專(zhuān)利名稱(chēng)：混合型熱屏蔽鍍層及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱屏蔽鍍層保護(hù)的金屬制品，如燃?xì)廨啓C(jī)組件，尤其是涉及其熱屏蔽鍍層含有陶瓷層的金屬制品。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啓C(jī)是發(fā)展的很成熟的一種機(jī)械裝置，該機(jī)械裝置通過(guò)燃料的燃燒，它將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成機(jī)械能以用于驅(qū)動(dòng)飛機(jī)、發(fā)電、泵送流體等。這時(shí)，用于燃?xì)廨啓C(jī)的金屬材料接近或達(dá)到其熱穩(wěn)定性的臨界狀態(tài)。在現(xiàn)代氣輪發(fā)動(dòng)機(jī)的最熱部分，金屬材料常處于高于其熔點(diǎn)的氣態(tài)溫度中，但金屬材料由于被空氣冷卻而維持正常工作。不過(guò)，冷卻空氣卻降低了機(jī)組的效率。
因此，空冷燃?xì)廨啓C(jī)上設(shè)有的包括熱屏蔽在內(nèi)的鍍層得以廣泛的發(fā)展。通過(guò)采用鍍層，尤其是使用熱屏蔽鍍層，所需冷卻空氣的總量大大減少，相應(yīng)地提高了機(jī)組的效率。
上述鍍層總是以陶瓷為基礎(chǔ)，多建議使用多鋁紅柱石、氧化鋁等。不過(guò)盡管二氧化鉿和其它材料均被建議使用，但現(xiàn)在多采用氧化鋯。氧化鋯被用作穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑足以防止單結(jié)晶過(guò)程的形成，典型的穩(wěn)定劑包括氧化釔、氧化鈣、二氧化 、氧化鎂和氧化釓。
一般地，金屬材料的熱膨脹率大于陶瓷材料的熱膨脹率，其熱膨脹率的差異源于陶瓷的應(yīng)用方法。因此，在研制高效的熱屏蔽鍍層時(shí)，需重視的問(wèn)題之一是測(cè)量在加熱過(guò)程中，陶瓷材料相對(duì)于金屬底層的熱膨脹率，當(dāng)?shù)讓优蛎洉r(shí)，陶瓷外殼材料不會(huì)破裂。氧化鋯具有很高的熱膨脹率，這是選用它作為金屬底層上的熱屏蔽鍍層的主要原因。鍍層的耐久力也很重要。另外，其壽命、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性當(dāng)然也是考慮因素。
熱屏蔽鍍層通過(guò)以下幾種方法形成包括熱噴鍍(等離子、火焰和HVOF)、陰極真空噴鍍和電子束物理蒸發(fā)噴鍍(EBPVD)。在上述方法中，電子束物理蒸發(fā)噴鍍是目前很常用的用于高溫場(chǎng)合的噴鍍方法，因?yàn)樗梢援a(chǎn)生獨(dú)特的鍍層結(jié)構(gòu)。當(dāng)按照一定的參數(shù)進(jìn)行加熱時(shí)，電子束物理蒸發(fā)噴鍍陶瓷材料具有柱狀顆粒結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由在鍍層內(nèi)部延伸的間隙隔開(kāi)的小室構(gòu)成。這些間隙使堅(jiān)固的底層在膨脹時(shí)不會(huì)引起鍍層的破裂和/或弄碎?？蓞⒁?jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US4321311。根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利US5073433和US5705231，針對(duì)大型部件，可以通過(guò)等離子噴鍍獲得相似的結(jié)構(gòu)，盡管一般地認(rèn)為等離子噴鍍材料不太適宜于較高的溫度和壓力環(huán)境，尤其是旋轉(zhuǎn)部件。
