[发明专利]抗氧化性提高的高温结合涂层

说明书

公开了一种具有高耐蚀性和高抗氧化性并且与热障涂层相容性好的结合涂层。该结合涂层可以是具有附加材料的优化的NiCrAlY材料，其通过用γ/γ′系统取代β相来消除用于氧化的β相的存在性。该结合涂层还可减少那些对系统的机械和氧化性能有害的相的存在性，例如σ相和BCC铬相。该结合涂层还可具有比常规结合涂层高约400摄氏度的γ/γ′转化温度，这能够降低局部应力。

技术领域

本发明涉及结合涂层，更特别地涉及被设计用来保护形成适用于燃气涡轮发动机的组件的镍基或钴基材料的结合涂层。

背景技术

由于燃气涡轮发动机热气路径内存在的高温环境，置于其内的组件通常由镍基或钴基材料制成。这些材料在强度上得到优化，而在较高温度下通常无法承受氧化和腐蚀。因而，这些材料必须借助涂层来抗氧化，这些涂层通常由MCrAlY以及其它富铝涂层制成。这样的涂层可用于抗氧化和腐蚀，以及用作热障涂层(TBC)系统的结合涂层。在TBC系统中，MCrAlY涂层保护其下的材料免于暴露在热气体下，并且提供将TBC系统结合到组件的机制。通常在不断提高的内部热气路径温度下运行的涡轮发动机面临导致热障涂层散裂的涂层失效的倾向更高。因而，需要改进能够经受较高温度环境且结合涂层不易劣化的涂层，且需要提高TBC的抗散裂能力。

发明内容

本申请涉及具有高耐蚀性和高抗氧化性并且与热障涂层相容性好的结合涂层。该结合涂层可以是具有附加材料的优化的NiCrAlY材料，其通过用γ/γ′系统取代β相来消除用于氧化的β相的存在性。该结合涂层还可以减少那些对系统的机械和氧化性能有害的相的存在性，例如σ相和BCC铬相。该结合涂层还可以具有比常规结合涂层高约400摄氏度的γ/γ′转化温度，这能够降低局部应力。

用于燃气涡轮发动机的该结合涂层可以由包括但不局限于铝、铬、钽、铁、钇和钕的材料制成。在至少一个实施方式中，结合涂层可以由重量百分比计7.75％的铝、重量百分比计0％的钴、重量百分比计14.4％的铬、重量百分比计6％的钽、重量百分比计2.7％的铁、重量百分比计0.3％的钇和重量百分比计0.03％的钕组成。

保护燃气涡轮发动机的组件免受在该燃气涡轮发动机的热气路径内存在的高温的方法可以包括向组件涂覆该结合涂层。可将该结合涂层设置在该组件与一个或多个热障涂层(TBC)之间。该方法可以包括提供由包括但不限于铝、铬、钽、铁、钇和钕的材料制成的结合涂层材料。在至少一个实施方式中，该结合涂层可以由重量百分比计7.75％的铝、重量百分比计0％的钴、重量百分比计14.4％的铬、重量百分比计6％的钽、重量百分比计2.7％的铁、重量百分比计0.3％的钇和重量百分比计0.03％的钕制成。该方法还可以包括向该燃气涡轮组件涂覆该结合涂层。可以通过高速氧燃料处理、通过空气等离子体喷涂处理、通过低压等离子体喷涂处理、通过电子束气相沉积处理、通过冷喷涂处理或其它合适方法来涂覆该结合涂层。

该结合涂层的一个优点在于，该结合涂层具有热生长氧化物层的改进的粘附性，并具有强化的TBC抗散裂性。

该结合涂层的另一优点在于，消除有害的σ相的存在性会导致优于传统高铝涂层的提高的机械性能。

下面更详细地描述这些和其它实施方式。

附图说明

结合到说明书中并作为其一部分的附图描述了当前公开的本发明的实施方式，并与说明书一起公开了本发明的主旨。

图1是现有技术的高抗氧化结合涂层的相图。

图2是本发明的结合涂层的相图。

图3是具有该结合涂层和热障涂层的涡轮组件的局部横截面视图。

具体实施方式