制造護(hù)罩可磨耗涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開大體涉及制造高溫可磨耗涂層的方法，并且具體而言涉及制造具有高溫可磨耗涂層的渦輪護(hù)罩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相對(duì)容易磨耗的材料可用來形成旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(轉(zhuǎn)子)與固定構(gòu)件(定子)之間的密封件。典型地，轉(zhuǎn)子磨損掉定子的具有可磨耗材料的一部分，以便形成特征在于轉(zhuǎn)子與定子之間的相對(duì)小間隙的密封件。可磨耗密封件的重要的應(yīng)用為渦輪(例如，燃?xì)鉁u輪)中，其中，包括安裝在軸上的多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子由靜止的護(hù)罩圍繞。在高壓渦輪(HPT)區(qū)段中，稱為HPT護(hù)罩的這些護(hù)罩在渦輪中限定熱氣體流路。使葉片末梢與護(hù)罩的內(nèi)壁之間的縫隙最小化減少繞葉片末梢的熱氣體的泄漏，從而導(dǎo)致改善的渦輪效率。
[0003]為了減少葉片末梢磨損，在本領(lǐng)域中公知在護(hù)罩流路表面上使用圖案化可磨耗架構(gòu)。通過降低與經(jīng)過的葉片接觸的護(hù)罩表面的稠度，顯著地降低相對(duì)葉片末梢磨損。雖然圖案化的護(hù)罩表面可降低葉片磨損，但其可由于經(jīng)過的葉片末梢上的泄漏損失而顯著地降低渦輪效率。作為結(jié)果，期望基本上平滑、連續(xù)的流路表面可磨耗結(jié)構(gòu)來減少泄漏，同時(shí)期望圖案化的可磨耗表面來使葉片末梢磨損最小化。解決護(hù)罩流路表面的該明顯矛盾的一種方法為使用具有基本上平滑、連續(xù)的流路表面的高度多孔可磨耗材料。但是，發(fā)現(xiàn)這種材料為高度脆性的，在腐蝕和其他嚴(yán)苛環(huán)境條件下具有低耐久性。
[0004]作為結(jié)果，需要對(duì)制造可磨耗護(hù)罩的方法，和包括平衡了高流路稠度、低葉片末梢磨損、和在使用中的良好耐久性的矛盾需求的架構(gòu)和微結(jié)構(gòu)的所得的可磨耗護(hù)罩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一方面中，本公開提供一種制造渦輪護(hù)罩可磨耗涂層的方法。該方法包括在護(hù)罩基底上形成相對(duì)密實(shí)的支架。該方法還包括在相對(duì)密實(shí)的支架之間形成相對(duì)多孔的填充物區(qū)域，以形成基本上連續(xù)的流路表面。
[0006]在另一方面中，本公開提供一種制造渦輪護(hù)罩可磨耗涂層的方法。該方法包括在護(hù)罩基底上形成相對(duì)多孔的圖案。該方法還包括在相對(duì)多孔的圖案之間形成相對(duì)密實(shí)的支架，以形成基本上連續(xù)的流路表面。
[0007]在另一方面中，本公開提供一種制造渦輪護(hù)罩可磨耗涂層的方法。該方法包括在護(hù)罩基底上形成相對(duì)多孔的材料的基本上連續(xù)的層。該方法還包括選擇性地使相對(duì)多孔的材料的基本上連續(xù)的層的部分密實(shí)化，以在相對(duì)多孔的層內(nèi)形成相對(duì)密實(shí)的支架區(qū)域。相對(duì)多孔的區(qū)域和相對(duì)密實(shí)的區(qū)域形成基本上連續(xù)的流路表面。
[0008]在另一方面中，本公開提供一種制造渦輪護(hù)罩可磨耗涂層的方法。該方法包括通過圖案化掩模將可磨耗材料熱噴涂至護(hù)罩基底上，以基本同時(shí)地形成:相對(duì)密實(shí)的可磨耗支架；和相對(duì)密實(shí)的支架之間的相對(duì)多孔的填充物區(qū)域。支架和填充物區(qū)域形成充分連續(xù)的流路表面。
[0009]技術(shù)方案1:一種制造渦輪護(hù)罩可磨耗涂層的方法，包括:
在護(hù)罩基底上形成相對(duì)密實(shí)的支架；和
在所述相對(duì)密實(shí)的支架之間形成相對(duì)多孔的填充物區(qū)域，以形成基本上連續(xù)的流路表面。
[0010]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)多孔的填充物區(qū)域的多孔結(jié)構(gòu)通過所述相對(duì)多孔的填充物區(qū)域內(nèi)的孔和/或微裂紋而實(shí)現(xiàn)。