TBCs(熱屏蔽鍍層)的物理蒸發(fā)噴鍍的柱狀微結(jié)構(gòu)比TBCs的等離子噴鍍具有更高的抗應(yīng)變能力。而且，具有很高噴鍍速度的PVD(物理蒸發(fā)噴鍍)過(guò)程，諸如EB-PVD(電子束物理蒸發(fā)噴鍍)，可以形成較寬的內(nèi)部柱形小孔，這樣便提高了抗應(yīng)變能力。但是，內(nèi)部柱狀小孔的結(jié)構(gòu)也同時(shí)使其隔熱能力比采用熱噴鍍時(shí)要差些。
Teixeira等人的一篇發(fā)表于[熱噴鍍技術(shù)期刊，2000年，No.2，vol.9中P191-197]的文章中提出了一種雙層陶瓷熱屏蔽結(jié)構(gòu)，其目的是提高在高溫環(huán)境中金屬底層的抗氧化和抗腐蝕能力。Teixeira認(rèn)為T(mén)BC失敗的一個(gè)原因就是常壓環(huán)境中氧化物的大量產(chǎn)生。TBC包括將較薄(7微米，～千分之0.28英寸)、密度很大的柱狀陶瓷層直接噴鍍于表面是鉻、內(nèi)部是鎳的超級(jí)合金上，并將較厚(300微米，～12密耳)的熱噴鍍陶瓷噴鍍于上述較薄的柱狀陶瓷層表面。這種很薄的柱狀陶瓷層替代了″統(tǒng)的”金屬粘接外殼，諸如MCrAlY。這些很薄密度很大的鍍層形成一種防止擴(kuò)散的屏障，以防止超級(jí)合金底層的被氧化和被腐蝕。比EB-PVD更慢的噴鍍速度使得鍍層充分地減小內(nèi)部柱狀小孔的數(shù)量，從而使鍍層更適宜于作為防止擴(kuò)散的屏障。但是，這種密度較大的鍍層比高速?lài)婂?如EB-PVD)的鍍層的抗應(yīng)變能力要差。
這就需要一種陶瓷外殼，它可以結(jié)合柱狀顆粒結(jié)構(gòu)陶瓷鍍層的抗應(yīng)變能力強(qiáng)和熱噴鍍陶瓷鍍層的熱傳導(dǎo)率低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明正是涉及這樣的鍍層。
盡管現(xiàn)在的鍍層多用于燃?xì)廨啓C(jī)，諸如飛機(jī)和工業(yè)制品，但本發(fā)明還可以用于高溫、加速腐蝕和/或腐蝕的環(huán)境中，如熔爐和內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明披露一種具有熱屏蔽鍍層的超級(jí)合金制品。該制品包括超級(jí)合金底層，底層之上的粘結(jié)氧化鋁層，以及氧化鋁層之上的陶瓷隔熱層。陶瓷隔熱層包括噴鍍于氧化鋁層之上的較薄且具有較強(qiáng)抗應(yīng)變能力的鍍層，如柱狀顆粒陶瓷層，以及噴鍍于柱狀顆粒陶瓷鍍層上的較厚且具有較強(qiáng)隔熱能力的隔熱層，如熱噴鍍陶瓷層。氧化鋁層可以采用傳統(tǒng)的覆蓋或氧化鋁粘結(jié)的方法形成，或超級(jí)合金材料本身具有可形成氧化鋁層的能力。
附圖2為本發(fā)明的鍍層的相對(duì)蛻變壽命的示意圖。
附圖3為本發(fā)明的鍍層隔熱能力提高的示意圖。
由現(xiàn)有技術(shù)可知，一個(gè)典型的槳葉包括一個(gè)螺旋槳部分12，一個(gè)平臺(tái)部分14和一個(gè)根部16。很顯然，部件的暴露于熱蒸氣中一些部分，例如平臺(tái)的螺旋槳部和根部，都被鍍上了熱屏蔽鍍層，但是本發(fā)明絕不是僅適用于一些特殊的領(lǐng)域。與附

圖1相關(guān)的，包含有本發(fā)明的制品包括底層18，粘結(jié)氧化物層20和陶瓷鍍層22，它由具有較大抗應(yīng)變能力的部分24和具有較高隔熱能力的部分26組成。
