具有双层的金属层的层系统技术方案

一种具有高的铬含量和附加的硅的已知的保护层构成脆性相，所述脆性相在使用期间在受碳影响的情况下附加地变脆。根据本发明专利技术的保护层具有两件式的金属层，所述两件式的金属层仅在外部是包含钽的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有双层的金属层的层系统
本专利技术 涉及一种根据权利要求1所述的用于尤其在高温下保护构件免受腐蚀和/或氧化的保护层。
技术介绍
用于金属构件的能够提高其抗腐蚀性和/或抗氧化性的保护层在现有技术中是广泛已知的。大部分所述保护层以总名称MCrAH已知，其中M代表选自包括铁、钴和镍的组中的至少一种元素，并且其它主要组分是铬、铝和钇。所述类型的典型的覆层从美国专利4，005, 989和4，034, 142中已知。也已知的是将铼(Re)添加至NiCoCrAH合金。在固定式燃气轮机或飞行器推进器中提高进气温度的努力在燃气轮机的专业领域中具有重大意义，因为进气温度对可借助燃气轮机实现的热力学效率而言是重要的决定因素。通过将专门研发的合金用作用于例如为导向叶片和转子叶片的过高热负荷的构件的基本材料，尤其是通过使用单晶超合金，进气温度可以明显高于1000°c。目前，现有技术在固定式燃气轮机中允许950°c和更高的进气温度以及在飞行器推进器的燃气轮机中允许1100°C和更高的进气温度。用于构造具有单晶基底的、就其而言能够复杂地构造的涡轮叶片的实例从W091/01433A1 中得出。虽然用于高热负荷构件的目前研发的基本材料的物理负荷能力在可能进一步提高进气温度方面没有大的问题，但是必须借助于保护层以实现足够的抗氧化性和抗腐蚀性。除保护层在1000°c数量级的温度下能够预期由废气引起侵蚀的情况下存在足够的化学稳定性之外，保护层也必须具有足够良好的机械特性，尤其是在保护层和基本材料之间的机械相互作用的方面。尤其地，保护层必须是足够可延展的，以便能够适应基本材料的可能的变形并且不断裂，因为以该方式能为氧化和腐蚀提供侵蚀点。
技术实现思路
与此相应地，本专利技术基于下述目的，提出一种合金和一种保护层，所述合金和保护层在腐蚀和氧化时具有良好的耐高温性、具有良好的持久稳定性并且所述合金和保护层此外尤其好地适合于尤其可在高温下在燃气轮机中出现的机械应力。所述目的通过一种层系统来实现，所述层系统至少具有:基底，至少双层的金属层，所述金属层由至少一个第一下部的层和在下部的层上的第二上部的层构成，其中下部的层具有MCrAlX合金，而不具有钽(Ta)并且不具有硅(Si)并且不具有铁(Fe)，尤其是至少包含下述元素，更尤其是由其构成:(以重量百分比说明):24% 至 26%、尤其是 25% 的钴(Co )，12% 至 14%、尤其是 13% 的铬(Cr)，10% 至 12%、尤其是 11% 的铝(Al)，0.2%至0.5%、更尤其是0.3%的镍，尤其其余是镍，其中第二层具有MCrAlX合金，具有钽(Ta)和/或铁(Fe)或者具有Y和Y’相并且可选地具有β相，X是可选的并且是包括钪、铼和稀土元素的组中的元素中的至少一种元素，尤其是钇(Y)。其它的优点通过下述方式来实现:?下部的层的合金由钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钇(Y)和镍(Ni)构成?钽(Ta)在上部的层的合金中的含量在0.1重量％至7.0重量％之间、尤其是≥I重量%?钽(Ta)在上部的层的合金中的份额为至少2.0重量％、尤其是在3.0重量％和6.0重量%之间?钽(Ta)在上部的层的合金中的份额在4重量％至8重量％之间、尤其是5重量％至7重量％、更尤其是6重量％?钴(Co)在上部的层的合金中的含量为至少I重量％?上部的层的合金具有至少I重量％的铬(Cr)?下部的层的合金不具有铼(Re)?铝(Al)在上部的层的合金中的含量在5重量％至15重量％之间、尤其是在8重量％至12重量％之间?上部的层的合金不具有铼(Re)?对于金属层的合金适用的是:不包含锆(Zr )和/或不包含钛(Ti )和/或不包含镓(Ga)和/或不包含锗(Ge)?下部的层的和/或上部的层的合金不包含硅(Si)?层的相应的合金不具有铪(Hf)?上部的层的合金是镍基的?下部的层的合金是镍基的?上部的层具有Y相、Y ’相并且可选地具有β相，尤其是也具有β相?上部的层的合金具有至少I重量％的铝(Al)?上部的层(10)的合金具有至少0.1重量％的钇(Y)、尤其是0.3重量％、尤其是在0.1重量％和0.7重量％之间?钴(Co)在上部的层的合金中的含量在15重量％至30重量％之间、尤其是18重量％至27重量％、更尤其是在21重量％至24重量％之间?铬(Cr)在上部的层的合金中的含量在12重量％至22重量％之间、尤其是在15重量％至19重量％之间?