[0011]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，在所述相對(duì)密實(shí)的支架之間形成所述相對(duì)多孔的填充物區(qū)域包括通過至少一種添加制造方法在所述相對(duì)密實(shí)的支架區(qū)域之間應(yīng)用相對(duì)多孔的填充物材料。
[0012]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)多孔的填充物區(qū)域包括短效填充物、孔誘發(fā)物或燒結(jié)助劑中的至少一種。
[0013]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，形成所述相對(duì)密實(shí)的支架包括通過至少一種添加制造方法在所述基底上應(yīng)用相對(duì)密實(shí)的材料，以形成所述相對(duì)密實(shí)的支架。
[0014]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其特征在于，所述至少一種添加制造方法是熱噴涂。
[0015]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，在所述護(hù)罩基底上形成所述相對(duì)密實(shí)的支架包括在所述基底上應(yīng)用相對(duì)密實(shí)的材料的毯層和選擇性地移除所述層的部分，以形成所述相對(duì)密實(shí)的支架。
[0016]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，形成所述相對(duì)密實(shí)的支架和形成所述相對(duì)多孔的填充物區(qū)域包括利用至少一種材料來作為未加工體形成所述支架和填充物區(qū)域，并且其中，所述方法包括燒結(jié)所述支架和填充物區(qū)域。
[0017]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，形成所述支架和填充物區(qū)域的材料基本上包括氧化鋯基或硅酸鹽基成分。
[0018]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，還包括加工所述流路表面，以形成基本上平滑的流路表面。
[0019]技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其特征在于，還包括熱處理所述可磨耗涂層。
[0020]技術(shù)方案12:—種制造渦輪護(hù)罩可磨耗涂層的方法，包括:
在護(hù)罩基底上形成相對(duì)多孔的圖案；和
在所述相對(duì)多孔的圖案之間形成相對(duì)密實(shí)的支架，以形成基本上連續(xù)的流路表面。
[0021]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)多孔的圖案的多孔結(jié)構(gòu)包括所述相對(duì)多孔的圖案內(nèi)的孔和/或微裂紋。
[0022]技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其特征在于，形成所述相對(duì)多孔的圖案包括在所述護(hù)罩基底上形成相對(duì)多孔的層和選擇性地移除相對(duì)多孔的毯層的部分，并且其中，在相對(duì)多孔的毯圖案之間形成所述相對(duì)密實(shí)的支架包括將相對(duì)密實(shí)的支架材料回填到所述相對(duì)多孔的圖案中。
[0023]技術(shù)方案15:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其特征在于，在所述護(hù)罩基底上形成所述相對(duì)多孔的圖案包括通過至少一種添加制造方法在所述護(hù)罩基底上的圖案中應(yīng)用相對(duì)多孔的材料，并且其中，在所述相對(duì)多孔的圖案之間形成所述相對(duì)密實(shí)的支架包括將相對(duì)密實(shí)的支架材料回填到所述相對(duì)多孔的圖案中。
[0024]技術(shù)方案16:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)多孔的圖案包括短效填充物、孔誘發(fā)物或燒結(jié)助劑中的至少一種。
