[其他]用于陸上和船用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片的改進(jìn)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000007317
• 申請(qǐng)日: 1985-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1005495B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查理斯·約瑟夫·斯本格勒;格拉哈姆·安東尼·懷特勞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西屋電氣公司
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利代理部
• 代理人: 全菁;吳大建

為制造用于陸上或船用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片的工藝，特別在設(shè)計(jì)成能夠使用含雜質(zhì)的燃料的渦輪機(jī)中，是一種薄陶瓷涂層，該薄陶瓷采層被涂覆到設(shè)計(jì)成能夠在１１００－１５００°Ｆ（５９３～８１６３）溫度范圍內(nèi)工作的葉片的至少一部分表面上。將１－４密耳（２５．４～１０１．６微米）厚的陶瓷徐層用于設(shè)計(jì)成能夠在１１００－１５００°Ｆ（５９３～８１６℃）溫度范圍內(nèi)工作葉片的至少一部分表面上。在陶瓷涂層期間，將葉片溫度至少控制在１２００°Ｆ（６４９℃）。

本發(fā)明涉及陸上和船用燃?xì)廨啓C(jī)，特別是涉及具有抗剝落和耐腐蝕陶瓷涂層的渦輪葉片。

船用和陸上燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)受同航空透平葉片不同類(lèi)型的腐蝕，因?yàn)橹辽偎鼈兊囊徊糠秩~片在不同（低于航空透平葉片的工作溫度）溫度范圍（從而也經(jīng)受硫化物腐蝕和中間溫度-1100到1500°F（即593℃至816℃-的腐蝕）內(nèi)工作，并且經(jīng)常在含有例如釩酸鹽的廉價(jià)燃料中使用，該釩酸鹽會(huì)在葉片上形成腐蝕性很強(qiáng)的熔融鹽沉積物。

從前為使渦輪葉片腐蝕減至最小，批量地使用過(guò)各種涂層。這種涂層包括擴(kuò)散涂層（也就是鋁化鉑）和表面涂層（也就是MCrAlY，此處的M是鈷和鎳一類(lèi)的金屬）。

此外，還試驗(yàn)過(guò)在渦輪葉片表面涂上熱阻擋層。例如，美國(guó)專(zhuān)利4，321，310公開(kāi)了一種渦輪葉片涂層，涂層厚度1～50密耳（即25.4～1270微米）。雖然這種涂層也需要耐腐蝕，但這種涂層需要相當(dāng)?shù)暮瘢驗(yàn)檫@些涂層的首要作用是作為隔熱層，以便在氣流與被冷卻的金屬葉片之間形成溫降。這種在鎳基超耐熱合金葉片上的熱阻擋層，一般由致密的陶瓷外層、多孔陶瓷（因而是隔熱的）中間層和MCrAlY結(jié)合層構(gòu)成。雖然這種技術(shù)大有前途，但這種涂層引起了相當(dāng)?shù)睦щy，涂層中的裂紋導(dǎo)致陶瓷涂層的剝落，并且還吸附了對(duì)葉片金屬表面有害的熔融鹽一類(lèi)的腐蝕性化合物。本發(fā)明的目的即為克服上述缺點(diǎn)，提供一種能抗剝落并大大減少葉片腐蝕的用于陸上或船用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片及其制造工藝。

因此，本發(fā)明屬于一種為制造用于陸上或船用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片的工藝，上述葉片有部分設(shè)計(jì)成能夠在1100-1500°F溫度范圍內(nèi)（即593至816℃）工作，并設(shè)計(jì)成能夠使用含雜質(zhì)的燃料，其特征在于，將上述葉片溫度加熱到至少約1200°F（649℃），并且將1-4密耳（25.4～101.6微米）厚的陶瓷涂層，涂覆到設(shè)計(jì)成能夠在1250（677℃）-1500°F（816℃）溫度范圍內(nèi)工作的上述葉片的至少一部分上，借此，上述涂料抗剝落并極大地減少葉片的腐蝕。

本發(fā)明也包括為用于陸地或船用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片，該葉片翼面的至少一部分設(shè)計(jì)成能夠在1100-1500°F（593～816℃）溫度范圍內(nèi)工作，并且設(shè)計(jì)成能夠使用含雜質(zhì)的燃料，其特征在于，上述葉片在設(shè)計(jì)成能夠在1100-1500°F（593～816℃）溫度范圍內(nèi)工作的翼面的至少那一部分上，有1-4密耳（25.4～101.6微米）厚的陶瓷涂層，涂覆了上述陶瓷涂層，為的是在高達(dá)至少1200°F（649℃）溫度仍然使其保持在壓縮狀態(tài)中。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，如果加熱（至少約1200°F（649℃）溫度）進(jìn)行涂覆，極薄（1-4密耳）（25.4～101.6微米）的陶瓷涂層是相當(dāng)抗剝落和耐腐蝕的。本發(fā)明涂層不作為熱阻擋層，因?yàn)樗暮穸炔粔颍瑢⒉粫?huì)造成相當(dāng)大的溫降。象熱阻擋層一樣，在葉片表面上可以首先涂覆結(jié)合層（最好是MCrAlY）。在MCrAlY外面涂覆多孔陶瓷，然后在最外層涂覆致密陶瓷。最好多孔陶瓷和致密陶瓷都是經(jīng)氧化釔穩(wěn)定化處理的氧化鋯。應(yīng)該注意，多孔部分是一個(gè)過(guò)渡區(qū)，造成熱膨脹差，它很薄，幾乎沒(méi)有熱絕緣性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使涂層保持很薄和將陶瓷涂層涂覆到葉片的那部分的溫度，控制在至少1200°F（649℃），對(duì)于生產(chǎn)長(zhǎng)壽命的涂層都是至關(guān)重要的。

為了能更清楚地理解本發(fā)明，通過(guò)實(shí)例并參照附圖，將敘述本發(fā)明簡(jiǎn)便的實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出厚度放大了的涂層的葉片翼面部分的橫截面;而

圖2是表示涂層涂覆步驟的方框圖。