[發(fā)明專利]燃氣渦輪機部件和用于制造這種燃氣渦輪機部件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610993427.5
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106917024B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設計）人: H-P.博斯曼恩;M.巴賴尼哈薩尼
• 申請（專利權）人: 安薩爾多能源英國知識產權有限公司
• 主分類號: C22C29/06
• 分類號: C22C29/06;C22C29/16;F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳超;胡斌

本發(fā)明涉及燃氣渦輪機部件和用于制造這種燃氣渦輪機部件的方法。所述燃氣渦輪機部件包括多個片狀部分，其中片狀部分中的至少一個由稱為MAX相的三元陶瓷制成，其具有分子式M_n+1AX_n，其中n=1、2、或3，M是前過渡金屬諸如Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Sc、Ta，并且A是A族元素諸如Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl、Pb，并且X是C和/或N，其中M在40?60at?%范圍內，A在10?30at?%范圍內并且X在20?40at?%范圍內，并且因此M+A+X在80?100%范圍內，以及0?20%是上面未列出且由于雜質或氧化引入的其他元素，并且其中片狀部分被接合。

技術領域

本發(fā)明涉及燃氣渦輪機的技術。本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的燃氣渦輪機部件。

本發(fā)明進一步涉及用于制造這種燃氣渦輪機部件的方法。

背景技術

如今，高效燃氣渦輪機在非常高的熱氣體溫度下操作。用于熱燃氣渦輪機部件的實際材料是密度為大約8 g/cm³的鎳超合金。該相對高的密度在各種轉子部件（例如葉片）上產生高的離心力。當燃氣渦輪機變得更大時，該問題變得更嚴重。

另一方面，所謂的MAX相的三元陶瓷是已知的，其能夠具有大約4 g/cm³的低密度。

該材料的詳情例如公開在M. Radovic和M. W. Barsoum的下述文章中：MAXphases: Bridging the gap between metals and ceramics, American CeramicSociety Bulletin, Vol. 92, Nr. 3, p. 20-27（2013年4月）。

文獻US 2010/0055492 A1公開了包括具有分子式M_n+1AX_n的MAX相材料和金屬成分的合成物，其中，M是前過渡金屬，A是A族元素，X是C和N中的一者或兩者，并且n=1-3，其中，MAX相材料限定多個孔；并且所述金屬成分包括低熔點金屬，其中，該金屬占據(jù)所述孔中的至少一些。還公開了一種方法，其包括：提供多孔坯體，該坯體包括具有分子式M_n+1AX_n的顆粒材料，其中，M是前過渡金屬，A是A族元素，X是C和N中的一者或兩者，并且n=1-3；以及用低熔點金屬滲透坯體的至少一些孔，從而提供復合材料。

在過去，已經考慮在燃氣渦輪機的技術領域中使用MAX相。

文獻US 8,192,850 B2公開了包括燃燒渦輪機構件基底和在燃燒渦輪機構件基底上的粘結涂層的燃燒渦輪機構件。粘結涂層可包括M_n+1AX_n（n=1、2、3），其中，M選自元素周期表的IIIB、IVB、VB、VIB和VII族及其混合物，其中，A選自元素周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族及其混合物，并且其中，X包括碳和氮中的至少一者。熱障涂層可在粘結涂層上。

文獻WO 2014/149097 A2公開了包括具有翼型部分和尖端的渦輪發(fā)動機構件的渦輪發(fā)動機系統(tǒng)，該渦輪發(fā)動機構件具有結合到尖端的MAXMET復合材料。MAXMET復合材料具有在金屬基體中的MAX相。

文獻WO 2014/143266 A1描述了用于燃氣渦輪發(fā)動機的抗振風扇導葉。風扇導葉包括由MAXMET復合材料制成的振動阻尼構件。阻尼構件可以是覆蓋風扇導葉主體的一些或全部的蓋子。替代性地，風扇導葉主體的部分或整個導葉主體可由MAXMET復合材料制成。該公開利用MAXMET復合材料在循環(huán)彈性變形期間展現(xiàn)的超高、完全可逆、非線性彈性滯后行為以便阻尼振動。

文獻EP 2 905 271 A1涉及包括嵌入在陶瓷基體中的陶瓷纖維的陶瓷基復合材料CMC。纖維包括由MAX相制成的涂層。MAX相涂層能夠直接涂布在纖維的表面上，或例如在額外涂覆層之間。改進了CMC的性質，優(yōu)選的高溫性能。