含两个烧绿石相的层体系制造技术

热障层体系除良好的热障性能之外，还须具有长的使用寿命。本发明专利技术的层体系（１）具有陶瓷层（１３），该层含有两种烧绿石相的混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含两个烧绿石相的层体系本专利技术涉及一种如权利要求l所述的含有烧绿石的层体系。 这种层体系具有含有基于镍或钴的金属合金的基材。这类产品尤其 用作燃气涡轮的零件，特别是用作燃气涡轮的叶片或耐热护壳。这些零 件暴露于腐蚀性燃气的热气流中。因此，它们必须能够承受^f艮高的热应 力。另外，这些零件还必须能够耐氧化和耐腐蚀。此外，尤其是对于运 动零件，例如燃气涡轮叶片，以及对静止零件还有机械要求。对于其中 利用了可暴露于热气体的零件的燃气涡轮，其功率和效率会随着工作温 度的升高而增大。因此人们为通过改善涂层体系实现更高的燃气涡轮效 率进行了不断尝试。为实现高效率和大功率，人们在特别是暴露于高温的燃气涡轮零件 上涂覆了陶瓷材料。其能充当所述热气流与所述金属基材之间的热障 层。涂层能保护所述金属基体不受所述腐蚀性热气流的腐蚀。现代的零 件通常都具有多个涂层，其各自执行特定的任务。因此，采用了一种多 层体层。EP 0944746B1公开了使用烧绿石作为热障层。但是，对于用作热障层的材料来说，其不仅需要具有良好的隔热性 能，还需要对基材具有很好的粘合力。EP0992603A1公开了由氧化礼和氧化锆制成的热障层体系，其应该 不具有烧绿石结构。因此，本专利技术的目的在于提供一种层体系，其具有良好的隔热性能 和对基材的良好粘合力以及由此整个层体系的长使用寿命。所述目的是通过如权利要求l所述的层体系实现的。从属权利要求列出了进一步的有利措施，它们可以有利的方式彼此 任意结合。本专利技术基于以下发现，即为实现长使用寿命整个体系必须视为整 体，而不可视为独立的层或彼此分离的独立层并进行优化。本专利技术的层体系具有外陶瓷层，其包括两个烧绿石相的混合物，该 混合物具有极好的热性能(与构件的基材相适配的膨胀系数，低导热系数)且能与中间层和构件的基材很好地协调。可以通过这两个烧绿石相的混 合比来使所述陶器层的性能适应所述基材和中间层。 下面参照附图详细说明了本专利技术的实施例。其中附图说明图1显示了 一种根据本专利技术的层体系，图2显示了 一系列超级合金，图3显示了一个燃气涡轮，图4显示了涡轮叶片的透视图，图5显示了燃烧室的透视图。图l显示了 一种根据本专利技术的层体系。该层体系1由金属基材4构成，该基材特别是对于在高温下使用的构 件来说由镍基或钴基超级合金(图2)构成。优选地直接在所迷基材4上有 金属粘结层7MCrAlX,优选为NiCoCrAlX型，其优选地含(11-13)wt。/。钴，特别是12%。0(20-22)wt。/。铬，特别是2P/oCr(10.5-11.5)wt。/。铝，特别是lP/oAl(0.3-a5)wt。/。钇，特别是0.4。/oY(1.5-2.5)wt。/o铼，特别是2.0。/oRe余量镍，或优选地含(24-26)wt。/。钴，特别是25。/oCo (16-18)wt。/o铬，特别是17% Cr (9-ll)wt。/。铝，特别是10。/。A1 (0.3-0.5)wt。/o钇，特别是0.4y。Y (1画2)wt。/o铼，特别是1.5% Re 余量镍， 或优选地含29%-31%镍，特别是30%镍 27%-29%铬，特别是28%铬 7%-9%铝，特别是8%铝 0.5%-0.7%钇，特别是0.6%钇 0.6%-0.8%硅，特别是0.7%硅和余量钴，或优选地含27%-29%镍，特别是28%镍 23%-25%铬，特别是24%铬 9%-11%铝，特别是10%铝 0.5%-0.7%钇，特别是0.6%钇，和 余量钴。优选地，所述保护层7由这些合金之一构成。在此金属粘结层7上，在涂覆进一步的陶瓷层之前就已形成了氧化铝层，或者在操作中形成这样一个氧化铝层(TGO)。优选地在所述金属粘结层7上或所述氧化铝层(未显示)上有陶瓷内层IO,其优选地为完全或部分稳定的氧化锆层。优选地使用钇稳定的氧化锆(YSZ),其优选地含6wt。