[發明專利]具有增強溫度能力的制品

有效

• 申請號: 201610883283.8
• 申請日: 2016-10-10
• 公開（公告）號: CN106927866B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 萬菊林;D.M.利普金
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C04B41/89
• 分類號: C04B41/89
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙勝寶;萬雪松

本公開提供包括基材(12)、環境阻擋涂層(EBC)(16)、粘結涂層(14)和硼源(20)的制品(10)。所述基材(12)可以包含含硅陶瓷材料。所述EBC(16)可以布置在所述基材(12)上，且所述粘結涂層(14)可以布置在所述基材(12)和所述EBC(16)之間。所述粘結涂層(14)可以包含硅。所述硼源(20)可以布置在制品(10)內以在將粘結涂層(14)暴露到大于900℃溫度的氧化環境期間提供有效量的硼以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物(18)。所述氧化物(18)可以為基本上失透抵抗的硼硅酸鹽玻璃以避免EBC(16)剝落且由此增強制品(10)的溫度能力。

背景技術

本公開一般涉及具有增強溫度能力的環境阻擋涂層和粘結涂層的高溫制品。更具體而言，本公開涉及具有環境阻擋涂層和粘結涂層的高溫陶瓷基質復合材料制品及其形成方法，所述環境阻擋涂層和粘結涂層構造以形成和/或包括無定形的和失透抵抗的熱生長氧化物區域。

高溫材料，例如陶瓷、合金和金屬間化物，提供了在經設計在例如燃氣渦輪發動機、熱交換器和內燃機的這些應用中的高溫工作的結構中使用的有吸引力的性質。然而，這些應用的環境特征通常包括反應物類，例如水蒸氣，其在高溫下可能造成材料結構的顯著劣化。例如，水蒸氣已經表明在含硅材料中造成顯著的表面衰退和質量損失。水蒸氣與結構材料在高溫下反應以形成揮發性含硅物類，通常造成不可接受的高衰退速率。

將環境阻擋涂層（EBC）施加到含硅材料和其它容易被反應物類，例如高溫水蒸氣侵蝕的材料上；EBC通過防止環境與含硅基材的表面之間的接觸來提供保護。施加到含硅基材上的EBC例如被設計成在高溫含水蒸氣環境中相對化學穩定。如美國專利No. 6,410,148中所述的一個例示性常規EBC體系包括施加到含硅基材上的硅或二氧化硅粘結層（還在文中稱為粘結涂層）；沉積在粘結層例如硅粘結層上的包含富鋁紅柱石或富鋁紅柱石-堿土鋁硅酸鹽混合物的中間層；和沉積在中間層上的包含堿土鋁硅酸鹽的頂層。在另一實例，美國專利No. 6,296,941中，頂層是硅酸釔層而非鋁硅酸鹽。

上述涂層體系可以在苛刻環境中為制品提供合適的熱和環境保護，但還有機會改進涂層性能。

因此，在本領域中需要具有改進溫度能力的制品的EBC體系，及相關制品和方法。類似地，需要包括增強溫度能力的具有環境阻擋涂層和粘結涂層的陶瓷基質復合材料制品，和用于制備它們的相關方法。

發明內容

一方面，本公開提供一種制品，其包括包含含硅材料的基材、布置在所述基材上的環境阻擋涂層(EBC)和布置在所述基材和所述EBC之間的粘結涂層，所述粘結涂層包含硅。所述制品還包含布置以在將粘結涂層暴露到大于900℃溫度的氧化環境期間提供有效量的硼以形成包含硅和至少0.1重量%硼的氧化物的硼源。

在一些實施方案中，所述氧化物包含至少約0.5重量%硼。在一些實施方案中，所述氧化物包含不超過約10重量%硼。在一些實施方案中，所述氧化物為基本上無定形的和基本上失透抵抗的。在一些實施方案中，所述氧化物布置在所述粘結涂層和所述EBC之間。在一些實施方案中，所述粘結涂層包含硼源。在一些實施方案中，所述基材、所述EBC或這兩者包含硼源。在一些實施方案中，所述硼源包含硅固溶體中的元素硼。在一些實施方案中，所述硼源包含含硼化合物。在一些實施方案中，所述EBC包括鄰近所述粘結涂層的多孔層。

在一些實施方案中，所述EBC包括氣密層。在一些這樣的實施方案中，所述EBC包含硼源。在一些實施方案中，所述硼源的至少一部分插入在所述粘結涂層的至少一部分和所述EBC的至少一部分之間。在一些這樣的實施方案中，所述硼源的至少另一部分布置在所述基材、所述EBC、所述粘結涂層或包括前述任一種的組合內。在一些實施方案中，所述制品還包括布置在所述EBC和所述粘結涂層之間的氧化物層、包含硅和至少約0.1重量%硼的氧化物層。在一些實施方案中，所述基材的含硅材料為陶瓷基質復合材料(CMC)。