[发明专利]阻碍/取消环境阻隔涂层中的蠕变劣化的复合结合覆层

说明书

联邦政府资助研究的声明

 本发明根据由(美国)能源部给予的编号为DE-FC26-05NT42643的合同在政府的支持下作出。政府对本发明具有某些权利。

技术领域

 本公开涉及燃气涡轮叶片，并且特别涉及用于燃气涡轮叶片的抗蠕变涂层系统。

背景技术

 还可称作为燃气轮机的燃气涡轮为加速气体、从而迫使气体进入燃烧室(其中，加热以便增大气体的体积)的内燃机。膨胀的气体然后被引向涡轮，以便提取由膨胀的气体产生的能量。燃气涡轮具有许多实际的应用，包括用作喷气发动机以及用在工业动力生成系统中。

 在燃气涡轮内加速以及引导气体通常使用转动的叶片来完成。能量的提取典型地通过从燃烧室朝向燃气涡轮叶片(其由通过涡轮叶片而离开燃气涡轮的膨胀的气体的力而旋转) 推动膨胀的气体来完成。由于离开的气体的高温，燃气涡轮叶片必须构造成以便忍受极端操作条件。在许多系统中，使用了复杂的涡轮叶片冷却系统。虽然燃气涡轮叶片一般由金属构成，更多高级的材料现在被用于这样的叶片，诸如陶瓷以及陶瓷基体复合材料。当使用这样的高级材料或者仅仅金属来构造燃气涡轮叶片时，可施加涂层来提供对叶片的附加的保护以及增强的耐热性。

发明内容

 燃气涡轮叶片可具有施加到其表面的结合覆层。结合覆层可包含硅和反应性材料。反应性材料可与在结合层处生成的热生长氧化物(TGO)反应以防止并且取消(reverse)蠕变。一个或多个保护层可施加到结合层。

 公开了一种用于减轻并且防止蠕变的方法。包含硅和反应性材料的结合层可施加到燃气涡轮叶片的表面。反应性材料可与在结合层处生成的热生长氧化物反应以防止并且取消蠕变。一个或多个保护层可施加到结合层。

 当结合附图阅读时，前述概要以及随后的详细描述更好理解。为了说明所要求保护的主题，在附图中示出了说明不同实施例的示例；尽管如此，本发明不限于特定的系统和公开的方法。

附图说明

 当参考附图阅读随后的详细描述时，本主题的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解，其中：

 图1为施加到叶片表面的涂层的非限制性的示例。

 图2为施加到叶片表面的涂层的另一个非限制性的示例以及可能产生的蠕变。

 图3为施加到叶片表面的、包括结合覆层的涂层的非限制性的示例，涂层包括钛粒子。

 图4为施加到叶片表面的、包括结合覆层的涂层的另一个非限制性的示例，涂层包括钛粒子。

 图5为施加到叶片表面的、包括结合覆层的涂层的另一个非限制性的示例，涂层包括钛粒子。

部件列表

110    涡轮叶片衬底   (图1、2)

120    结合覆层   (图1、2)  

130    热生长氧化物(TGO)   (图1、2)

140    环境阻隔涂层(EBC)层   (图1、2)

150    EBC层   (图1、2)

160    EBC层   (图1、2)

170    EBC层   (图1、2)

310    涡轮叶片衬底   (图3、4、5)

320    结合覆层   (图3、4、5)

330    TGO   (图4、5)

340    EBC层   (图3、4、5)

380    钛纳米粒子   (图3、4)

390    二氧化钛分子   (图4、5)。

具体实施方式

 在一个实施例中，环境阻隔涂层(EBC)可施加到由陶瓷基体复合材料(CMC)构成的燃气涡轮叶片。当燃气涡轮在运转时，EBC可帮助保护叶片不受环境物体(诸如可与叶片发生接触的热气、水蒸气以及氧气)的影响。EBC可为硅基的(EBC)，并且其可作为若干层不同材料来施加。在本公开的实施例中，在各个层中的材料可为任何材料，包括陶瓷材料，并且可使用任何方式或方法来施加这样的材料，包括大气等离子体喷涂(APS)、活性离子注入、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、浸涂以及电泳沉积(EPD)。