/。-8wt。/。钇。同样可以使用氧化钙、二氧化铈和/或二氧化铪来稳定氧化锆。所述氧化锆优选地以等离子体喷镀层施加，但也可优选地通过电子束物理蒸发(EBPVD)以柱状结构施加。内层10的层厚优选地为内层10和外层13的总层厚0的10%-50%(图1)。内层10的层厚优选地为所述总层厚0的10%-40%或10%-30%。 同样有利的是内层10的层厚为所述总层厚D的10%-20% 。 内层10的层厚还优选地为所述总层厚0的20%-50%或20%-40%。 如果内层10构成总层厚D的20%-30%同样可以获得有利的结果。 内层10的层厚优选地为所述总层厚0的30%-50%。 同样有利的是内层10的层厚构成所述总层厚0的30%-40%。 同样优选地内层10的层厚构成所述总层厚0的40%-50%。 尽管所述烧绿石相具有优于所述Zr02层的隔热性能，但可使所述Zr02层的厚度也与所述烧绿石相相等。陶瓷内层10的厚度优选地为40 m-60pm,特别是50^im tlO%。 内层10与外层13的总层厚D优选地为300nm或优选地为400nm。最大总层厚有利地为800^im或优选地最多60(Him。然后，向所述经稳定化的氧化锆层10上施加陶资外层13;根据本专利技术，此陶瓷外层13包括通式为AxByOz的两个不同烧绿石相，其中x,y"2，z-7,即容许有少量的缺陷或掺杂物，0=氧。特别地，x,y=2iz=7。因此，所述陶资层包括烧绿石AxByOz和CrDsOt,其中r,s-2,t"7,C^ 氧。特别是，r,s=2it=7。元素A、 B、 C和D可以彼此都不相同。如果A和C相同，则B和D不相同。如果B和D相同，则A和C不相同。 排除了 A-C且B二D的组合。A=D,B * C或C-B,A # D两种组合原则上是可能的。 A,C优选地使用钆(Gd)。A, C的进一步的例子包括镧(La)、钇(Y)、钕(Nd)、镱(Yb)、铈(Ce) 或铝(A1)。B, D的例子包括铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、铈(Ce)或锡(Sn)。 优选地使用铪酸盐或锆酸盐，即B使用铪和/或锆，优选地Gd2Hf207(GHO)和/或Gd2Zr207(GZO)。所述陶资外层13优选地由两个烧绿石相构成。 优选地使用Gd2Hf207和Gd2Zr207。在这种情况下不存在所述两个烧绿石相的固溶体，即例如不存在 Gdx(HfyZrw)Oz,其中x-2、 y+w=2、 z-7(固溶体也包含烧绿石相，但在晶 格位置(A,B)具有两个不同元素；除非特指一种固溶体，否则不存在固溶 体)。所述固溶体Ax(ByDw)Oz、 Cs(DtBq)Ot或A、 B、 C、 D(即例如Gd、 Hf、 Zr)的氧化物所占的比例最多为20wt%,特别地最多为10wt%。所述两个烧绿石相的含量优选地为至少80wt%,特别是至少90wt%。不过，也可以使两种固溶体彼此混合，或一种固溶体与一种非固溶 体混合，即例如Ax(ByEw)Oz与Cx(DyFw)Oz，其中E-D且F-B,或AxByOz 与Cx(DyFw)Oz,其中F-B。因此，陶瓷外层13例如按如下所述制造以某一混合比将由两个烧 绿石相例如由锆酸钆构成的粉末和铪酸钆的粉末彼此混合并供应给等 离子体喷涂装置的喷头。也可采用其它涂覆方法，例如PVD方法，其中 釆用由锆酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
层体系，其包括：　基材（４），　在基材（４）上存在陶瓷外层（１３），该陶瓷外层（１３）含有通式为Ａ↓［ｘ］Ｂ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］的两种烧绿石相的混合物，其中ｘ，ｙ≈２，ｚ≈７。

【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苏布拉马尼安，A凯泽，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]