[发明专利]用于将陶瓷绝热材料连结到金属结构上的构造

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将陶瓷绝热材料连结到金属结构(优选为在热气体环境中使用)上的构造。本发明还涉及一种用于获得此类构造的方法。

背景技术

当在热气体环境中操作时，将陶瓷绝热材料连结到金属结构上需要良好控制陶瓷绝热材料中的应力水平，以便避免陶瓷材料的过早失效。为了将此实现，感兴趣的是设计用于最高可能温度的陶瓷材料和金属材料的接头，以便最大限度地减小陶瓷绝热材料的所需厚度，使得此类陶瓷材料部分中的热应力减小，因为它们与所述部分上的温度梯度直接相关。陶瓷层中的热梯度上的高温接头的利益由陶瓷和金属基底的热膨胀系数差异引起的接头处的更高应力水平抵消。此外，操作期间的金属材料温度越高，金属材料的氧化速率就将越高；因此，构成接头的金属材料需要具有较高抗氧化性。

现有技术中已知的是使用活性钎焊、反应性空气钎焊或陶瓷材料的金属化，借助于陶瓷部分向金属部分的钎焊来将陶瓷绝热材料连结到金属结构上。然而，所有这些已知的解决方案受限于温度能力，由于使用活性或反应性空气钎焊时(基于Ag或Au)使用的活性钎焊合金的低熔点，或由于进行陶瓷材料的金属化时使用的金属的较差抗氧化性，用于金属化的该金属通常为Mo或Mn。

本领域中已知的另一个可能性为借助于机械连结来连结陶瓷材料和金属材料：该解决方案允许选择具有对材料相容性的最低约束的特别用于其功能性能的材料。然而，当使用机械连结解决方案时，问题在于发生在连结位置处的应力集中，这导致陶瓷材料的局部开裂风险，这可灾难性地传播经过整个陶瓷材料，导致其过早失效。

例如，现有技术中已知的其它解决方案为将陶瓷配合在金属夹持系统中，这具有针对上文指出的机械连结所述的问题，或使用高温水泥，呈现了经历高应力水平的具有受限机械性能的脆性连结层的问题，导致可能的局部开裂，其可传播且引起陶瓷材料的过早失效。

本发明针对提供连结构造，其解决了现有技术中的上述问题。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种用于将包括绝热材料的陶瓷层连结到金属层上的构造，该构造用于热气体环境中。本发明的构造包括由金属材料制成的界面层，其位于陶瓷层与金属层之间，界面层在其侧部中的面对陶瓷层的一侧上包括多个联锁元件。根据本发明的构造，陶瓷层包括目的在于与界面层的对应联锁元件连接的多个腔。本发明的构造还包括钎焊层，借助于钎焊层，界面层连结到金属层上。

本发明还涉及一种用于获得如上文所述的构造的方法。本发明的方法借助于激光金属形成过程来构造界面层，界面层在其侧部中的面对陶瓷层的一侧上包括多个联锁元件。

附图说明

在结合附图时，通过参照以下详细描述，本发明的前述目的和许多伴随的优点将由于其变得更好理解而将变得更容易被认识到，在附图中：

图1示出了根据本发明的用于将包括绝热材料的陶瓷层连结到金属层上的构造中的陶瓷层的示意图。

图2示出了根据本发明的用于将包括绝热材料的陶瓷层连结到金属层上的构造中的陶瓷层和界面层的示意图。

图3示出了根据本发明的第一实施例的用于将包括绝热材料的陶瓷层连结到金属层上的构造中的示意图。

图4示出了根据本发明的第二实施例的用于将包括绝热材料的陶瓷层连结到金属层上的构造中的示意图。

图5示出了根据本发明的第三实施例的用于将包括绝热材料的陶瓷层连结到金属层上的构造中的示意图。

图6示出了根据本发明的用于构造将包括绝热材料的陶瓷层连结到金属层上的构造中的界面层的、本发明的方法的示意图。

图7示出了根据本发明的第四实施例的用于将包括绝热材料的陶瓷层连结到金属层上的构造中的示意图。

零件清单

10 连结陶瓷和金属的构造

1 陶瓷层

2 金属层

11 界面层

20 联锁元件

30 陶瓷层中的腔

40 钎焊层

3 联锁元件的悬突物

4 激光粉末喷嘴

5 聚焦激光束

6 粉末和气体

7 高温计

8 射束成形光学元件

50 冷却通道。

具体实施方式