[发明专利]燃气涡轮机部件和用于制造这种燃气涡轮机部件的方法

权利要求书

1.一种燃气涡轮机部件，其暴露于燃气涡轮机内的高温和离心力，其特征在于，所述燃气涡轮机部件具有由金属和被称为MAX相的三元陶瓷构成的结构，所述MAX相具有分子式M_n+1AX_n，其中，n=1、2、或3，M是前过渡金属，并且A是A族元素，并且X是C和/或N，因此M在40-60 at-%的范围内，A在10-30 at-%的范围内并且X在20-40 at-%的范围内，并且因此M+A+X在80-100at-%的范围内，以及0-20at-%是上面没有列出且由于杂质或氧化引入的其他元素;

其中所述燃气涡轮机部件具有包括一个或多个腔的中空金属结构，所述腔填充有所述MAX相材料。

2.如权利要求1所述的燃气涡轮机部件，其特征在于，所述MAX相是单相Ti₂AlC或两相Ti₂AlC和Ti₃AlC₂的合成物，其中，所述Ti₂AlC相的范围是60-95%。

3.如权利要求1所述的燃气涡轮机部件，其特征在于，所述MAX相是单相Ti₃SiC₂或两相Ti₃SiC₂和Ti₄SiC₃的合成物，其中，所述Ti₃SiC₂相的范围是60-95%。

4.如权利要求1所述的燃气涡轮机部件，其特征在于，所述MAX相是两个主相Ti₃SiC₂和Ti₂AlC的混合物，其中，所述Ti₃SiC₂相的范围是40-90%，并且因此两个MAX相在50-100%的范围内，以及0-20%是其他MAX相或元素。

5.如权利要求1所述的燃气涡轮机部件，其特征在于，所述金属是Ni或Co基超合金，或者属于合成物MCrAlYX，其中，M表示Ni、Co或Fe，并且X表示少于20at-%的其他元素。

6.一种用于制造如权利要求1所述的燃气涡轮机部件的方法，其包括如下步骤：

a）提供适合于在燃气涡轮机环境中使用的金属；

b）提供被称为MAX相的三元陶瓷，所述MAX相具有分子式M_n+1AX_n，其中，n=1、2、或3，M是前过渡金属，并且A是A族元素，并且X是C和/或N，因此 M在40-60 at-%的范围内，A在10-30at-%的范围内并且X在20-40 at-%的范围内，并且因此M+A+X在80-100at-%的范围内，以及0-20at-%是上面没有列出且由于杂质或氧化引入的其他元素；以及

c）通过粉末技术工艺和/或喷涂方法结合所述金属和所述MAX相以构造所述燃气涡轮机部件；

其中所述燃气涡轮机部件具有包括一个或多个腔的中空金属结构，在步骤c）中，用所述MAX相材料填充所述腔。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属是Ni或Co基超合金或MCrAlYX，其中，M表示Ni、Co或Fe，并且X表示少于20at-%的其他元素。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮机部件在步骤c）之后进行热处理或热等静压过程。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述HIP或热处理过程在比所述金属和MAX相的熔点更低的温度下完成以便在高温下致密化和/或应力松弛。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述中空金属结构进行预氧化以形成薄TGO，从而避免氧化和与所述MAX相的相互扩散。

11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤c）中，所述金属的中空金属结构填充有MAX相和金属粉末的混合物，其中，所述MAX相占50-100 %wt，并且所述金属粉末具有比所述MAX相和所述中空金属结构更低的熔点。