用于热障涂层(TBC)面涂层的高熵氧化物制造技术

热障涂层(TBC)面涂层，其为具有高位形熵的高熵氧化物(HEO)，包含至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子，在直至和超过优选至少2300°F的面涂层工作温度的预料不到的宽温度范围内为单相或单晶结构，诸如四方或立方型。TBC面涂层表现出低导热率、良好的耐烧结性、优异的相稳定性和良好的热循环性能。至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子包括：a)过渡金属：Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Ni、Cu或Zn中的至少一种，和/或镧系元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb或Lu中的至少一种。所述至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子中的一种也可以包含碱土金属：Be、Mg、Ca、Sr或Ba中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热障涂层(TBC)面涂层的高熵氧化物相关申请的交叉引用本申请要求于2018年10月9日提交的美国临时专利申请号62/743,392的权益，其公开内容明确地通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及用于热障涂层(TBC)的面涂层材料，其在宽温度范围内具有优异的相稳定性和尺寸稳定性，以及具有良好的热循环性能和低导热率。面涂层材料可以是粉末、合金、面涂层或涂布层的形式，并且可以以热喷涂粉末形式与粘结涂层材料一起采用，以获得热障涂层(TBC)系统。本专利技术还涉及一种用于减少面涂层从粘结涂层和基材(诸如燃气涡轮发动机部件)脱层的方法。
技术介绍
完整的热障涂层系统包括面涂层诸如热障涂层(TBC)，以及粘结涂层或粘结层。常见的粘结涂层由MCrAlY合金制成，其中M表示Ni、Co、Fe或其组合。为了提高粘结涂层的性能，经常在高级粘结涂层中添加Hf、Re和Pt以及各种其他稀土元素。常见的面涂层由被氧化钇、氧化镱、氧化铈、氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化镧或氧化镝中的一种或多种稳定的氧化锆(ZrO2)制成，或者由锆酸钆(Gd2Zr2O7)制成。...

【技术保护点】
1.一种热障涂层，其包括：/n面涂层，其中所述面涂层是具有高位形熵的高熵氧化物(HEO)，所述HEO为M

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181009 US 62/7433921.一种热障涂层，其包括：
面涂层，其中所述面涂层是具有高位形熵的高熵氧化物(HEO)，所述HEO为MxOy的形式，其中M表示至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子组，x表示金属阳离子(M)或原子的数目，且y表示氧阴离子(O)或原子的数目，
其中从室温至面涂层工作温度范围，所述HEO保持相组成而无转变，和
至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子(M)包括：
a)过渡金属Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Ni、Cu或Zn中的至少一种，和/或
b)镧系元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb或Lu中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的热障涂层，其中所述至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子(M)中的一种包括碱土金属Be、Mg、Ca、Sr或Ba中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的热障涂层，其中所述至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子(M)包括：
a)过渡金属Y、Ti、Zr、V、Cr、Mo或W中的至少一种，和/或
b)镧系元素La、Ce、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Er或Yb中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的热障涂层，其中所述至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子(M)中的一种包括碱土金属Mg或Ca中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的热障涂层，其中所述至少五种不同的氧化物形成性金属阳离子(M)包括Y、Zr、Ca、Gd、La、Yb、Ti或Ce。


6.根据权利要求1所述的热障涂层，其包括至少五种不同的选自下组的金属氧化物：
a)其量为5％重量至20％重量的Y2O3，
b)其量为12％重量至55％重量的ZrO2，
c)其量为0％重量至15％重量的CaO，
d)其量为0％重量至30％重量的Gd2O3，
e)其量为0％重量至26％重量的La2O3，
f)其量为0％重量至32％重量的Yb2O3，
g)其量为0％重量至10％重量的TiO2，或
h)其量为0％重量至18％重量的CeO2，
其中所述至少五种所选金属氧化物的百分数总计达至少97％重量。


7.根据权利要求1所述的热障涂层，其包括至少五种不同的选自下组的金属氧化物：
a)为8％重量至18％重量的量的Y2O3，
b)为17％重量至52％重量的量的ZrO2，
c)为0％重量至11％重量的量的CaO，
d)为0％重量到28％重量的量的Gd2O3，
e)为0％重量至24％重量的量的La2O3，
f)为0％重量至30％重量的量的Yb2O3，
g)为0％重量至7％重量的量的TiO2，或
h)为0％重量至15％重量的量的CeO2，
其中所述至少五种金属氧化物的百分数总计达至少97％重量。


8.根据权利要求1所述的热障涂层，其包括：为8％重量至12％重量的量的Y2O3，为48％重量至55％重量的量的ZrO2，为14％重量至18％重量的量的Yb2O3，为4％重量至8％重量的量的TiO2，和为12％重量至17％重量的量的CeO2，所述百分数总计达至少97％重量。


9.根据权利要求8所述的热障涂层，其还包括至多为2％重量的量的至少一种另外的金属氧化物，所述重量百分数总计达至少99％重量。


10.根据权利要求8所述的热障涂层，其还包括至多为2％重量的量的HfO2，所述重量百分数总计达至少99％重量。


11.根据权利要求1所述的热障涂层，其包括：
如下三种金属氧化物：
为13％重量至19％重量的量的Y2O3，
为14％重量至25％重量的量的ZrO2，和
为20％重量至30％重量的量的Gd2O3，以及
如下金属氧化物中的任意两种：
为23％重量至32％重量的量的Yb2O3，
为18％重量至25％重量的量的La2O3，或
为6％重量至12％重量的量的CaO，
五种金属氧化物的百分数总计达至少97％。


12.根据权利要求1所述的热障涂层，其中所述氧化物的位形熵至少为1.5R/摩尔，其中R为气体常数J·K-1·mol-1。


13.根据权利要求1所述的热障涂层，其中所述五...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·何，H·L·洛夫洛克，N·周，T·哈灵顿，T·沙罗贝姆，
申请(专利权)人：欧瑞康美科美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US