[發(fā)明專利]基于氧化鋯的陶瓷雙層

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280050468.0
• 申請(qǐng)日: 2012-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103874784A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維爾納·施塔姆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): C23C28/04
• 分類號(hào): C23C28/04;C23C28/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 丁永凡;高少蔚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于氧化鋯的雙層的陶瓷層系統(tǒng)。

背景技術(shù)

使用氧化鋯作為渦輪葉片上的單層是已知的。同樣已知的是使用具有內(nèi)部的氧化鋯層和外部的基于燒綠石的氧化層的多個(gè)陶瓷層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，進(jìn)一步改進(jìn)并且簡(jiǎn)化現(xiàn)有的陶瓷覆層。

所述目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷層系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在從屬權(quán)利要求中列舉其它有利的措施，所述措施能夠任意地彼此組合，以便實(shí)現(xiàn)其它的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

附圖示出：

圖1示出層系統(tǒng)，

圖2示出超合金的列表，

圖3示出渦輪葉片，

圖4示出燃燒室，以及

圖5示出燃?xì)廨啓C(jī)。

附圖和說(shuō)明書僅代表本發(fā)明的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)1的示例。這種層系統(tǒng)能夠用于在高溫中使用的構(gòu)件120、130、155（圖3、4）。這尤其是用于飛機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)100（圖5）和/或蒸汽輪機(jī)的渦輪葉片120、130，燃燒室塊（Brennkammernsteine）155。

層系統(tǒng)1具有基底4。這優(yōu)選是金屬的并且具有鎳基或鈷基超合金。特別地，使用根據(jù)圖2的超合金。

在基底4上可選地存在金屬的增附和抗腐蝕保護(hù)層7。這在不同的變型方案中能夠是鋁層或者優(yōu)選是MCrAlX層（X可選地=Y、Re、Si、Ta、Fe，…）。

在運(yùn)行時(shí)（TGO）或者優(yōu)選提前在MCrAlX層7上或者在基底4上形成氧化鋁層，所述氧化鋁層有助于防止氧化（未示出）。

在金屬的增附層7或者基底4上存在優(yōu)選分別基于氧化鋯的兩層的陶瓷層15，也就是說(shuō)，氧化鋯的重量份額為至少50%、特別是至少60%。

陶瓷層10，13具有不同的特性。下部的基于氧化鋯的陶瓷層10優(yōu)選是部分穩(wěn)定的。部分穩(wěn)定優(yōu)選能夠通過(guò)具有已知份額的氧化釔來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述氧化釔的份額優(yōu)選在4重量%和12重量%之間。相應(yīng)于用于部分穩(wěn)定的已知的添加物的、其它的——單獨(dú)的或者附加的——已知的穩(wěn)定劑同樣是可行的，例如氧化鎂和/或其它的氧化物。

外部的陶瓷層13優(yōu)選是完全穩(wěn)定的氧化鋯層。完全穩(wěn)定同樣優(yōu)選通過(guò)具有相應(yīng)的更高份額的氧化釔來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述份額優(yōu)選位于20重量%和50重量%之間，特別是在30重量%和40重量%之間。相應(yīng)于用于部分穩(wěn)定的已知的添加物的、其它的——單獨(dú)的或者附加的——已知的穩(wěn)定劑同樣是可行的，例如氧化鎂和/或其它的氧化物。

這種陶瓷雙層系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)，即通過(guò)外部的層13的完全穩(wěn)定的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的使用溫度，因?yàn)閷?duì)于整個(gè)溫度范圍而言C相在這個(gè)系統(tǒng)中是穩(wěn)定的。因此在上部的層13中不出現(xiàn)相階躍。

由于在內(nèi)部的陶瓷層10上的較低的溫度和層10、13的類似的化學(xué)的體系，存在陶瓷層10、13相互間的良好結(jié)合。同樣，由于穩(wěn)定劑、特別是釔的高的份額而可行的是，吸收穩(wěn)定劑的損耗并且穩(wěn)定地將體系保持在C-相范圍中。

這兩個(gè)層10、13優(yōu)選具有>16%的孔隙度，優(yōu)選從16%至24%的孔隙度。

外部的層13比下部的層10厚至少20%、特別是至少30%。優(yōu)選地，層厚度比（10/13）為1/3到2/3.

下部的陶瓷層10優(yōu)選具有直至500微米的厚度。第二陶瓷層13優(yōu)選具有直至1000微米的厚度。

圖3在立體圖中示出流體機(jī)械的沿著縱軸線121延伸的轉(zhuǎn)子葉片120或?qū)蛉~片130。

所述流體機(jī)械能夠是飛機(jī)的或用于發(fā)電的發(fā)電廠的燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)或壓縮機(jī)。

葉片120、130沿著縱軸線121相繼具有：固定區(qū)域400、鄰接于固定區(qū)域的葉片平臺(tái)403以及葉身406和葉片梢部415。

作為導(dǎo)向葉片130，葉片130能夠在其葉片梢部415處具有另一平臺(tái)（沒(méi)有示出）。

在固定區(qū)域400中形成有用于將轉(zhuǎn)子葉片120、130固定在軸或盤（沒(méi)有示出）上的葉片根部183。葉片根部183例如構(gòu)成為錘頭形。作為樅樹(shù)形根部或燕尾形根部的其他設(shè)計(jì)方案是可行的。

葉片120、130對(duì)于流過(guò)葉身406的介質(zhì)具有迎流棱邊409和出流棱邊412。

在傳統(tǒng)的葉片120、130中，在葉片120、130的所有區(qū)域400、403、406中使用例如實(shí)心的金屬材料、尤其是超合金。