[发明专利]具有改进的涂层系统的翼型件及其形成方法

说明书

提供了一种用于超合金部件表面的涂层系统。该涂层系统在超合金部件的表面上包括MCrAlY涂层，其中M是Ni、Fe、Co或其组合。MCrAlY涂层总体上具有比超合金部件更高的铬含量。MCrAlY涂层还包括铂族金属铝化物扩散层。MCrAlY涂层包括Re、Ta或其混合物。还提供了用于在超合金部件的表面上形成涂层系统的方法。

发明领域

本发明总体上涉及部件上的保护涂层，更具体地，涉及具有翼型件的燃气涡轮部件上的MCrAlY和铂族金属铝化物涂层。

发明背景

在燃气涡轮发动机中，空气被吸入发动机的前部，由轴装压缩机压缩，并与燃料混合。混合物燃烧，且产生的热燃烧气体通过安装在同一轴上的涡轮。气流通过接触涡轮桨叶(turbine blade)的翼型件部分来转动涡轮，涡轮桨叶的翼型件部分转动轴并向压缩机提供动力。涡轮气体越热，发动机的工作效率越高。因此，存在提高涡轮工作温度的动机。然而，涡轮气体的最高温度通常受到用于制造涡轮的涡轮叶片(turbine vane)和涡轮桨叶的材料的限制。

保护层被施加于充当基材的涡轮桨叶或涡轮叶片部件的翼型件。目前已知的扩散保护层包括铝化物和铂铝化物层。保护层保护基材免受来自热的高腐蚀性燃烧气体的环境损害。该保护层没有覆盖的陶瓷层，可用于中温应用。对于更高温度的应用，可以施加陶瓷热障涂层覆盖保护层，以形成热障涂层(TBC)系统。陶瓷热障涂层使部件与废气隔离，允许废气比起利用基材的该特定材料和制造工艺另外可能的更热。

即使使用这些保护技术，在某些工作服务条件下仍然存在要克服的问题，特别是在暴露于与工作环境的盐度相关的苛刻条件的船用涡轮发动机中。

发明简述

本发明的目的和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。

总体上提供用于超合金部件的表面的涂层系统。在一个实施方案中，涂层系统包括在超合金部件表面上的MCrAlY涂层，其中M是Ni、Fe、Co或其组合。MCrAlY涂层通常具有比超合金部件更高的铬含量。MCrAlY涂层还包括铂族金属铝化物扩散层。在一个特定实施方案中，MCrAlY涂层包括Re、Ta或其混合物。

还总体上提供用于在超合金部件的表面上形成涂层系统的方法。在一个实施方案中，该方法包括：在超合金部件的表面上形成MCrAlY层，其中MCrAlY层的铬含量高于超合金部件，并且其中M是Ni、Fe、Co或其组合；在MCrAlY层上形成铂族金属层；将铂族金属层加热至约900℃至约1200℃的处理温度；和在铂族金属层上形成铝化物涂层。

下面更详细地讨论本发明的其他特征和方面。

附图简述

通过参考以下描述并结合附图，可以最好地理解本发明，在附图中：

图1A是部件(例如燃气涡轮发动机的涡轮桨叶)的透视图；

图1B是另一个部件(例如燃气涡轮发动机的喷嘴段)的透视图；

图2是热处理前，部件(例如图1A或图1B的翼型件)表面上的示例性MCrAlY涂层的横截面图；

图3是在热处理和形成TBC之后，包括MCrAlY涂层的示例性涂层系统的横截面图；

图4是在翼型件表面上形成涂层的示例性方法的框图；和

图5是修复翼型件表面上的涂层的示例性方法的框图。

在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。

发明详述