CN103160711A - 镍钴基合金和结合涂层及并入该结合涂层的结合涂覆制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镍钴基合金和结合涂层及并入该结合涂层的结合涂覆制品。在示例性实施例中，公开抗高温氧化和抗热腐蚀的MCrAlX合金，其中，按合金的重量计，M包括至少大约30%的量的镍，并且X包括从大约0.005%到大约0.19%的钇。在另一个示例性实施例中，公开涂覆制品。制品包括具有表面的基底。制品还包括布置在表面上的结合涂层，结合涂层包括抗高温氧化和抗热腐蚀的MCrAlX合金，其中，按合金的重量计，M包括至少大约30%的镍，并且X包括大约0.005%到大约0.19%的钇。

Description

镍钴基合金和结合涂层及并入该结合涂层的结合涂覆制品
技术领域
本文中公开的主题涉及适合在高温环境中使用的金属合金组合物，并且更特别地，涉及适合在高温环境中用作制品或结合涂层材料以提供保护而免受氧化和热腐蚀的金属合金组合物。
背景技术
在诸如涡轮发动机的恶劣环境中，金属覆盖覆层和扩散覆层充当用于热障覆层(TBC)的结合覆层(即，MCrAlY和/或铝化物)。覆层保护下方的金属合金基底免受热以及热气体的腐蚀且氧化的环境。TBC提供在热燃烧气体与金属合金基底之间的热减少屏障，并且可防止、缓和或者减小潜热、腐蚀和/或氧化引起的对基底的破坏。
MCrAlY合金为高温覆层族，其中，M从铁、镍和钴中的一个或它们的组合选择；Cr为铬；Al为铝；并且Y为钇。有时，诸如镧(La)或钪(Sc)的其他的稀土元素代替Y。这些MCrAlY覆层通常具有合金微观结构中的γ相和β相。诸如Si、Hf、Pd和Pt的各种合金元素添加于γ/βMCrAlY合金，以提高抗氧化性和/或抗热腐蚀性，但这可导致结合涂层材料的应变容限的减小，并且可造成在其中使用它们的覆层系统(特别是包括TBC的覆层系统)的剥落寿命的缩短。
存在基于γ相和γ'相合金微观结构的另一类覆盖MCrAlY覆层。γ和γ'MCrAlY覆层的优点在于，它们具有与下方的涡轮制品的超级合金的较小热膨胀失配，并且γ'加强材料，从而造成对热疲劳的相对高的抵抗性。因为热疲劳是在升高的温度下操作的涡轮叶片的退化的主要模式，所以这些结合覆层中的抗高热疲劳性是非常合乎需要的。虽然这些覆层是合乎需要的，但是它们大体具有操作使用期限，其由覆层保持(或避免损耗)诸如铝和铬的元素的能力确定，该元素对保持保护氧化物而言是必需的，并且防止TBC覆层和并入它们的保护覆层系统的剥落。
因此，存在提供结合涂层材料的需要，该结合涂层材料提高在其中使用它们的保护覆层系统(特别是使用TBC的保护覆层系统)的抗剥落性。
发明内容
根据一个方面，在示例性实施例中，公开一种抗高温氧化和抗热腐蚀的MCrAlX合金。按合金的重量计，合金包括：包括至少大约30%的量的镍的M，和包括从大约0.005%到大约0.19%的钇的X。
根据另一个示例性实施例，公开一种涂覆制品。制品包括具有表面的基底。制品还包括布置在表面上的结合涂层，结合涂层包括抗高温氧化和抗热腐蚀的MCrAlX合金，其中，按合金的重量计，M包括至少大约30%的镍，并且X包括大约0.005%到大约0.19%的钇。
这些和其他的优点和特征从结合附图进行的下列描述将变得更加显而易见。
附图说明
被认为是本发明的主题被特别地指出，并且在说明书的结尾处的权利要求中被清楚地要求权利。本发明的前述和其他的特征和优点从结合附图进行的下列详细描述是显而易见的，在该附图中：
图1是本文中公开的制品的示例性实施例的示意截面图；
图2是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的示例性实施例的表面区域的截面图；
图3是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第二示例性实施例；
图4是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第三示例性实施例；
图5是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第四示例性实施例；
图6是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第五示例性实施例；
图7是本文中公开的呈涡轮叶片的形式的基底和结合覆层的第六示例性实施例；
图8是在周期小时内测量的熔炉周期测试(FCT)寿命的图，本文中公开的结合涂层合金的示例性实施例以及两种可比较的结合涂层合金在该周期小时内以2000℉/20小时停留时间剥落；
图9是在周期小时内测量的FCT寿命的图，本文中公开的结合涂层合金的示例性实施例以及两种可比较的结合涂层合金在该周期小时内以2000℉/45分钟停留时间剥落；以及
图10是用于本文中公开的结合涂层合金的示例性实施例以及两种可比较的结合涂层合金的、测量为在裂纹开裂时的应变的百分比的应变容限的图。
详细描述参考附图借助于实例说明本发明的实施例以及优点和特征。
部件列表
1—涡轮发动机
10—构件
18—气体流动路径
30—表面
50—涡轮叶片
52—喷嘴
54—护罩
58—燃烧器
60—燃料喷嘴
100—MCrAlY合金
110—结合涂层
120—基底
130—保护系统
140—TBC层
150—铝化物层
160—结合涂层。
具体实施方式
