[发明专利]用于形成氧化物弥散强化涂层的方法

说明书

发明领域

本发明主要涉及用于金属基底的保护性涂层，更具体地讲，涉及用于在金属基底上形成氧化物弥散强化涂层的方法。

发明背景

在燃气轮机内的操作环境为热和化学两方面不友好的。例如，在燃气轮机内的操作温度依所使用的燃气轮机类型而定可在约1200°F-约2200°F(约650℃-约1200℃)范围内。与燃气轮机氧化环境结合的这样的高温通常使得需要在涡轮机内使用含镍或含钴特殊合金，该合金具有高抗氧化性，并且因此具有可接受的工作寿命。因此，燃气轮机元件通常由镍合金钢、镍基或钴基超合金或者其它特殊合金形成。

在这类特殊合金高温性能方面的显著进展已经通过使用能够保护合金免于氧化、热腐蚀等的抗氧化环境涂层得到实现。例如，热障涂层(TBC)系统通常用于涡轮机元件，以在热循环期间将元件与高温隔绝。TBC系统通常包括配置于粘结涂层上的热障涂层，粘结涂层继而施用于形成元件的金属基底上。热障涂层通常包含陶瓷材料比如氧化锆。另外，粘结涂层通常包含被设计以抑制下面基底氧化的抗氧化金属层。

当前的趋势显示，较少精制的燃料正逐渐普遍地用在燃气轮机内。这些较少精制的燃料包括颗粒物质，这些颗粒物质可进入燃气轮机热气体路径，从而碰撞包含在热气体路径中的涡轮机元件。涡轮机元件连续暴露于这样的颗粒物质可导致TBC系统内的涂层侵蚀损伤，从而增大下面金属基底受到氧化和/或热腐蚀的可能性。为了解决这样的侵蚀问题，抗侵蚀的粘结涂层已经得到开发。然而，这些抗侵蚀的粘结涂层通常通过增大涂层中所使用的硬颗粒(例如碳化钨、碳化钛和金刚石氮化硼)大小和体积百分数形成。结果，必须减小涂层中的氧化物-形成组分的体积百分数，从而减少涂层的整体环境保护性。

因此，用于形成提供抗侵蚀性而不牺牲环境保护性的氧化物弥散强化涂层的方法将在技术上受到欢迎。

发明简述

本发明的各方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或者可自描述显而易见，或者可通过本发明实践获知。

在一个方面，本主题公开了用于在金属基底上形成氧化物弥散强化涂层的方法。该方法主要包括粉碎MCrAlY合金颗粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中的至少约25％(体积)的MCrAlY合金颗粒具有少于约5μm的粒度。另外，该方法包括将富氧粉末施用于金属基底以形成涂层和加热富氧粉末以沉淀涂层中的氧化物弥散体(dispersoid)。

在另一个方面，本主题公开了用于在金属基底上形成氧化物弥散强化涂层的方法。该方法主要包括粉碎MCrAlY合金颗粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中的至少约25％(体积)的MCrAlY合金颗粒具有少于约5μm的粒度。另外，该方法包括将富氧粉末与粗(coarse)MCrAlY合金颗粒混合以形成富氧粉末混合物，将富氧粉末混合物施用于金属基底以形成涂层，和加热富氧粉末混合物以沉淀涂层中的氧化物弥散体。

本发明的这些和其它特征、方面和优点参照以下描述和附加权利要求将变得更好理解。并入并构成本说明书部分的附图图解本发明的实施方案，并与描述一起用于说明本发明的原理。

附图简述

参照附图，本发明对于本领域普通技术人员的充分和可行的公开，包括其最佳模式，在说明书中得到阐述，其中：

图1图解说明按照本主题的方面，用于在金属基底上形成氧化物弥散强化涂层的方法的一个实施方案的流程图；

图2图解说明涡轮机叶片桶(bucket)一个实施方案的透视图；和

图3图解说明热障涂层系统的横断面视图。

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