本發(fā)明的材料和鍍層通常用于保護(hù)金屬底層。在燃?xì)廨啓C(jī)中，這些底層一般包含有至少一個(gè)由超級(jí)合金構(gòu)成的部分。超級(jí)合金為金屬，一般以鐵、或鎳、或鈷，并包含鉻、鋁、鈦和難熔金屬，并在高于1200(650℃)的狀態(tài)下具有很好的性能。在燃?xì)廨啓C(jī)中，這些金屬一般為澆注體，由等軸晶體組成，或使定向凝固的，包含多晶和單晶組分。表I列出了部分底層材料示例。
表I(wt％--超級(jí)合金組分示例)

參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US4209348；US4719080；US5068084；US5599355和US6270318，這些文獻(xiàn)中結(jié)合在此用于參考。
底層還含有其它金屬，包括鋼、銅合金和鈦合金，它們必須可以承受運(yùn)行環(huán)境的高溫。
目前，成功應(yīng)用于超級(jí)合金的陶瓷鍍層具有位于粘結(jié)層或底層和陶瓷鍍層之間的氧化物層，無(wú)論氧化物層是形成于應(yīng)用陶瓷鍍層之前、期間或之后。從以往的熱屏蔽鍍層材料可知，金屬粘結(jié)層(有時(shí)成為覆蓋層)諸如MCrAlY鍍層對(duì)于含有錳、鐵、鎳、鈷和/或這些元素的組合的陶瓷鍍層是一種很好的粘結(jié)層。鋁化物粘結(jié)層是眾所周知的。
MCrAlY鍍層的大致組成成分包括按重量計(jì)，10-25％鉻，5-15鋁，0.1-1.0釔或其它適宜的元素，均衡選擇鐵、鎳、鈷和鈷鎳混合物。另外，還可以加入(甚至超過(guò))各5％的鉿、鉭或錸，1%的硅和各3％的鋨、鉑、鈀、銠和/或其它稀有金屬。表II列出MCrAlY鍍層的組分示例，該鍍層可以采用熱噴鍍、電子束物理蒸發(fā)噴鍍和電鍍等適宜的方法來(lái)完成。
表II(wt％--MCrAlY組分示例)

參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US3928026；US4585481；US5277936和Re.32121。
粘結(jié)層可選用鋁化物，一般通過(guò)將鋁漫射于底層表面而形成。漫射鋁化物是公知的，它可以采用含有諸如鋁合金或化合物的鋁元素混合粉末，催化劑(一般為鹵素化合物，例如氟化鈉，不過(guò)其它鹵化物和其它材料也可以用作催化劑)和惰性材料如氧化鋁。需鍍層的部件被嚴(yán)密包裹并加熱至1500-2000°F，在此過(guò)程中，輸運(yùn)氣體如氫氣流過(guò)該包裹。當(dāng)部件未處于包裹中時(shí)，采用交替包裹的方法是已知的，還可以采用其它方法將鋁鍍于底層表面，然后使鋁漫射入底層中。將至少一種稀有金屬如鉑、銠、鈀和鋨混入鋁化物鍍層也是公知的。參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US5514482，其中描述了鋁化物鍍層過(guò)程。
也可以將鋁化物覆蓋和鍍層結(jié)合起來(lái)。美國(guó)專(zhuān)利US4897315描述了具有內(nèi)部為MCrAlY覆蓋層和外部為鋁化物層的系統(tǒng)。美國(guó)專(zhuān)利US4005989中介紹了相反的組合，即內(nèi)部為鋁化物鍍層和外部為覆蓋層。
這些粘結(jié)鍍層和粘結(jié)鍍層組合的方法的共同特點(diǎn)是在其外表面形成粘結(jié)氧化層，如氧化鋁。本發(fā)明的熱屏蔽鍍層對(duì)于氧化鋁具有相當(dāng)有限的溶解性，但粘結(jié)很堅(jiān)固。
在某些情況下，超級(jí)合金可以形成非常完美的粘結(jié)氧化鋁層，陶瓷可以粘結(jié)其上而不必使用單獨(dú)的粘結(jié)層。參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US4209348；US4719080；US4895201；US5034284；US5262245；US5538796和US5346563。附圖1示出使用了本發(fā)明的具有這種底層材料的制品。
