[發(fā)明專利]具有改進的涂層系統(tǒng)的物件及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710109332.7
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN107288691B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B.A.納加拉;S.R.S.S.阿達維克拉努;M.S.喬姆卡
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F01D25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳俊;安文森

提供一種用于將涂層形成在翼型件(12)的表面(13)上的方法，其中翼型件(12)具有前緣(22)、后緣(24)、壓力側(cè)(26)，以及吸入側(cè)(28)。該方法可包括將鉑族金屬層(30)沿著后緣(24)的至少一部分形成在翼型件(12)的表面(13)上，以及將鋁化物涂層(34)形成在前緣(22)、后緣(24)、壓力側(cè)(26)以及吸入側(cè)(28)的翼型件(12)的表面(13)之上。前緣(22)可大致沒有任何鉑族金屬。該方法還可包括在形成鋁化物涂層(34)之前，將粘結(jié)涂層(32)沿著前緣(22)形成在翼型件(12)的表面(13)上，以及在形成鋁化物涂層(34)之后，將熱障涂層(36)形成在粘結(jié)涂層(32)之上。一種方法還大體上提供用于修復(fù)翼型件(12)的表面(13)上的涂層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及物件上的保護涂層，并且更具體而言，涉及具有翼型件的飛行器燃氣渦輪構(gòu)件上的鋁化物和鉑族金屬鋁化物涂層。

背景技術(shù)

在飛行器燃氣渦輪(噴氣)發(fā)動機中，空氣抽吸到發(fā)動機的前部中，由軸安裝的壓縮機壓縮，并且與燃料混合。混合物燃燒，并且所得的熱燃燒氣體穿過安裝在相同軸上的渦輪。氣體流通過接觸渦輪葉片的翼型件部分來使渦輪轉(zhuǎn)動，這使軸轉(zhuǎn)動并且將功率提供至壓縮機。熱排出氣體從發(fā)動機的后部流動，向前驅(qū)動其和飛行器。

渦輪氣體越熱，噴氣發(fā)動機的操作越有效。因此，存在升高渦輪操作溫度的動機。然而，渦輪氣體的最高溫度通常由用于制作渦輪的渦輪導(dǎo)葉和渦輪葉片的材料限制。在當(dāng)前發(fā)動機中，渦輪導(dǎo)葉和葉片由可在高達大約1900°F到2100°F的溫度下操作的鎳基或鈷基超級合金制成。

許多途徑用于提高渦輪葉片和導(dǎo)葉的翼型件的操作溫度限制和操作壽命。改進材料本身的成分和處理。物件可形成為定向的單晶，以利用在某些結(jié)晶方向上觀察到的優(yōu)異的特性。使用物理冷卻技術(shù)。例如，內(nèi)部冷卻通道可設(shè)在構(gòu)件內(nèi)，并且較冷的空氣在發(fā)動機操作期間被迫穿過通道。

在另一途徑中，保護層施加于渦輪葉片或渦輪導(dǎo)葉構(gòu)件的翼型件，其用作基底。鋁化物和鋁化鉑層在當(dāng)前已知的擴散保護層之中。保護層保護基底免受來自熱的、高度腐蝕性的燃燒氣體的環(huán)境損壞。該保護層(不具有上置的陶瓷層)在中溫應(yīng)用中為有用的。對于較高溫度應(yīng)用，陶瓷熱障涂層可施加成置于保護層上面，以形成熱障涂層(TBC)系統(tǒng)。陶瓷熱障涂層將構(gòu)件與排出氣體隔離，容許排出氣體比將另外在基底的特別材料和制作過程的情況下可能的更熱。

即使利用這些保護技術(shù)，但仍存在克服延長渦輪葉片構(gòu)件的操作工作溫度和操作壽命的問題。例如，觀察到翼型件的一些部分由于低循環(huán)疲勞而過早失效，其中翼型件的該部分在升高的溫度下經(jīng)受重復(fù)的、相對大的應(yīng)變循環(huán)。存在對克服此類問題，同時保持可用保護技術(shù)的益處的途徑的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的和優(yōu)點將在以下描述中部分地闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發(fā)明的實踐學(xué)習(xí)。

一種方法大體上提供用于將涂層形成在具有前緣、后緣、壓力側(cè)以及吸入側(cè)的翼型件的表面上。在一個實施例中，該方法包括將鉑族金屬層沿著后緣的至少一部分形成在翼型件的表面上，以及將鋁化物涂層形成在前緣、后緣、壓力側(cè)以及吸入側(cè)的翼型件的表面之上。例如，前緣可大致沒有任何鉑族金屬。

在一個特定實施例中，將鉑族金屬層沿著后緣形成在翼型件的表面上可經(jīng)由掩蔽前緣、壓力側(cè)的至少一部分以及吸入側(cè)的至少一部分以限定掩蔽的區(qū)域并且使后緣的至少一部分限定未掩蔽的區(qū)域；使未掩蔽區(qū)域利用鉑族金屬電鍍；并且此后，除去掩蔽部以使置于掩蔽的區(qū)域下面的表面大致沒有鉑族金屬來完成。

在一個實施例中，該方法還可包括在形成鋁化物涂層之前，將粘結(jié)涂層沿著前緣形成在翼型件的表面上，使得粘結(jié)涂層僅在沒有鉑的區(qū)域中形成在翼型件的表面上。該方法還可包括在某些實施例中，在形成鋁化物涂層之后，將熱障涂層形成在粘結(jié)涂層之上。