[發明專利]鎳鈷基合金和結合涂層及并入該結合涂層的結合涂覆制品

有效

• 申請號: 201210553321.5
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103160711B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: K.奧納爾;C.U.哈德維克;J.C.謝菲爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C19/07;B32B15/01;B32B15/04;F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,譚祐祥

技術領域

本文中公開的主題涉及適合在高溫環境中使用的金屬合金組合物，并且更特別地，涉及適合在高溫環境中用作制品或結合涂層材料以提供保護而免受氧化和熱腐蝕的金屬合金組合物。

背景技術

在諸如渦輪發動機的惡劣環境中，金屬覆蓋覆層和擴散覆層充當用于熱障覆層(TBC)的結合覆層(即，MCrAlY和/或鋁化物)。覆層保護下方的金屬合金基底免受熱以及熱氣體的腐蝕且氧化的環境。TBC提供在熱燃燒氣體與金屬合金基底之間的熱減少屏障，并且可防止、緩和或者減小潛熱、腐蝕和/或氧化引起的對基底的破壞。

MCrAlY合金為高溫覆層族，其中，M從鐵、鎳和鈷中的一個或它們的組合選擇；Cr為鉻；Al為鋁；并且Y為釔。有時，諸如鑭(La)或鈧(Sc)的其他的稀土元素代替Y。這些MCrAlY覆層通常具有合金微觀結構中的γ相和β相。諸如Si、Hf、Pd和Pt的各種合金元素添加于γ/βMCrAlY合金，以提高抗氧化性和/或抗熱腐蝕性，但這可導致結合涂層材料的應變容限的減小，并且可造成在其中使用它們的覆層系統(特別是包括TBC的覆層系統)的剝落壽命的縮短。

存在基于γ相和γ'相合金微觀結構的另一類覆蓋MCrAlY覆層。γ和γ'MCrAlY覆層的優點在于，它們具有與下方的渦輪制品的超級合金的較小熱膨脹失配，并且γ'加強材料，從而造成對熱疲勞的相對高的抵抗性。因為熱疲勞是在升高的溫度下操作的渦輪葉片的退化的主要模式，所以這些結合覆層中的抗高熱疲勞性是非常合乎需要的。雖然這些覆層是合乎需要的，但是它們大體具有操作使用期限，其由覆層保持(或避免損耗)諸如鋁和鉻的元素的能力確定，該元素對保持保護氧化物而言是必需的，并且防止TBC覆層和并入它們的保護覆層系統的剝落。

因此，存在提供結合涂層材料的需要，該結合涂層材料提高在其中使用它們的保護覆層系統(特別是使用TBC的保護覆層系統)的抗剝落性。

發明內容

根據一個方面，在示例性實施例中，公開一種抗高溫氧化和抗熱腐蝕的MCrAlX合金。按合金的重量計，合金包括：包括至少大約30%的量的鎳的M，和包括從大約0.005%到大約0.19%的釔的X。

根據另一個示例性實施例，公開一種涂覆制品。制品包括具有表面的基底。制品還包括布置在表面上的結合涂層，結合涂層包括抗高溫氧化和抗熱腐蝕的MCrAlX合金，其中，按合金的重量計，M包括至少大約30%的鎳，并且X包括大約0.005%到大約0.19%的釔。

這些和其他的優點和特征從結合附圖進行的下列描述將變得更加顯而易見。

附圖說明

被認為是本發明的主題被特別地指出，并且在說明書的結尾處的權利要求中被清楚地要求權利。本發明的前述和其他的特征和優點從結合附圖進行的下列詳細描述是顯而易見的，在該附圖中：

圖1是本文中公開的制品的示例性實施例的示意截面圖；

圖2是本文中公開的呈渦輪葉片的形式的基底和結合覆層的示例性實施例的表面區域的截面圖；

圖3是本文中公開的呈渦輪葉片的形式的基底和結合覆層的第二示例性實施例；

圖4是本文中公開的呈渦輪葉片的形式的基底和結合覆層的第三示例性實施例；

圖5是本文中公開的呈渦輪葉片的形式的基底和結合覆層的第四示例性實施例；

圖6是本文中公開的呈渦輪葉片的形式的基底和結合覆層的第五示例性實施例；

圖7是本文中公開的呈渦輪葉片的形式的基底和結合覆層的第六示例性實施例；

圖8是在周期小時內測量的熔爐周期測試(FCT)壽命的圖，本文中公開的結合涂層合金的示例性實施例以及兩種可比較的結合涂層合金在該周期小時內以2000℉/20小時停留時間剝落；

圖9是在周期小時內測量的FCT壽命的圖，本文中公開的結合涂層合金的示例性實施例以及兩種可比較的結合涂層合金在該周期小時內以2000℉/45分鐘停留時間剝落；以及

圖10是用于本文中公開的結合涂層合金的示例性實施例以及兩種可比較的結合涂層合金的、測量為在裂紋開裂時的應變的百分比的應變容限的圖。

詳細描述參考附圖借助于實例說明本發明的實施例以及優點和特征。

部件列表

1—渦輪發動機

10—構件

18—氣體流動路徑

30—表面

50—渦輪葉片

52—噴嘴

54—護罩