上部的层的包含β相，尤其是至少5体积％的β相?上部的层具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)和可选的钇(Y)构成的合金，尤其是由其构成?上部的层具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)、铁(Fe)和可选的钇(Y)构成的合金，尤其是由其构成?上部的层具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)和钇(Y)构成的合金，尤其是由其构成?上部的层具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)、铁(Fe)和钇(Y)构成的合金，尤其是由其构成?层(7，10)的合金不具有铁(Fe)?铁(Fe)在上部的层的合金中的份额在0.5重量％至5.0重量％之间、尤其是在1.0重量％至4.0重量％之间并且更尤其是2.7重量％?铬(Cr)在上部的层的合金中的含量在12重量％至16重量％之间、尤其是14.4重量%?铝(Al)在上部的层的合金中的份额在7重量％至8重量％之间、尤其是7.75重量%?铼(Re)在上部的层的合金中的份额为0.1重量％至2重量％?钽(Ta)在上部的层的合金中的含量在5重量％至6.8重量％之间?金属层的合金不包含钼(Pt)?钴(Co)在上部的层的合金中的含量在11重量％至14.5重量％之间?铬(Cr)在上部的层的合金中的含量在14重量％至16重量％之间?铝(Al)在上部的层的合金中的含量在9重量％至13重量％之间?钇(Y)在上部的层的合金中的含量在0.1重量％至0.7重量％之间?上部的层的合金具有在4重量％至7.5重量％之间、尤其是在3.0重量％至6.0重量％之间的钽(Ta)?钽(Ta)在上部的层的合金中的含量在3.5重量％和5.5重量％之间、尤其是4.5重量%?钴(Co)在上部的层的合金中的含量在21重量％至25重量％之间、尤其是在22重量％至23.5重量％之间、更尤其是23重量％?铬(Cr)在上部的层的合金中的含量在18重量％至22重量％之间?上部的层不具有钇(Y)?铝(Al)在上部的层的合金中的含量在8重量％至12重量％之间?钇(Y)在上部的层的合金中的含量在0.1重量％至0.7重量％之间。这些在上文中列举的措施能够任意地彼此组合，以便实现其它的优点。在从属权利要求中列举了其它有利的措施，所述措施能够以有利的方式和方法任意地彼此组合。【附图说明】在下文中详细阐述本专利技术。附图示出:图1示出具有保护层的层系统，图2示出超合金的组分，图3示出燃气轮机，图4示出涡轮机叶片，以及图5示出燃烧室。附图和说明书仅代表本专利技术的实施例。【具体实施方式】根据本专利技术，用于在高温下保护具有基底4的构件免受腐蚀和氧化的层系统1、120,130,155 (图1)具有下列:双层的金属层7、10，所述金属层由至少一个第一下部的层和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层系统（1），至少具有：基底（4），至少双层的金属层（7，10），所述金属层由至少一个第一下部的层（7）和在所述下部的层（7）上的第二上部的层（10）构成，其中所述下部的层（7）具有MCrAlX合金，不具有钽（Ta）并且不具有硅（Si）并且不具有铁（Fe），尤其至少包含下述元素，更尤其由下述元素构成：（数据以重量百分比来表示）24%至26%、尤其是25%的钴（Co），12%至14%、尤其是13%的铬（Cr），10%至12%、尤其是11%的铝（Al），0.2%至0.5%、更尤其是0.3%的镍，尤其其余是镍，其中第二层（10）具有MCrAlX合金，或者具有钽（Ta）和/或铁（Fe）或者具有γ和γ’相并且可选地具有β相，其中X分别是可选的并且是出自包括钪（Sc）、铼（Re）和稀土元素的组的元素中的至少一种元素，尤其是钇（Y），更尤其仅是钇（Y）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种层系统(I)， 至少具有: 基底⑷， 至少双层的金属层(7，10)，所述金属层由至少一个第一下部的层(7)和在所述下部的层(7)上的第二上部的层(10)构成， 其中所述下部的层(7)具有MCrAlX合金，不具有钽(Ta)并且不具有硅(Si)并且不具有铁(Fe)，尤其至少包含下述元素，更尤其由下述元素构成:(数据以重量百分比来表示)24%至26%、尤其是25%的钴(Co)， 12%至14%、尤其是13%的铬(Cr)， 10%至12%、尤其是11%的铝(Al)， 0.2%至0.5%、更尤其是0.3%的镍， 尤其其余是镍， 其中第二层(10)具有MCrAlX合金， 或者具有钽(Ta)和/或铁(Fe) 或者具有Y和Y ’相并且可选地具有β相， 其中X分别是可选的并且是出自包括钪(Sc)、铼(Re)和稀土元素的组的元素中的至少一种元素，尤其是钇(Y)，更尤其仅是钇(Y)。