隔熱陶瓷(見(jiàn)附圖1中的標(biāo)記22)是應(yīng)用于底層表面的覆蓋層或鋁化物層之上，還是應(yīng)用于氧化鋁層之上，依賴(lài)于采用上述哪中氧化物形成系統(tǒng)。如上文所述，陶瓷鍍層在應(yīng)用時(shí)，被分為用于兩個(gè)(或更多)部分，第一部分含有具有較強(qiáng)抗應(yīng)變能力的陶瓷層，第二部分含有具有較強(qiáng)隔熱性能的陶瓷層。
具有較強(qiáng)抗應(yīng)變能力的第一陶瓷層和具有較強(qiáng)隔熱性能的第二陶瓷層，分別被設(shè)定為第一和第二厚度，形成一定的厚度比例。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的鍍層厚度和厚度比是按照制品的用途和其所需的隔熱能力而確定的，我們一般將第一陶瓷層的優(yōu)選厚度設(shè)定為大約0.25-10密耳之間或更大，較好的為0.5-5密耳之間，更好的為1-3密耳之間，同時(shí)第二陶瓷層的優(yōu)選厚度設(shè)定為大約1-50密耳之間或更大，較好的為3-20密耳之間，更好的為3-10密耳之間。即第一陶瓷層的厚度大約是第二陶瓷層厚度的2-1/80th。常用的第一和第二陶瓷層厚度的比例大約是2∶1-1∶25。
關(guān)于具有較強(qiáng)抗應(yīng)變能力的第一層，我們優(yōu)選柱狀顆粒陶瓷層，如現(xiàn)有技術(shù)中的形式，它可以很容易地通過(guò)電子束物理蒸發(fā)噴鍍實(shí)現(xiàn)，并具有很好的抗應(yīng)變能力。其它的柱狀結(jié)構(gòu)可以采用等離子噴鍍技術(shù)，正如Taylor的美國(guó)專(zhuān)利US5520516中的提出的實(shí)施例和Nissley的美國(guó)專(zhuān)利US5705231中的方案。具有較強(qiáng)抗應(yīng)變能力的鍍層應(yīng)當(dāng)足夠厚，從而使其能有效順應(yīng)使用過(guò)程中遇到的預(yù)定溫度范圍，例如從環(huán)境溫度變化到最高的運(yùn)行溫度，但是其厚度不能超過(guò)實(shí)現(xiàn)上述目的的所需厚度，尤其是有時(shí)要求鍍層的重量要盡量小，如旋轉(zhuǎn)部件。對(duì)于蝸輪槳葉，柱狀顆粒鍍層的厚度應(yīng)當(dāng)至少為0.25密耳，較好為0.5密耳，更好為1.0密耳。
附圖1示出包含氧化釔和氧化鋯的柱狀顆粒陶瓷鍍層，其中氧化鋯的重量含量為7％。Strangman等人的美國(guó)專(zhuān)利US4321311中的實(shí)施例中給出了這種合適的材料，可以采用物理蒸發(fā)噴鍍獲得，如EB-PVD。其它材料包括如Maloney的美國(guó)專(zhuān)利US6177200中的氧化釓和氧化鋯，和Maloney的美國(guó)專(zhuān)利US6177560中的具有不同晶體結(jié)構(gòu)的材料，都可以采用。
第二陶瓷層具有較強(qiáng)的隔熱能力。我們優(yōu)選經(jīng)過(guò)諸如空氣等離子噴鍍和低壓等離子噴鍍的熱噴鍍過(guò)程形成的材料，其它一些常見(jiàn)的過(guò)程也可以采用。當(dāng)采用熱噴鍍時(shí)，第二陶瓷層形成如條狀物相互堆疊的微形結(jié)構(gòu)，并具有比采用EB-PVD形成的柱狀顆粒結(jié)構(gòu)的材料更低的熱傳導(dǎo)率。對(duì)于蝸輪槳葉，第二陶瓷層的厚度至少應(yīng)為1至100密耳左右，較好的為2-50密耳，更好的為3-10密耳，盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為第二陶瓷層所需厚度應(yīng)依賴(lài)于部件的功能。例如，固定部件如燃燒室襯墊、蝸輪葉片等的熱屏蔽鍍層應(yīng)當(dāng)比旋轉(zhuǎn)部件如蝸輪槳葉等的熱屏蔽鍍層要厚些?？偟腻儗雍穸纫鶕?jù)各部件大致所需的溫度變化量來(lái)確定。
