[发明专利]经涂布的部件和涡轮部件、及其形成方法

说明书

本发明提供了经涂布的部件及其形成方法。经涂布的部件可包括具有表面的基材、在基材的表面上的硅基粘结涂层和在硅基粘结涂层上的EBC。硅基粘结涂层可包括被包含在耐火相中的硅相。当熔融时，硅相被包含在耐火相中并位于基材的表面和环境屏障涂层的内表面之间。在特定实施例中，此类经涂布的部件可为涡轮部件。

技术领域

本发明一般涉及与陶瓷部件上的环境屏障涂层一起使用的粘结涂层，连同它们的形成和使用方法。

背景技术

持续努力获得燃气涡轮发动机的较高操作温度以便改进其效率。然而，随着操作温度增加，发动机的部件的耐高温性必须相应地增加。已通过铁、镍和钴类超合金配制物达成高温能力的显著进步。但对于由超合金构成的多数热气体路径部件，可使用热屏障涂层(thermal barrier coating，TBC)来隔绝所述部件并且可维持载荷承载合金与涂层表面之间明显的温度差，因此限制结构部件的热暴露。

虽然已发现超合金广泛用于在整个燃气涡轮发动机中并且尤其是在较高温度部段中使用的部件，但已提出替代的较轻重量的基材材料，例如陶瓷基质复合物(ceramicmatrix composite，CMC)材料。CMC和单片陶瓷部件可涂布有环境屏障涂层(environmentalbarrier coating，EBC)以保护其免受高温发动机部段的苛刻环境。EBC可提供致密的气密密封件以免受热燃烧环境中的腐蚀性气体。

碳化硅和氮化硅陶瓷经历干燥高温环境中的氧化。此氧化在材料表面上产生钝态氧化硅垢。在例如涡轮发动机等含有水汽的潮湿高温环境中，归因于形成钝态氧化硅垢以及后续氧化硅转化成气态氢氧化硅而发生氧化和凹陷。为了防止在潮湿高温环境中凹陷，将环境屏障涂层(EBC)沉积到碳化硅和氮化硅材料上。

目前，EBC材料由稀土硅酸盐化合物制成。这些材料密封了水汽，从而防止其到达碳化硅或氮化硅表面上的氧化硅垢，进而防止凹陷。然而，此类材料无法防止氧气渗透，这将造成下方基材氧化。基材的氧化产生钝态氧化硅垢，连同含碳或一氧化二氮气体的释放。含碳(即CO、CO₂)或含氮(即NO、NO₂等)氧化物气体不能通过致密的EBC逸出，并且因此形成气泡。迄今为止，硅粘结涂层的使用已成为这种起泡问题的解决方案。硅粘结涂层提供氧化(在EBC下方形成钝态氧化硅层)而不释放气态副产物的层。

然而，硅粘结涂层的存在限制了EBC的操作的上限温度，因为金属硅的熔点相对较低。在使用中，硅粘结涂层在约1414℃(这是金属硅的熔点)的涂布温度下熔融。高于这些熔融温度，硅粘结涂层可从下面的基材分层，有效地去除其上的粘结层和EBC。因此，期望改善EBC中的硅粘结涂层的性质，以实现EBC的更高操作温度限制。

发明内容

本发明的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实施而得知。

本发明一般提供了经涂布的部件，连同其形成方法。在一个实施例中，经涂布的部件包括具有表面的基材、在基材的表面上的硅基粘结涂层和在硅基粘结涂层上的EBC。硅基粘结涂层包括在耐火相中包含的硅相。当熔融时，硅相包含在耐火相中并在基材的表面和环境屏障涂层的内表面之间。在特定实施例中，此类经涂布的部件可为涡轮部件。

本发明一般提供了用于形成经涂布的部件的方法。在一个实施例中，该方法包括在基材的表面上形成硅基粘结涂层，并且在硅基粘结涂层上形成环境屏障涂层，使得硅相。硅基粘结涂层包括在耐火相中包含的硅相，并且当熔融时，包含在基材的表面和环境屏障涂层的内表面之间的耐火相中。

技术方案1.一种经涂布的部件，所述经涂布的部件包括：

具有表面的基材；

在所述基材的表面上的硅基粘结涂层，其中所述硅基粘结涂层包括被包含在耐火相中的硅相；和