涂层、涡轮构件和制造涡轮构件的工艺制造技术

公开一种涂层、涡轮构件和制造涡轮构件的工艺。该涂层包括由陶瓷微粒形成的陶瓷相和比陶瓷相具有更大的延展性的延展性基质。陶瓷相包括与陶瓷微粒基本相同的微结构。涡轮构件包括具有涂层的表面。工艺包括将涂层施用到涡轮构件的表面上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业制品和工艺。更具体而言，本专利技术涉及涂层、涡轮构件和制造涡轮构件的工艺。
技术介绍
许多系统(诸如燃气涡轮中的那些)会经受在热、机械和化学方面恶劣的环境。例如，在燃气涡轮的压缩机部分中，大气空气被压缩到10-25倍的大气压力，并且在该过程中被绝热地加热到大约800 T至大约1250 T。这个经加热和压缩的空气被引导到燃烧器中，在燃烧器中，空气与燃料混合。燃料被点燃，并且燃烧过程将气体加热到非常高的温度，超过大约3000 T。这些热气传送通过涡轮，在涡轮中，固定到旋转涡轮盘上的翼型件抽取能量，以驱动涡轮的风扇和压缩机以及排气系统，其中，气体提供足够能量，以旋转发电机转子来发电。紧密的密封以及精确地引导的热气流提供了运行效率。要在涡轮密封件中实现这种紧密密封以及实现精确地引导的流对于制造来说是困难的，并且是昂贵的。为了改进涡轮的运行效率，燃烧温度已经升高，而且继续在升高。为了经受住这些提高的温度，已经使用了钎焊到固定结构上的高合金蜂房区段。高合金蜂房在材料费用上是昂贵的，而且将其钎焊到固定结构上也是昂贵的。其它多孔构件、发泡构件和/或蜂房构件(诸如用作可磨损的防摩套的那些)同样可为昂贵的，或者具有运行限制。例如，这样的材料在材料的施用和/或材料的处理期间可氧化或发生相变。焊接或钎焊这样的材料可不利地影响构件的微结构和/或机械属性。例如，焊接或钎焊可形成受热影响的区，受热影响的区会导致损害机械属性。没有以上缺点中的一个或多个的涂层、涡轮构件和制造涡轮构件的工艺在本领域中将是合乎需要的。
技术实现思路
在示例性实施例中，一种涂层包括由陶瓷微粒形成的陶瓷相和比陶瓷相具有更大的延展性的延展性基质。陶瓷相包括与陶瓷微粒基本相同的微结构。在另一个示例性实施例中，一种涡轮构件包括具有涂层的表面。涂层包括由陶瓷微粒形成的陶瓷相和比陶瓷相具有更大的延展性的延展性基质。陶瓷相包括与陶瓷微粒基本相同的微结构。在另一个示例性实施例中，一种制造涡轮构件的工艺包括将涂层施用到涡轮构件的表面上。涂层包括由陶瓷微粒形成的陶瓷相和比陶瓷相具有更大的延展性的延展性基质。根据结合附图得到的优选实施例的以下较详细的描述，本公开的其它特征和优点将是显而易见的，附图以示例的方式示出了本专利技术的原理。附图说明图1显示根据本公开的、具有定位在护罩和叶片之间的一个层的示例性密封布置。图2显示根据本公开的、具有定位在护罩和叶片之间的多个层的示例性密封布置。图3显示根据本公开的、施用金属多孔结构的示例性工艺的流程图。图4显示用于形成具有根据本公开的示例性工艺施用的金属多孔结构的示例性物件的设备的示意图。图5显示用于形成具有根据本公开的示例性工艺施用的金属多孔结构的示例性物件的设备的示意图。在可行的情况下，相同参考标号在所有图中将用来表示相同部件。具体实施例方式根据本公开，提供示例性涂层、涡轮构件和制造涡轮构件的工艺。本公开的实施例容许构件在较大的温度范围中运行，容许旋转构件和固定构件之间有较紧密的容差，提高耐磨性，减少或消除脱碳微粒的形成，减少或消除易碎相的形成，提高粘附力，减少或消除构件的氧化，延长构件的运行寿命，容许使用减小的量的热或不添加热来形成涂层，或者它们的组合。图1和2显示具有涂覆部分102 (诸如叶片末端103)的示例性物件100，诸如涡轮叶片。涂覆部分102如图1中显示的那样直接定位在物件100的衬底101上，或者如图2中显示的那样，定位在衬底101的一个或多个中间层202上。物件100是任何适当的金属构件，诸如固定构件或旋转部件。