[发明专利]一种用于高温燃气环境中的可磨耗涂层

说明书

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种用于高温燃气环境中的可磨耗涂层，包括，高温抗氧化底层和可磨耗工作层，高温抗氧化底层喷涂在与叶片配合的静子零部件表面，可磨耗工作层喷涂在高温抗氧化底层的表面，在高温燃气环境中，由于可磨耗工作层中存在大量的空隙及可剥离相，使高速转动的叶片可以将摩擦区的涂层刮磨掉，使得燃机运转时转子叶片叶尖与静子间为零间隙配合，保证了燃机长时间的长效运行工况下动叶片叶尖处与静子间的密封稳定性及长效密封的可靠性，涂层结合强度稳定，降低机组运行成本，使燃机的整体性能有效的提高；同时，在高温燃气环境运行时形成致密的Al₂O₃薄膜可以起到抗高温氧化的作用。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，涉及到高温燃气环境下运行的燃气轮机透平动叶片密封用的可磨耗涂层，具体涉及一种用于高温燃气环境中的可磨耗涂层。

背景技术

燃气涡轮发动机又称燃机，作为继蒸汽轮机、内燃机之后的新一代动力装置，燃机具有体积小、重量轻、启动快等一系列优点，已在各个领域得到长足发展，广泛应用于发电、舰船动力、车辆动力、天然气、石油管道输送等领域，是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。因此，提高燃机的整体性能、可靠性是十分重要的。

通常，燃气轮机透平动叶片工作在高温高压高速旋转的燃气环境下，其工作温度会在1150℃至850℃之间，环境非常恶劣，工作温度极高，传统的透平叶片转子与静子间采用间隙配合，使燃机运行过程中转子叶片不与静子发生摩擦及碰撞，这样就导致了动叶片在叶尖处漏气的问题发生，据资料表明，燃气轮机透平端叶尖漏气损失约占整个燃气轮机效率损失的2-5%，同时导致燃料的浪费以及机组运行成本的增加，燃气轮机透平端叶尖漏气使燃气轮机的运行效率降低。

另外，燃气轮机机组的转子和静子在装配后受装配误差的影响，运行过程中难免出现轴震现象，随着转子的运转速度持续增加，运转时间的连续增长，转子在超高转数长时间运转下使整体温度持续升高，高温会使物体受热膨胀，在中国专利“ZL2015107352129”中，名称为“一种燃气轮机透平缸中分面激光封严涂层工艺方法”中公开了缸体长周期使用后修复的涂层，对经过长时间使用后的气缸进行修补，使其在长时间使用效率降低后再次得到修复，但修复后仍存在超高转数的转子叶片与静子发生摩擦及碰撞的相互磨损，长时间使用及连续的长时间运转后无法对高温状态下的运行转子叶片的叶尖处与静子间进行密封。如今，在高温、高压或高速转子运转的工况下，连续的长时间使用效率仍稳定可靠的防护层仍是空白。

发明内容

本发明提供一种用于高温燃气环境中的可磨耗涂层，目的是将连续旋转的动叶片叶尖与静子间的可靠性增强、弥补转子与静子间的间隙导致的效率损失。

为实现本发明的目的，本发明提供一种用于高温燃气环境中的可磨耗涂层，包括，高温抗氧化底层和可磨耗工作层；高温抗氧化底层喷涂在静子零部件与叶片配合的表面，高温抗氧化底层的化学成分Ni22Cr10Al1.0Y，用于起到匹配与金属基体间的热膨胀系数的作用；可磨耗工作层喷涂在高温抗氧化底层的表面，可磨耗工作层的化学成分ZrO₂7.5Y₂O₃0.7BN4.5Polyester，其化学成分包括陶瓷基体ZrO₂7.5Y₂O₃、挥发相Polyester以及提高可磨耗性的剥离相BN，用于在高温燃气下起到一定的热障作用并且还稳定存在；在高温燃气环境中，高温抗氧化底层和可磨耗工作层的氧元素会有限与Al发生反应，形成致密的Al₂O₃薄膜，隔绝氧元素的扩散，用于抗氧化的作用。

进一步的，所述可磨耗工作层的陶瓷基体ZrO₂7.5Y₂O₃用于在高温燃气下起到一定的热障作用并且还可稳定存在；

进一步的，所述可磨耗工作层的挥发相Polyester用于通过工艺调整涂层的孔隙率及硬度。