具有柱狀TBC鍍層的部件由電子束物理蒸發(fā)噴鍍而成。具有一般柱狀TBC鍍層由具有厚度為1密耳和2.5密耳、由被氧化鋯穩(wěn)定的氧化釔和被氧化鋯穩(wěn)定的氧化釓組成的材料噴鍍而成。陶瓷氧化物按照以氧化鋯為底層的TBCs的參數(shù)，并通過(guò)電子束真空蒸發(fā)噴鍍系統(tǒng)被蒸發(fā)。
陶瓷頂層的鍍層通過(guò)空氣等離子噴鍍(APS)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然采用其它等離子槍可以具有同樣的效果，但這里卻采用具有標(biāo)準(zhǔn)槍的等離子技術(shù)F-4噴鍍火炬實(shí)現(xiàn)頂層噴鍍。噴鍍參數(shù)會(huì)隨著被噴鍍部件的類(lèi)型不同而有所改變。一般地，噴鍍時(shí)采用的參數(shù)為電流500-600安培，電壓55-65伏特，第一氣體氬氣的流量35-45標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘(SLPM)，第二氣體氫氣的流量2-10SLPM，粉末供給速度40-55克每分鐘，發(fā)射槍與工作件的距離6英寸。
按照本發(fā)明，披露兩個(gè)混合TBC系統(tǒng)(見(jiàn)附圖2的標(biāo)記″A″″B″對(duì)爐子設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，從而確定它們的循環(huán)蛻變壽命。檢測(cè)循環(huán)包括將部件加熱至大約2075°F維持4分鐘，然后強(qiáng)制空氣冷卻2分鐘。這兩個(gè)系統(tǒng)的區(qū)別在于抗應(yīng)變陶瓷層和隔熱陶瓷層的厚度比例不同。對(duì)于系統(tǒng)A和B，其厚度比例分別為1∶4和1∶1混合TBC系統(tǒng)的循環(huán)蛻變壽命以上文提到的Strangman的美國(guó)專(zhuān)利US4321311中的TBC系統(tǒng)為基準(zhǔn)，后者建議的循環(huán)蛻變結(jié)果已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。對(duì)于所有研究涉及的TBC系統(tǒng)，陶瓷層的總厚度約為5密耳。
我們認(rèn)為，混合TBC系統(tǒng)的循環(huán)蛻變壽命，至少一部分依賴(lài)于抗應(yīng)變陶瓷層和隔熱陶瓷層的厚度比。而且，研究涉及的這兩個(gè)混合TBC系統(tǒng)，其陶瓷層的厚度比分別為1∶4和1∶1，其循環(huán)蛻變壽命分別是上文提到的現(xiàn)有技術(shù)中的TBC系統(tǒng)的1.4和2.0倍。這一結(jié)果有助于提高抗應(yīng)變陶瓷層和隔熱陶瓷層的互聯(lián)關(guān)系，既然EB-PVD鍍層頂部的柱狀物的寬度趨于增加，同時(shí)抗應(yīng)變鍍層的厚度也在增加。雖然1∶1的厚度比實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)的循環(huán)蛻變壽命，但對(duì)于預(yù)定的總體厚度，采用1∶4厚度比可以使鍍層的隔熱能力大于采用1∶1厚度比的鍍層。