适当的金属构件包括(但不限于)压缩机构件、涡轮构件、涡轮叶片和涡轮轮叶。在一个实施例中，涡轮构件是热区段构件。在一个实施例中，涡轮构件是冷区段构件。涂覆部分102是物件100的任何适当的部分或表面。在一个实施例中，涂覆部分102是物件100的一部分，诸如，叶片末端103、叶片的前缘、叶片的后缘、叶片的压力侧、叶片的吸气侧、轮叶或它们的组合。涂覆部分102是涂层105，或者包括涂层105，涂层105具有由陶瓷微粒形成的陶瓷相和由金属材料形成的延展性基质。如本文所用，用语“金属”意图包括金属、合金、复合金属、金属间材料，或者它们的任何组合。延展性基质比陶瓷相具有更大的延展性。根据一个实施例，施用涂层105会对陶瓷微粒和/或形成延展性基质的金属材料引起小的相变或不引起相变。涂层105容许在涂覆部分102和其它表面107之间在稳态状况下有较紧密的间隙，并且/或者涂层105能够施用在其它表面上，诸如，在涡轮密封件、楞条、压缩机密封件、迷宫密封件、刷式密封件、柔性密封件、阻尼机构、冷却机构、轮叶内部、活塞、热交换器、护罩、定子构件、转子构件或它们的组合上。陶瓷相和延展性基质的组合提供磨损保护。陶瓷相由陶瓷微粒形成。适当的陶瓷微粒包括(但不限于)碳化钨、碳化铬、氧化锆、氧化铪、氧化铝、莫来石、硅铝氧氮陶瓷和它们的组合。延展性基质包括比陶瓷相具有更大的延展性的材料。在一个实施例中，延展性基质包括不锈钢，例如，具有大于大约10.5重量％的铬的钢合金复合物。在一个实施例中，延展性基质包括MCrAH合金，其中，M是镍、钴、铁、它们的合金，以及它们的组合。在一个实施例中，延展性基质包括镍基合金和/或钴基合金。在一个实施例中，延展性基质包括具有介于大约20.0重量％和大约23.0重量％之间的铬、高达大约5.0重量％的铁、介于大约8.0重量％和大约10.0重量％之间的钥、介于大约3.2重量％和大约4.2重量％之间的铌、高达大约1.0重量％的钴、高达大约0.5重量％的锰、高达大约0.4重量％的铝、高达大约0.4重量％的钛、高达大约0.5重量％的硅、高达大约0.1重量％的碳、高达大约0.015重量％的硫、高达大约0.015重量％的磷、附带杂质和余量为镍(例如高达大约58.0重量％)的复合物。在一个实施例中，延展性基质包括具有高达大约0.06重量％的碳、高达大约0.35重量％的锰、高达大约0.35重量％的硅、高达大约0.020重量％的磷、高达大约0.015重量％的硫、介于大约14.5重量％和大约17.5重量％之间的铬、高达大约1.00重量％的钴、高达大约0.40重量％的铝、介于大约1.50重量％和大约2.00重量％之间的钛、高达大约0.006重量％的硼、高达大约0.30重量％的铜、介于大约39.0重量％和大约44.0重量％之间的镍和钴、介于大约2.50重量％和大约3.30重量％之间的铌和钽、附带杂质和余量为铁的复合物。在一个实施例中，延展性基质包括具有介于大约50.0重量％和大约55.0重量％之间的镍、介于大约17.0重量％和大约21.0重量％之间的铬、介于大约2.8重量％和大约3.3重量％之间的钥、介于大约4.75重量％和大约5.5重量％之间的铌、高达大约1.0重量％的钴、高达大约0.35重量％的锰、介于大约0.65重量％和大约1.15重量％之间的铝、高达大约0.3重量％的钛、高达大约0.35重量％的硅、高达大约0.08重量％的碳、高达大约0.015重量％的硫、高达大约0.015重量％的磷、高达大约0.006重量％的硼、附带杂质和余量为铁的复合物。在一个实施例中，延展性基质包括具有介于大约55重量％和大约59重量％之间的镍、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂层，包括：由陶瓷微粒形成的陶瓷相；以及比所述陶瓷相具有更大的延展性的延展性基质；其中，所述陶瓷相包括与所述陶瓷微粒基本相同的微结构。

【技术特征摘要】