[0025]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)密實(shí)的支架和所述相對(duì)多孔的圖案基本上包括氧化鋯基或硅酸鹽基成分。
[0026]技術(shù)方案18:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其特征在于，還包括加工所述流路表面，以形成基本上平滑的流路表面。
[0027]技術(shù)方案19:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其特征在于，還包括熱處理所述可磨耗涂層。
[0028]技術(shù)方案20:—種制造渦輪護(hù)罩可磨耗涂層的方法，包括:
在護(hù)罩基底上形成相對(duì)多孔的材料的基本上連續(xù)的層；和
選擇性地使相對(duì)多孔的材料的所述基本上連續(xù)的層的部分密實(shí)化，以在所述相對(duì)多孔的層內(nèi)形成相對(duì)密實(shí)的支架區(qū)域，
其中，所述相對(duì)多孔的區(qū)域和相對(duì)密實(shí)的區(qū)域形成基本上連續(xù)的流路表面。
[0029]技術(shù)方案21:根據(jù)技術(shù)方案20所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)多孔的材料的多孔結(jié)構(gòu)包括所述相對(duì)多孔的材料內(nèi)的孔和/或微裂紋。
[0030]技術(shù)方案22:根據(jù)技術(shù)方案20所述的方法，其特征在于，選擇性地使相對(duì)多孔的材料的所述基本上連續(xù)的層的部分密實(shí)化來形成所述相對(duì)密實(shí)的可磨耗支架包括將燒結(jié)助劑引入支架圖案中的相對(duì)多孔的材料的所述基本上連續(xù)的層中且燒結(jié)所述基本上連續(xù)的層。
[0031]技術(shù)方案23:根據(jù)技術(shù)方案20所述的方法，其特征在于，選擇性地使相對(duì)多孔的材料的所述基本上連續(xù)的層的部分密實(shí)化來形成所述相對(duì)密實(shí)的可磨耗支架包括通過激光或電子束燒結(jié)來選擇性地?zé)Y(jié)支架圖案中的所述基本上連續(xù)的層的部分。
[0032]技術(shù)方案24:根據(jù)技術(shù)方案20所述的方法，其特征在于，還包括加工所述流路表面，以形成基本上平滑的流路表面。
[0033]技術(shù)方案25:根據(jù)技術(shù)方案20所述的方法，其特征在于，還包括熱處理所述可磨耗涂層。
[0034]技術(shù)方案26:—種制造渦輪護(hù)罩可磨耗涂層的方法，包括:
通過圖案化掩模將可磨耗材料熱噴涂至護(hù)罩基底上，以基本同時(shí)地形成:
相對(duì)密實(shí)的可磨耗支架；和該相對(duì)密實(shí)的支架之間的相對(duì)多孔的填充物區(qū)域，
其中，所述支架和填充物區(qū)域形成基本上連續(xù)的流路表面。
[0035]技術(shù)方案27:根據(jù)技術(shù)方案26所述的方法，其特征在于，所述圖案化掩模構(gòu)造為使得所述相對(duì)密實(shí)的可磨耗支架與掩模開口相對(duì)地形成，并且所述相對(duì)多孔的填充物區(qū)域由所述掩模開口之間的所述可磨耗材料的上方噴涂形成。
[0036]技術(shù)方案28:根據(jù)技術(shù)方案26所述的方法，其特征在于，包括在形成所述相對(duì)密實(shí)的可磨耗支架和相對(duì)多孔的填充物區(qū)域的部分之后，調(diào)整所述圖案化掩模的開口的尺寸和/或所述圖案化掩模離所述護(hù)罩基底的間開距離。
[0037]技術(shù)方案29:根據(jù)技術(shù)方案26所述的方法，其特征在于，還包括在所述相對(duì)密實(shí)的支架區(qū)域之間的所述相對(duì)多孔的填充物區(qū)域上回填相對(duì)多孔的填充物材料。
[0038]技術(shù)方案30:根據(jù)技術(shù)方案26所述的方法，其特征在于，所述可磨耗材料基本上包括氧化鋯基或硅酸鹽基成分。
[0039]技術(shù)方案31:根據(jù)技術(shù)方案26所述的方法，其特征在于，還包括加工所述流路表面，以形成基本上平滑的流路表面。
[0040]技術(shù)方案32:根據(jù)技術(shù)方案26所述的方法，其特征在于，還包括熱處理所述可磨耗涂層。
[0041]本公開的這些和其他