[發明專利]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

• 申請號: 201610994411.6
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106947902B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（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;C04B41/51;C04B41/00;C04B35/645;C04B35/56;F01D5/14;F01D5/28;F01D25/00;B22F3/15;C23C4/134;C23C4/129
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳超;胡斌

1.一種燃氣渦輪機部件，其暴露于燃氣渦輪機內的高溫和離心力，其特征在于，所述燃氣渦輪機部件具有由金屬和被稱為MAX相的三元陶瓷構成的結構，所述MAX相具有分子式M_n+1AX_n，其中，n=1、2、或3，M是前過渡金屬，并且A是A族元素，并且X是C和/或N，因此M在40-60 at-%的范圍內，A在10-30 at-%的范圍內并且X在20-40 at-%的范圍內，并且因此M+A+X在80-100at-%的范圍內，以及0-20at-%是上面沒有列出且由于雜質或氧化引入的其他元素;

其中所述燃氣渦輪機部件具有包括一個或多個腔的中空金屬結構，所述腔填充有所述MAX相材料。

2.如權利要求1所述的燃氣渦輪機部件，其特征在于，所述MAX相是單相Ti₂AlC或兩相Ti₂AlC和Ti₃AlC₂的合成物，其中，所述Ti₂AlC相的范圍是60-95%。

3.如權利要求1所述的燃氣渦輪機部件，其特征在于，所述MAX相是單相Ti₃SiC₂或兩相Ti₃SiC₂和Ti₄SiC₃的合成物，其中，所述Ti₃SiC₂相的范圍是60-95%。

4.如權利要求1所述的燃氣渦輪機部件，其特征在于，所述MAX相是兩個主相Ti₃SiC₂和Ti₂AlC的混合物，其中，所述Ti₃SiC₂相的范圍是40-90%，并且因此兩個MAX相在50-100%的范圍內，以及0-20%是其他MAX相或元素。

5.如權利要求1所述的燃氣渦輪機部件，其特征在于，所述金屬是Ni或Co基超合金，或者屬于合成物MCrAlYX，其中，M表示Ni、Co或Fe，并且X表示少于20at-%的其他元素。

6.一種用于制造如權利要求1所述的燃氣渦輪機部件的方法，其包括如下步驟：

a）提供適合于在燃氣渦輪機環境中使用的金屬；

b）提供被稱為MAX相的三元陶瓷，所述MAX相具有分子式M_n+1AX_n，其中，n=1、2、或3，M是前過渡金屬，并且A是A族元素，并且X是C和/或N，因此 M在40-60 at-%的范圍內，A在10-30at-%的范圍內并且X在20-40 at-%的范圍內，并且因此M+A+X在80-100at-%的范圍內，以及0-20at-%是上面沒有列出且由于雜質或氧化引入的其他元素；以及

c）通過粉末技術工藝和/或噴涂方法結合所述金屬和所述MAX相以構造所述燃氣渦輪機部件；

其中所述燃氣渦輪機部件具有包括一個或多個腔的中空金屬結構，在步驟c）中，用所述MAX相材料填充所述腔。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述金屬是Ni或Co基超合金或MCrAlYX，其中，M表示Ni、Co或Fe，并且X表示少于20at-%的其他元素。

8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述燃氣渦輪機部件在步驟c）之后進行熱處理或熱等靜壓過程。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述HIP或熱處理過程在比所述金屬和MAX相的熔點更低的溫度下完成以便在高溫下致密化和/或應力松弛。

10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，對所述中空金屬結構進行預氧化以形成薄TGO，從而避免氧化和與所述MAX相的相互擴散。

11.如權利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟c）中，所述金屬的中空金屬結構填充有MAX相和金屬粉末的混合物，其中，所述MAX相占50-100 %wt，并且所述金屬粉末具有比所述MAX相和所述中空金屬結構更低的熔點。