2012.01.18 US 13/3525621.一种涂层，包括: 由陶瓷微粒形成的陶瓷相；以及 比所述陶瓷相具有更大的延展性的延展性基质； 其中，所述陶瓷相包括与所述陶瓷微粒基本相同的微结构。2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述陶瓷微粒选自由下者组成的组:碳化钨、碳化铬、氧化锆、氧化铪、氧化铝、莫来石、硅铝氧氮陶瓷和它们的组合。3.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述陶瓷微粒包括碳化钨，并且所述陶瓷相基本没有碳化二钨。4.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述陶瓷相基本没有脱碳陶瓷。5.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述陶瓷相基本没有氧化陶瓷。6.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述延展性基质包括不锈钢。7.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述延展性基质包括MCrAH合金。8.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述延展性基质包括镍基合金和钴基合金中的一个或两者。9.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述延展性基质包括介于大约20.0重量％和大约23.0重量％之间的铬、高达大约5.0重量％的铁、介于大约8.0重量％和大约10.0重量％之间的钥、介于大约3.2重量％和大约4.2重量％之间的铌、高达大约1.0重量％的钴、高达大约0.5重量％的锰、高达大约0.4重量％的铝、高达大约0.4重量％的钛、高达大约0.5重量％的硅、高达大约0.1重量％的碳、高达大约0.015重量％的硫、高达大约0.015重量％的磷、附带杂质和余量为镍(例如高达大约58.0重量％)的复合物。10.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述延展性基质包括高达大约0.06重量％的碳、高达大约0.35重量％的锰、高达大约0.35重量％的硅、高达大约0.020重量％的磷、高达大约0.015重量％的硫、介于大约14.5重量％和大约17.5重量％之间的铬、高达大约1.00重量％的钴、高达大约0.40重量％的铝、介于大约1.50重量％和大约2.00重量％之间的钛、高达大约0.006重量％的硼、高达大约0.30重量％的铜、介于大约39.0重量％和大约44.0重量％之间的镍和钴、介于大约2.50重量％和大约3.30重量％之间的铌和钽、附带杂质和余量为铁的复合物。11.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述延展性基质包括介于大约50.0重量％和大约55.0重量％之间的镍、介于大约17.0重量％和大约21.0重量％之间的铬、介于大约2.8重量％和大约3.3重量％之间的钥、介于大约4.75重量％和大约5.5重量％之间的铌、高达大约1.0重量％的钴、高达大约0.35重量％的锰、介于大约0.65重量％和大约1.15重量％之间的铝、高达大约0.3重量％的钛、高达大约0.35重量％的硅、高达大约0.08重量％的碳、高达大约0.015重量％的硫、高达大约0.015重量％的磷、高达大约0.006重量％的硼、附带杂质和余量为铁的复合物。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：E卡拉，WA纳尔逊，PS迪马斯焦，K阿南德，S阿曼彻尔拉，M曼基肯蒂，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：