[发明专利]具有隔热涂层的燃气轮机用高温部件

说明书

技术领域

本发明涉及具有耐热性优异的隔热涂层的燃气轮机的动静叶片、燃烧器、围带（shroud）等燃气轮机用高温部件。

背景技术

燃气轮机以提高效率为目的，运转温度逐年升高。为了应对运转温度的高温化，燃气轮机高温部件使用耐热性优异的材料，而且采用了利用空气或蒸气等流体冷却剂对暴露于燃烧气体的表面的相反面进行冷却的结构。另外，出于使温度环境缓和的目的，对表面实施由低导热性的陶瓷构成的隔热涂层（Thermal Barrier Coating：以下称为TBC）。虽然也根据使用条件而不同，但是，一般通过应用TBC，基材温度能够降低50～100℃。例如，日本特开昭62-211387号公报（专利文献1）等中公开了：相对于基材，隔着MCrAlY合金层，具有由导热性低且耐热性优异的部分稳定氧化锆构成的隔热层的TBC。在此，M表示选自铁（Fe）、Ni和Co中的至少1种，Cr表示铬，Al表示铝，Y表示钇。

这样的具有TBC和冷却结构的燃气轮机高温部件显示出优异的耐热性，但是，为了进一步提高燃气轮机的性能，希望采用冷却效率更高的发散冷却（transpiration cooling）方式。发散冷却是从部件的整个表面通过微细流路（一般是多孔体）使微量的冷却介质均匀地从高温部件的表面渗出，从而高效率地进行冷却的方法。例如，日本特开平10-231704号公报（专利文献2）、日本特开2010-65634号公报（专利文献3）中公开了在多孔金属上形成多孔陶瓷层采用发散冷却的燃气轮机高温部件。另外，日本特开2005-350341号公报（专利文献4）中，公开了在铸造时使多孔陶瓷与耐热合金基材一体化的结构中，采用发散冷却结构的燃气轮机高温部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭62-211387号公报

专利文献2：日本特开平10-231704号公报

专利文献3：日本特开2010-65634号公报

专利文献4：日本特开2005-350341号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在上述现有技术中，虽然在一部分采用了TBC的隔热陶瓷层，但是在任一公知例中，相当于TBC的合金底层的层不是膜而是用多孔金属代替，或者相当于合金底层的层被省略。这是因为难以使用以往的合金底层的成膜方法形成作为冷却介质的流路的微细通路。在TBC中，隔热陶瓷层承担遮挡来自燃烧气体的热的作用，能够期待将表观的热传导抑制得较低、并使热应力缓和的效果，因此，采用了多孔陶瓷层。另一方面，合金底层承担确保陶瓷层与基材的密合、并且保护基材不受燃烧气体的氧化和腐蚀的作用，采用了更致密的组织。因此，为了实现将TBC与发散冷却组合的高温部件，需要与以往不同的具有冷却介质流路的合金底层。

因此，本发明的目的在于实现具有适合于发散冷却的微细的冷却介质流路的合金底层，提供具备使用该合金底层的发散冷却功能和隔热涂层，耐热性优异的燃气轮机用高温部件。

用于解决技术问题的手段

本发明鉴于上述技术问题，提供一种燃气轮机用高温部件，该燃气轮机用高温部件在暴露于高温的燃烧气体的基材表面上具有隔热涂层，该隔热涂层设置有合金底层，并进一步在该合金底层的表面上设置有隔热陶瓷层，并且该燃气轮机用高温部件具有使用流体冷却剂的冷却结构，该燃气轮机用高温部件的最主要的特征在于：在合金底层和隔热陶瓷层中，设置有从基材侧向表面侧连通的微细通路，使对部件进行冷却的冷却剂的一部分通过这些微细通路向部件外部流出。

发明效果

本发明中，在TBC的合金底层和隔热陶瓷层内设置从基材侧向表面侧连通的微细通路，使对部件进行冷却的冷却剂的一部分通过这些微细通路向部件外部流出，由此，TBC、特别是合金底层被高效率地冷却。另外，冷却剂从高温部件的整个表面均匀地渗出，由此，能够期待均匀并且高效率的膜冷却效果。通过这些效果，具有以下优点：即使在由于与燃烧气体温度的高温化相伴的部件温度上升，现有技术难以应用的严酷的条件下，也能够使用。另外，使用具有本发明的隔热涂层和冷却结构的燃气轮机用高温部件的燃气轮机，具有能够在更高温度下运转，并能够提高效率的优点。

附图说明

图1是表示具有本发明的隔热涂层和冷却结构的燃气轮机用高温部件的结构的截面示意图。

图2是表示燃气轮机的结构的截面示意图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明进行详细说明。