附圖3是對(duì)有利于混合TBC系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)率的估算，采用″則”計(jì)算EB-PVD陶瓷鍍層和等離子噴鍍陶瓷鍍層的熱傳導(dǎo)率。在附圖3中，被氧化鋯穩(wěn)定的氧化釓的EB-PVD鍍層是按照Maloney的美國(guó)專(zhuān)利US6177200的記載制成的，等離子噴鍍層含有由空氣等離子噴鍍而成的氧化釔和二氧化鈰。為了使熱噴鍍陶瓷的性能比柱狀顆粒陶瓷更優(yōu)越，混合TBC系統(tǒng)中抗應(yīng)變陶瓷層與隔熱陶瓷層的厚度比設(shè)為1∶4?；旌蟃BC系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)率已在相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中有記載，抗應(yīng)變的7YSZ的陶瓷是通過(guò)電子束物理蒸發(fā)噴鍍(EB-PVD)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，兩個(gè)TBC系統(tǒng)的總厚度是相同的。再參見(jiàn)附圖3，在與溫度相關(guān)的燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用中，混合TBC系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)率低至傳統(tǒng)的EB-PVD 7YSZ系統(tǒng)的30％，即減小了70％。
在預(yù)定鍍層厚度的情況下，本發(fā)明中熱傳導(dǎo)率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的柱狀顆粒鍍層，比現(xiàn)有技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)。
針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用這一初衷，本發(fā)明可以更容易更有效的適應(yīng)TBC與等離子噴鍍陶瓷相結(jié)合，包括在旋轉(zhuǎn)部件和高溫環(huán)境中的應(yīng)用。
更進(jìn)一步，對(duì)于恒定的TBC系統(tǒng)的厚度和氣體溫度，部件的溫度較低，從而可以延長(zhǎng)其壽命。對(duì)于恒定的鍍層厚度和金屬溫度，較高的氣體溫度可以提高系統(tǒng)的效率。對(duì)于恒定的氣體溫度和金屬溫度，采用較薄的厚度，可以大大減小由旋轉(zhuǎn)槳葉產(chǎn)生的拉伸力，并且可以將鍍層用于較小的部件，如較輕的磁片、軸、軸承等，同時(shí)還可以延長(zhǎng)部件的熱壽命。而且，較薄的鍍層比較厚的鍍層更具耐久力，因?yàn)檩^厚鍍層中的熱壓力會(huì)導(dǎo)致TBC系統(tǒng)的破壞。上述情形的變化和組合，如應(yīng)用某些較薄的TBC系統(tǒng)和在某些較高的溫度環(huán)境中運(yùn)行，這些也是需要考慮的。另外，還需要在熱噴鍍層上采用附加鍍層，例如需要產(chǎn)生額外的抗腐蝕性能，或需要產(chǎn)生額外的抗?jié)B透性等等。
雖然上文示出了一些本發(fā)明的實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，根據(jù)本發(fā)明的原理和思想，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上所做的任何變化，都在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有熱屏蔽鍍層的超合金制品，包括一超合金底層；一位于底層之上的氧化鋁層；和一位于氧化鋁層之上的隔熱陶瓷層，該陶瓷層包括一位于氧化鋁層之上的柱狀顆粒陶瓷層；以及一位于柱狀顆粒陶瓷層之上的熱噴鍍陶瓷層。
