[发明专利]镍钴基合金和结合涂层及并入该结合涂层的结合涂覆制品

说明书

技术领域

本文中公开的主题涉及适合在高温环境中使用的金属合金组合物，并且更特别地，涉及适合在高温环境中用作制品或结合涂层材料以提供保护而免受氧化和热腐蚀的金属合金组合物。

背景技术

在诸如涡轮发动机的恶劣环境中，金属覆盖覆层和扩散覆层充当用于热障覆层(TBC)的结合覆层(即，MCrAlY和/或铝化物)。覆层保护下方的金属合金基底免受热以及热气体的腐蚀且氧化的环境。TBC提供在热燃烧气体与金属合金基底之间的热减少屏障，并且可防止、缓和或者减小潜热、腐蚀和/或氧化引起的对基底的破坏。

MCrAlY合金为高温覆层族，其中，M从铁、镍和钴中的一个或它们的组合选择；Cr为铬；Al为铝；并且Y为钇。有时，诸如镧(La)或钪(Sc)的其他的稀土元素代替Y。这些MCrAlY覆层通常具有合金微观结构中的γ相和β相。诸如Si、Hf、Pd和Pt的各种合金元素添加于γ/βMCrAlY合金，以提高抗氧化性和/或抗热腐蚀性，但这可导致结合涂层材料的应变容限的减小，并且可造成在其中使用它们的覆层系统(特别是包括TBC的覆层系统)的剥落寿命的缩短。

存在基于γ相和γ'相合金微观结构的另一类覆盖MCrAlY覆层。γ和γ'MCrAlY覆层的优点在于，它们具有与下方的涡轮制品的超级合金的较小热膨胀失配，并且γ'加强材料，从而造成对热疲劳的相对高的抵抗性。因为热疲劳是在升高的温度下操作的涡轮叶片的退化的主要模式，所以这些结合覆层中的抗高热疲劳性是非常合乎需要的。虽然这些覆层是合乎需要的，但是它们大体具有操作使用期限，其由覆层保持(或避免损耗)诸如铝和铬的元素的能力确定，该元素对保持保护氧化物而言是必需的，并且防止TBC覆层和并入它们的保护覆层系统的剥落。

因此，存在提供结合涂层材料的需要，该结合涂层材料提高在其中使用它们的保护覆层系统(特别是使用TBC的保护覆层系统)的抗剥落性。

发明内容

根据一个方面，在示例性实施例中，公开一种抗高温氧化和抗热腐蚀的MCrAlX合金。按合金的重量计，合金包括：包括至少大约30%的量的镍的M，和包括从大约0.005%到大约0.19%的钇的X。

根据另一个示例性实施例，公开一种涂覆制品。制品包括具有表面的基底。制品还包括布置在表面上的结合涂层，结合涂层包括抗高温氧化和抗热腐蚀的MCrAlX合金，其中，按合金的重量计，M包括至少大约30%的镍，并且X包括大约0.005%到大约0.19%的钇。

这些和其他的优点和特征从结合附图进行的下列描述将变得更加显而易见。

附图说明

被认为是本发明的主题被特别地指出，并且在说明书的结尾处的权利要求中被清楚地要求权利。本发明的前述和其他的特征和优点从结合附图进行的下列详细描述是显而易见的，在该附图中：

图1是本文中公开的制品的示例性实施例的示意截面图；

图2是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的示例性实施例的表面区域的截面图；

图3是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第二示例性实施例；

图4是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第三示例性实施例；

图5是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第四示例性实施例；

图6是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第五示例性实施例；

图7是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第六示例性实施例；

图8是在周期小时内测量的熔炉周期测试(FCT)寿命的图，本文中公开的结合涂层合金的示例性实施例以及两种可比较的结合涂层合金在该周期小时内以2000℉/20小时停留时间剥落；

图9是在周期小时内测量的FCT寿命的图，本文中公开的结合涂层合金的示例性实施例以及两种可比较的结合涂层合金在该周期小时内以2000℉/45分钟停留时间剥落；以及

图10是用于本文中公开的结合涂层合金的示例性实施例以及两种可比较的结合涂层合金的、测量为在裂纹开裂时的应变的百分比的应变容限的图。

详细描述参考附图借助于实例说明本发明的实施例以及优点和特征。

部件列表

1—涡轮发动机

10—构件

18—气体流动路径

30—表面

50—涡轮叶片

52—喷嘴

54—护罩