是硅和/或锗。当存 在时，所包括硅和/或锗的量基于该组合物总重量计可为约0.1%至约 8%重量，特别是约0.2%至约6%重量，更特别是约0.4%至约5%重量， 甚至更特别是约0.5%至约4%重量。在一个实施方案中，硅的量基于 该组合物重量计为约0.5%至约4%重量。在另一个实施方案中，组合 物基本上无锗。最好将所用的第14族元素的量保持在所公开的范围内。如果采用过量的硅，由该组合物制备的涂层将在硅化物的形成过程中损失 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含： ＭＣｒＡｌＹ组合物； 选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥的镧系元素，及包含至少一种前述镧系元素的组合；及 选自铪、锆、钛的第４族金属及其组合； 其中Ｍ为镍或者镍和金属的组合，所述金属选自钴、铁及钴和铁的组合，Ｃｒ为铬，Ａｌ为铝，及Ｙ为钇。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：CU哈德维克，冯干江，MR杰克逊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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