2.如權(quán)利要求1所述的制品，所述熱噴鍍陶瓷層的厚度至少是柱狀顆粒陶瓷層的厚度的50％。
3.如權(quán)利要求2所述的制品，所述熱噴鍍陶瓷層的厚度大于柱狀顆粒陶瓷層的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的制品，所述隔熱陶瓷層具有一個(gè)總厚度，而柱狀顆粒陶瓷層的厚度大約是上述總厚度的1-50％。
5.如權(quán)利要求4所述的制品，所述柱狀顆粒陶瓷層的厚度大約是總厚度的20-40％。
6.如權(quán)利要求1所述的制品，所述柱狀顆粒陶瓷層的厚度至少約為0.5密耳，所述熱噴鍍陶瓷層的厚度大于柱狀顆粒陶瓷層的厚度。
7.如權(quán)利要求1所述的制品，所述氧化鋁層采用MCrAlY鍍層形成，其中的M包括Fe，Ni，Co及其混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的制品，所述氧化鋁層為鋁化物。
9.如權(quán)利要求1所述的制品，所述底層含有可生成粘結(jié)氧化鋁層的超合金材料。
10.如權(quán)利要求1所述的制品，所述柱狀顆粒陶瓷層為經(jīng)穩(wěn)定的氧化鋯。
11.如權(quán)利要求1所述的制品，所述柱狀顆粒陶瓷層的厚度約為0.25-10密耳之間。
12.如權(quán)利要求1所述的制品，所述柱狀顆粒陶瓷層的厚度至少約為0.5密耳。
13.如權(quán)利要求1所述的制品，所述熱噴鍍陶瓷層為經(jīng)穩(wěn)定的氧化鋯。
14.如權(quán)利要求1所述的制品，所述熱噴鍍陶瓷層具有與柱狀顆粒陶瓷層不同的組分。
15.如權(quán)利要求1所述的制品，所述熱噴鍍陶瓷層的厚度約為1-100密耳之間。
16.如權(quán)利要求15所述的制品，所述熱噴鍍陶瓷層的厚度約為2-50密耳之間。
17.如權(quán)利要求1所述的制品，還包括一位于所述熱噴鍍陶瓷層之上的附加層，該附加層比熱噴鍍層具有更強(qiáng)的抗腐蝕能力。
18.一種具有熱屏蔽鍍層的超合金制品，包括一超合金底層；一位于底層之上的氧化鋁層；和一位于氧化鋁層之上的熱絕緣陶瓷層，該陶瓷層包括一位于氧化鋁層之上的柱狀顆粒陶瓷層，其厚度至少約為0.5密耳；以及一位于柱狀顆粒陶瓷層之上的熱噴鍍陶瓷層，其厚度大于柱狀顆粒陶瓷層的厚度的一半。
19.如權(quán)利要求18所述的制品，所述柱狀顆粒陶瓷層的厚度約為1-10密耳之間。
20.如權(quán)利要求18所述的制品，所述熱噴鍍陶瓷層的厚度約為柱狀顆粒陶瓷層的厚度的1-25倍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了具有一熱屏蔽鍍層的超合金制品。該制品包括一超合金底層，一粘結(jié)于底層之上的氧化鋁層，和一位于氧化鋁層之上的隔熱陶瓷層。該陶瓷層具有一總的厚度，并包含位于氧化鋁層之上的具有較大抗應(yīng)變能力的柱狀顆粒陶瓷層和位于柱狀顆粒陶瓷層之上的具有較強(qiáng)隔熱能力的陶瓷層。氧化鋁層可以通過(guò)諸如覆蓋或鋁化物粘結(jié)層的方式形成，或超合金本身含有具有形成氧化鋁層的金屬成分。陶瓷層可以由穩(wěn)定的氧化鎬或其它合適的金屬形成，并可以含有相同或不同的成分。
文檔編號(hào)C23C28/04GK1439798SQ0310757
公開(kāi)日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2003年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月11日
發(fā)明者D·K·古普塔, D·L·拉姆伯特, M·F·特魯貝亞, M·J·馬洛尼, N·E·烏利安, D·A·利頓 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司