[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

说明书

本发明涉及燃气涡轮机部件和用于制造这种燃气涡轮机部件的方法。所述燃气涡轮机部件，其尤其暴露于燃气涡轮机内的高温和离心力，具有由金属和称为MAX相的三元陶瓷构成的结构，MAX相具有分子式M_n+1AX_n，其中n=1、2、或3，M是前过渡金属诸如Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Sc、Ta，并且A是A族元素诸如Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl、Pb，并且X是C和/或N，其中M在40‑60 at‑%范围内，A在10‑30 at‑%范围内并且X在20‑40 at‑%范围内，因此M+A+X在80‑100%范围内，以及0‑20%是上面没有列出且由于杂质或氧化引入的其他元素。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮机的技术。本发明涉及燃气涡轮机部件。

本发明进一步涉及用于制造这种燃气涡轮机部件的方法。

背景技术

如今，高效燃气涡轮机在非常高的热气体温度下操作。用于热燃气涡轮机部件的实际材料是密度为大约8 g/cm³的镍超合金。该相对高的密度在各种转子部件（例如叶片）上产生高的离心力。当燃气涡轮机变得更大时，该问题变得更严重。

另一方面，所谓的MAX相的三元陶瓷是已知的，其能够具有大约4 g/cm³的低密度。

该材料的详情例如公开在M. Radovic和M. W. Barsoum的下述文章中：MAXphases: Bridging the gap between metals and ceramics, American CeramicSociety Bulletin, Vol. 92, Nr. 3, p. 20-27（2013年4月）。

文献US 2010/0055492 A1公开了包括具有分子式M_n+1AX_n的MAX相材料和金属成分的合成物，其中，M是前过渡金属，A是A族元素，X是C和N中的一者或两者，并且n=1-3，其中，MAX相材料限定多个孔；并且所述金属成分包括低熔点金属，其中，该金属占据所述孔中的至少一些。还公开了一种方法，其包括：提供多孔坯体，该坯体包括具有分子式M_n+1AX_n的颗粒材料，其中，M是前过渡金属，A是A族元素，X是C和N中的一者或两者，并且n=1-3；以及用低熔点金属渗透坯体的至少一些孔，从而提供复合材料。

在过去，已经考虑在燃气涡轮机的技术领域中使用MAX相。

文献US 8,192,850 B2公开了包括燃烧涡轮机构件基底和在燃烧涡轮机构件基底上的粘结涂层的燃烧涡轮机构件。粘结涂层可包括M_n+1AX_n（n=1、2、3），其中，M选自元素周期表的IIIB、IVB、VB、VIB和VII族及其混合物，其中，A选自元素周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族及其混合物，并且其中，X包括碳和氮中的至少一者。热障涂层可在粘结涂层上。

文献WO 2014/149097 A2公开了包括具有翼型部分和尖端的涡轮发动机构件的涡轮发动机系统，该涡轮发动机构件具有结合到尖端的MAXMET复合材料。MAXMET复合材料具有在金属基体中的MAX相。

文献WO 2014/143266 A1描述了用于燃气涡轮发动机的抗振风扇导叶。风扇导叶包括由MAXMET复合材料制成的振动阻尼构件。阻尼构件可以是覆盖风扇导叶主体的一些或全部的盖子。替代性地，风扇导叶主体的部分或整个叶主体可由MAXMET复合材料制成。该公开利用MAXMET复合材料在循环弹性变形期间展现的超高、完全可逆、非线性弹性滞后行为以便阻尼振动。

文献EP 2 905 271 A1涉及包括嵌入在陶瓷基体中的陶瓷纤维的陶瓷基复合材料CMC。纤维包括由MAX相制成的涂层。MAX相涂层能够直接涂布在纤维的表面上，或例如在额外涂覆层之间。改进了CMC的性质，优选的高温性能。

发明内容