含钆-混晶-烧绿石相的层系制造技术

热绝缘层系除具有优良的热绝缘性能外，必需还具有热绝缘层的长使用寿命。本发明专利技术的层系（１）由外陶瓷层（１３）制成，该层含锆酸钆和铪酸钆的混晶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含钆-混晶-烧绿石相的层系 本专利技术涉及一种含烧绿石的层系。这种层系具有含基于镍或钴的金属合金的基底。这种制品主要用作 燃气轮机的构件，特别是用作燃气轮机叶片或热屏蔽层。该构件经受腐 蚀性燃烧气的热气流。因此必需能耐受高的热负荷。此外，该构件还需 耐氧化和耐腐蚀。特别是对运动构件如燃气轮才几叶片以及对静态构件还 有机械性能的要求。应用可经受热气负荷构件的燃气轮机的功率和效率 随运行温度增加而提高。为实现高效率和高功率，对特别是受高温负荷 的部件涂以陶瓷材料。该陶瓷材料在热气流和金属基底之间起热绝热层 的作用。通过涂层可使该金属基体免受腐蚀性热气流的作用。现代的构件具 有至少多层涂层，这些涂层各满足特定的目的。由此出现多层层系。因为燃气轮机的功率和效率随运行温度增加而提高，因此 一直试图 通过改进涂层层系来达到较高的燃气轮机效率。EP 0944746 Bl/>开了烧绿石作为热绝热层的应用。〗旦是对用作热 绝热层的材料不仅需优良的热绝缘特性，还需对基底的优良粘合性。EP 0992603 Al 7>开了 一种由不应具有烧绿石结构的氧化钆和氧化 锆制成的绝热层系。本专利技术的目的是提供一种层系，该层系具有优良的热绝缘特性及对 基底的优良粘合性，并从而具有长的使用寿命。本专利技术的目的是通过权利要求1的层系实现的。本专利技术基于的思路在于，该整个层系需看作是整体，不可看作是单 独层或相互分离的单独层，并可使其最佳化以实现长的使用寿命。在从属权利要求中列出其它有利措施，这些措施可任意以有利的形 式和方式组合。本专利技术的层系由外陶瓷层制成，该层含由锆酸钆和铪酸钆组成的混 晶，该混晶具有特别好的热特性(适配于基底的膨胀系数、小的导热系 数)，并与构件的中间层和基底有非常好的相合性。下面将参考附图详述本专利技术的实施例。附图中附图说明图1示出本专利技术的层系，图2示出高温合金的组成， 图3示出燃气轮机， 图4示出涡轮机叶片的透视图， 图5示出燃烧室的透^L图。 图1示出本专利技术的层系1。该层系1由金属基底4组成，该基底特别是对于高温下的构件是由 镍基或钴基高温合金(图2)制成。优选直接在基底4上存在MCrAlX型、特别是NiCoCrAlX型金属 粘结层7，该层优选由(11 - 13)重量％钴，特别是12重量％的钴，(20 -22)重量％铬，特别是21重量％的铬，(10.5 - 11.5)重量％铝，特别是11重量％的铝，(0.3 - 0.5)重量％钇(=乂)，特别是0.4重量％的钇，(1.5 - 2.5)重量％铼，特别是2.0重量％的铼，和其余量的镍组成， —或优选由(24 - 26)重量％钴，特别是25重量％的钴， (16 - 18)重量％铬，特别是17重量％的铬， (9.5 — 10.5)重量％铝，特别是10重量％的铝， (0.3 - 0.5)重量。/。钇(-X)，特别是0.4重量％的钇， (1 _ 2.0)重量％铼，特别是1.5重量％的铼，和 其余量的镍组成， 或优选由29-31重量％镍，特别是30重量％的镍， 27- 29重量％铬，特别是28重量％的铬， 7-9重量％铝，特别是8重量％的铝， 0.5-0.7重量％钇，特別是0.6重量％的4乙， 0.6 - 0.8重量％珪，特別是0.7重量％的娃，和 其余量的钴组成， 或优选由27 - 29重量％镍，特别是28重量％的镍，23 -25重量％铬，特别是24重量％的铬， 9-11重量％铝，特别是10重量％的铝， 0.3-0.7重量％钇，特别是0.6重量％的钇，和 其余量的钴组成。特别是该NiCoCrAlY粘结层7由上述组成之一构成。 在该金属粘结层7上面涂覆其它陶瓷层前即已形成氧化铝层或在运行中形成该氧化铝层(TGO)。