[發(fā)明專利]NiCoCrAlY合金、粉末和層體系

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780055060.5
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN109844149A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 阿爾圖羅·弗洛勒斯倫特里亞;阿波夫·賈殷;布麗塔·斯特爾;維爾納·斯塔姆;溫妮·坦
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C23C28/00;C23C26/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

金屬粘合涂層Ni16+/?1％Co15+/?1％Cr8+/?0.5％Al2+/?0.2％Ta0.5+/?0.1％Y：Sicoat 2496形成鈦進入金屬粘合涂層的融合屏障使得基底不會被鈦消耗。

本發(fā)明涉及NiCoCrAlY合金、使用該合金的粉末和層體系。

由于現(xiàn)代燃氣輪機運行中涉及的高溫，來自Ni基或Co基材料的鈦(Ti)擴散到NiCoCrAlY的粘合涂層并且形成尖晶石。這些尖晶石隨后導致粘合涂層的抗蠕變性降低，從而增加失效的可能性。

在較舊的機器的情況下，運行溫度不那么高，并且由鈦尖晶石引起的涂層失效的問題不那么普遍。但是在相對較新的機器的情況下，為了追求實現(xiàn)更高的效率，運行溫度越來越高，并且這個問題可能變得更加普遍。

因此，本發(fā)明的目的是克服上述問題。

該問題通過根據(jù)權(quán)利要求1的合金、根據(jù)權(quán)利要求2的粉末和根據(jù)權(quán)利要求3的層體系來解決。

在從屬權(quán)利要求中列出了進一步的有利的特征，這些特征可以任意地彼此組合以產(chǎn)生進一步的優(yōu)點。

優(yōu)選建議使用雙層粘合涂層體系而不是單個粘合涂層，其中頂層由常用的金屬涂層材料制成，而底層由新開發(fā)的涂層材料制成，該新開發(fā)的涂層材料富含鎳(Ni)并且具有減少量的鈷(Co)，因為鈷(Co)通過使γ'態(tài)不穩(wěn)定而促進尖晶石的形成。

新開發(fā)的第一層NiCoCrAlY合金涂層包括γ和γ'體系，其中γ'態(tài)具有低于25原子％的(Al、Ta)，但是具有非常高的γ/γ'轉(zhuǎn)變溫度。

鈦(Ti)將被捕獲，因為形成Ni₃Ti的自由能比形成Ni₃Al的自由能更負，并且其將優(yōu)選形成。因此，鈦(Ti)無法擴散到上面的粘合涂層以形成尖晶石。

合金或新的第一層涂層的組成是(以重量％計)：

16.0％+/-10％Co

15.0％+/-10％Cr

8.0％+/-10％Al

2.0％+/-10％Ta

0.5％+/-10％Y

基體鎳(Ni)。

+/-10％須被視為相對的，例如2％+/-10％意指1.8％至2.2％。

本發(fā)明的一個步驟是在粘合涂層中添加另一金屬層，形成雙層粘合涂層體系。本發(fā)明預期使得渦輪機的效率提高，因為在鈦(Ti)引起涂層失效的可能性更小的情況下葉片將能夠承受更高的溫度。

附圖示出了層體系1。

層體系1包括：至少基底4；至少一個金屬粘合涂層7′、7″；和最外部的陶瓷層10。

金屬基底4優(yōu)選為基于鎳或鈷的超級合金，所述超級合金用于渦輪機部件特別是渦輪機葉片，尤其特別地用于燃氣渦輪機。

金屬粘合涂層7′直接存在于該金屬基底4上，所述金屬粘合涂層7′針對金屬基底和用于優(yōu)選使用的最外部陶瓷層10的粘合涂層起抗氧化性和耐腐蝕性的作用。

該金屬粘合涂層7′優(yōu)選為NiCoCrAlY合金，并且也可以是由本發(fā)明的合金制成的單個層。

在本發(fā)明的另一個實施方案中，存在雙層金屬NiCoCrAlY層7′、7″，其中下面的根據(jù)本發(fā)明的合金的金屬層7′和頂部的另外的但不同的NiCoCrAlY合金7″。

對于頂層7″，優(yōu)選使用如下另外的涂層(以重量％計)：

Ni-(24-26)Co-(11-14)Cr-(10-12)Al-(0.1-0.5)Y，