[發明專利]涂覆有抵抗CMAS的組合物的、開裂受控的部件以及相應的處理方法

有效

• 申請號: 201880087996.0
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN111670294B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 盧克·比安基;奧勒里安·朱莉婭;安德魯·休伯特·路易斯·馬利;B·D·R·J·伯納德
• 申請（專利權）人: 賽峰集團
• 主分類號: F01D5/28
• 分類號: F01D5/28;C04B41/52;F01D25/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 孟媛;李雪

本發明涉及一種渦輪機部件，其包括由金屬材料或復合材料構成的基材，并且還包括用于抵抗CMAS型化合物滲入的保護涂層，該涂層至少部分地覆蓋基材的表面，保護涂層包括多個基本層，該多個基本層包括第一組件的基本層的基本層，該第一組件的基本層的基本層被插入在第二組件的基本層的基本層之間，第一組件的每個基本層和第二組件的每個基本層包括抗CMAS化合物，并且第一組件的基本層與第二組件的基本層之間的每個接觸區域形成界面，該界面有利于裂縫沿著所述界面擴展。

技術領域

本發明涉及一種渦輪機部件，諸如高壓渦輪葉片或燃燒室壁。

背景技術

在渦輪噴氣發動機中，由燃燒室產生的排放氣體可以達到超過1200℃或者甚至1600℃的高溫。與這些排放氣體接觸的渦輪噴氣發動機的部件必須能夠在這些高溫下維持其機械性能。特別地，高壓渦輪或HPT的組件必須受到保護以防止表面溫度的過度升高，以便保證其功能完整性并限制氧化和腐蝕。

已知的是，以“超合金”制造渦輪噴氣發動機的某些部件。超合金是高強度金屬合金的族，其可以在相對接近其熔點的溫度(通常是其熔化溫度的0.7倍至0.8倍)下工作。由陶瓷基質復合物或CMC制造部件也是已知的。

已知的是，利用作為熱屏障和/或環境屏障的涂層對由所述材料制成的部件的表面進行覆蓋。

熱或環境屏障通常包括：絕熱層，該絕熱層的功能是限制經涂覆的組件的表面溫度；以及保護層，以保護基材免受氧化和/或腐蝕。陶瓷層通常覆蓋保護層。舉例來說，絕熱層可以由氧化釔化氧化鋯制成。

可以在保護層之前沉積金屬涂層，并且可以通過對金屬涂層進行氧化來形成保護層。金屬涂層在超合金基材的表面與保護層之間提供粘結：金屬涂層有時被稱為“粘結涂層”。

另外，可以在沉積絕熱層之前使保護層預氧化，以形成通常被稱為熱生長氧化物(TGO)的致密的氧化鋁層，以促進絕熱層的粘附力并增強抗氧化和腐蝕的保護功能。

在渦輪機部件的整個運作周期中，確保熱屏障和環境屏障的使用壽命令人滿意是至關重要的。這種使用壽命一方面尤其取決于屏障對于熱循環的抗性，另一方面取決于屏障對于環境侵略(諸如侵蝕和腐蝕)的抗性。在存在富含二氧化硅型無機化合物的顆粒的情況下，或如果位于富含通常稱為CMAS的化合物(特別是包含鈣、鎂、鋁和硅的氧化物)的大氣中，則熱屏障或環境屏障可能會快速地降解。CMAS可能會在熔融狀態下滲入熱屏障或環境屏障中，特別是滲入形成在屏障層的內部體積中的裂縫中。一旦滲入，CMAS化合物的顆粒就可能導致屏障部分地化學溶解，或者CMAS化合物的顆粒可能在屏障內變硬并且降低熱屏障或環境屏障的機械強度性能。

為了防止諸如為CMAS化合物的高溫液態污染物滲透到涂層中，已知的是，抗CMAS沉積物會通過抗CMAS沉積物與CMAS化合物的化學物類之間的自發化學反應來促進緊密的屏障層形成在經涂覆部件的表面上。由此形成的緊密的屏障層阻擋了熔融的CMAS化合物在待保護的部件內的前進。這種抗CMAS沉積物可以直接施加在基材上以形成完整的熱屏障或環境屏障，或者可以施加在功能化層中。于是，抗CMAS沉積物與CMAS化合物之間的反應動力學與涂層內、特別是涂層中的裂縫內的CMAS化合物的滲透動力學相競爭。

然而，當待保護的部件出現橫向裂縫時，抗CMAS沉積物的有效性就會降低。