2.根据权利要求1所述的层系统， 其中所述下部的层(7)的合金由钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钇(Y)和镍(Ni)构成。3.根据权利要求1或2的一项或两项所述的层系统， 其中在所述上部的层(10)的合金中，钽(Ta)的含量在0.1重量％和7.0重量％之间、尤其是> I重量％。4.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽(Ta)在所述上部的层(10)的合金中的份额为至少2.0重量％、尤其是在3.0重量％和6.0重量％之间。5.根据权利要求1或2的一项或两项所述的层系统， 其中钽(Ta)在所述上部的层(10)的合金中的份额在4重量％和8重量％之间、尤其是5重量％至7重量％ ;更尤其是6重量％。6.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中在所述上部的层(10)的合金中，钴(Co)的含量为至少I重量％。7.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金具有至少I重量％的铬(Cr)。8.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述下部的层(7)的合金中不具有铼(Re)。9.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝(Al)在所述上部的层(10)的合金中的含量在5重量％至15重量％之间、尤其是在8重量％至12重量％之间。10.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述上部的层(10)的合金中不具有铼(Re)。11.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中对于所述金属层(7，10)的合金适用的是: 不包含锆(Zr)和/或 不包含钛(Ti)和/或 不包含镓(Ga)和/或 不包含锗(Ge)。12.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述下部的层(7 )的合金和/或所述上部的层(10 )的合金不包含硅(Si )。13.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述层(7，10)的相应的合金不具有铪(Hf)。14.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金是镍基的。15.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述下部的层(7)的合金是镍基的。16.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)具有Y相、Y’相并且可选地具有β相，尤其是也具有β相。17.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金具有至少I重量％的铝(Al)。18.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金具有至少0.1重量％、尤其是在0.1重量％和0.7重量％之间、更尤其是0.3重量％的钇(Y)。19.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层(10)的合金中的含量在15重量％和30重量％之间、尤其是18重量％至27重量％、更尤其是在21重量％和24重量％之间。20.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬(Cr)在所述上部的层(10)的合金中的含量在12重量％至22重量％之间、尤其是在15重量％至19重量％之间。21.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述上部的层(10)中包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·博斯坦约格洛，阿克塞尔·凯泽，维尔纳·施塔姆，扬·施泰因巴赫，迪米特里奥斯·托迈迪斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
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