在金属粘结层7上面或氧化铝层(未示出)上面优选存在内陶瓷层10，其优选是经完全或部分稳定化的氧化锆层。优选使用钇稳定化的氧化锆,其中钇含量优选为6-8重量％。也可使用氧化钙、氧化铈或氧化铪来稳定氧化锆。该氧化锆优选作为等离子体喷雾层涂覆，但也可优选作为柱状结构 用电子束蒸发法(EBPVD)涂覆。在TGO上面、粘结层7上面或内层IO上面涂覆外陶瓷层13,按本 专利技术该层含具有烧绿石结构的由钆、铪和锆组成的混晶。烧绿石结构具 有通式八2:6207或通式AvBxOz,其中v-2, x二2和z二7。通过缺陷或小 的有意或无意的掺杂可使v、 x和z偏离该化学计算量组成。本专利技术的外陶瓷层13中使用钆(Gd)为A,使用铪和锆(Hf, Zr)为B, 即混晶结构为Gdv(HfxZry)Oz。在此也可与化学计算量有小的偏离。该外陶瓷层13优选包括Gdv(HfxZry)02,其中x + y = 2。该外陶资层13也优选包括Gdv(HfxZry)07。该外陶瓷层13优选包括Gd2(HfxZry)Oz。该外陶瓷层13优选由Gdv(HfxZry)Oz组成，特别是v = 2, x +y = 2, z =7。可使用锆和铪的任意混合比y:x。优选使用较大含量的锆。同样优选使用的铪对锆的混合比为10:90、 20:80、 30:70或40:60。此外，4吏用4合对4告的混合比为50:50、 60:40、 70:30、 80:20或90:10也是有利的。对《合对^t告的比的有利的数据也适用于x对y的比(Hf:Zr = 80:20相应 于y:x= 1.6:0.4)。该层可由有上述组成含量的粉末制成。该混晶也可在涂覆过程中产 生或在涂覆过程后通过热处理产生。内层10的层厚宜为内层10和外层13的总层厚D的10%-50%。 内层10层厚优选为总层厚的10% - 40%或10% - 30%。如果内层10的层厚为总层厚的10%-20%也是有利的。如果内层 10的层厚为总层厚的20% - 50%或20% - 40%也是有利的。如果内层10 占总层厚比例的20% - 30%也可达有利的结果。内层10的层厚为总层厚 的30% - 50%是优选的。如果内层10的层厚为总层厚的30%-40%也是有利的。如果内层 10的层厚为总层厚的40% - 50%也是优选的。虽然烧绿石相比Zr02层有更好的绝热特性，但该Zr02层可按烧绿 石相的相同厚度制成。该内陶瓷层10的厚度宜为40 - 60 特别是50(^11土10%。内层 IO和外层13的总层厚宜为300 pm或优选450 pm。最大总层厚有利地 是800 |um或优选为最大600 pm。图3示例性示出燃气轮机100的纵向部分截面。该燃气轮机100的 内部具有绕旋转轴102呈旋转安装的带轴101的转子103，该转子也称 为涡轮机转子。沿转子103依次为吸进壳体104、压缩才几105、例如为 环形的燃烧室110 (特别是圆环状燃烧室，具有多个同轴安装的燃烧器 107 )、涡轮机108和排气壳体109。该圆环状燃烧室110与例如圓环状的热气通道111相连。在那里例 如4个相继接通的涡4仑4几级112构成涡4仑4几108。每个涡轮机级112例如由2个叶片环构成。在工作介质113的流向 上，在导向叶片栅115的热气通道111中接着的是由转动叶片120构成 的栅125。导向叶片130固定在定子143的内腔138中，而栅125的转动叶片 120例如借助于涡轮机盘133安装在转子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层系，其具有基底（４），在该基底上存在有外陶瓷层（１３），该层含烧绿石结构Ｇｄ↓［ｖ］（Ｚｒ↓［ｘ］Ｈｆ↓［ｙ］）Ｏ↓［ｚ］。

【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：E舒曼，R苏布拉马尼恩，A凯瑟，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]