参考附图，如在本文中描述的，公开γ-γ'MCrAlX合金100，其适合用作结合涂层110材料，并且与现有比较γ-β结合涂层材料相比，提供操作温度能力的大于50℉的改进。更特别地，MCrAlX合金100包括NiCoCrAlY合金100。该材料可用作金属覆盖结合覆层，其保护下方的金属超级合金基底免受通过氧化和热腐蚀的退化。NiCoCrAlY合金100的结合涂层110材料的组合物与某些Ni基超级合金基底组合物相似。在不受理论限制的情况下，NiCoCrAlY合金100的结合涂层110材料的组合物与超级合金基底组合物的相似性减小某些覆层或基底合金组分的合成梯度，由此还减小可趋向于损耗某些基本组分(诸如例如，铝和铬)的覆层或基底的扩散过程的可能，该某些基本组分提供与氧化保护和热腐蚀保护相关的表面氧化物；或者特别是通过减少基底/覆层分界面处的相互扩散而减少不促进氧化保护或热腐蚀保护的组分的富集。在减小化学组分梯度的情况下，结合覆层/基底合金可维持它们的初始组合物达延长的时间；结合涂层110材料中的诸如Al，Cr的基本元素的损耗以及不在初始结合涂层中的元素的富集变得更加平缓。例如，如在本文中描述的，结合涂层100材料可在高操作温度下维持薄的、连续的、保护的氧化铝结瘤达较长的时间间隔，这进而促进紧邻结合涂层110材料的热障覆层(TBC)的延长剥落使用期限。NiCoCrAlY合金100是大致无硅的，由此防止脆弱TixSiy金属间相的可能形成，该可能形成可缩短布置在包括硅的结合涂层材料上的TBC覆层的剥落使用期限，特别是在基底合金包括钛时，该基底合金诸如GTD111，其具有如下公称成分：按合金的重量百分比计的14%的铬、9.5%的钴、3.8%的钨、1.5%的钼、4.9%的钛、3.0%的铝、0.1%的碳、0.01%硼、2.8%的钽以及余量的镍和附带的杂质，或Rene N4，其具有如下公称成分：按合金的重量百分比计的7.5%的钴、9.75%的铬、4.20%的铝、3.5%的钛、1.5%的钼、4.8%的钽、6.0%的钨、0.5%的钶(铌)、0.05%的碳、0.15%的铪、0.004%的硼以及余量的镍和附带的杂质。在某些实施例中，本文中描述的NiCoCrAlY合金100可包括高达1.25%的锗，特别是高温延性。本文中描述的NiCoCrAlY合金100可使用在各种涡轮发动机应用中，以使较高发动机操作温度、提高的操作效率和/或较长检查时间间隔成为可能。
参考图1-10，在本文中公开抗高温氧化和热腐蚀的MCrAlX合金100。MCrAlX合金100可用于任何期望的应用，但是特别地适合于用作用于各种高温制品(特别是涡轮发动机1的各种构件10)的结合涂层110材料，并且甚至更特别地，适合于用作用于工业燃气涡轮的各种构件10的结合涂层110材料，该工业燃气涡轮的各种构件10包括热气体流动路径18和暴露于流过热气体流动路径18的高温燃烧气体的表面30。这些结合涂层110材料特别良好地适合于与各种涡轮叶片(或涡轮动叶)50一起使用，但是也良好地适合于与其他构件一起使用，该其他构件包括：静叶(或涡轮喷嘴)52、护罩54、燃烧器58、燃料喷嘴60等，并且包括子构件和这些构件的子组件。MCrAlX合金100可在提到的应用中的任何一个中作为覆盖结合涂层100或结合覆层施加于任何适合的基底120，特别是各种超级合金基底120，其包括Co基超级合金基底、Ni基超级合金基底或Fe基超级合金基底，或它们的组合。在示例性实施例中，如图1所示，本文中公开的MCrAlX合金100可例如用作燃气轮机叶片50的翼型区段或叶片尖端的压力表面或吸入表面上的结合涂层110。
在示例性实施例中，如在图2中更详细地示出的，诸如涡轮叶片50的构件10的表面30由作为金属保护涂覆层的结合涂层110材料保护，图2描绘穿过诸如涡轮叶片50的构件10的表面30的放大截面。表面30可包括构件10的任何部分，在构件10上，期望提供结合涂层110材料以保护基底120免受氧化或热腐蚀，或它们二者，构件10包括表面30以及其他表面，表面30包括热气体流动路径18，并且直接暴露于流过该路径的热燃烧气体，该其他表面包括未直接暴露于热燃烧气体但是可暴露于由这些气体引起的高温的表面。在一个示例性实施例中，表面30可包括涡轮叶片50的翼型区段或叶片尖端的表面。如图8所示，结合涂层110可独自用于保护表面30，或者可结合其他高温材料(包括其他高温覆层材料)使用，以提供本文中描述的涂覆层的保护系统130，其中，在这种系统中，结合涂层110可例如用作底层或内层或外层，或它们的组合。如在上面描述的，结合涂层110可并入到各种高温制品(特别是涡轮发动机1的各种构件10)中，并且可并入到还未利用在新形成的制品所意图用于的应用中的新形成的制品中，但是也可并入到制品中，该制品在使用中用作用于其的替代结合涂层或修复结合涂层或它们的组合。
保护系统130可包括结合涂层110，结合涂层110作为底层为涂覆层的组合的部分，该涂覆层的组合还包括一个或更多个热障涂覆层(TBC)140，或一个或更多个铝化物涂覆层150，或一个或更多个其他结合涂层，或它们的组合。在示例性实施例中，如图2所示，保护系统130可包括作为用于至少一个TBC层140的抗氧化和抗热腐蚀底层的结合涂层110，其中，结合涂层110布置在诸如超级合金基底的基底120的表面30上，并且至少一个TBC层140布置在结合涂层110上，并且可遭受暴露于热燃烧气体。
在另一个示例性实施例中，如图3所示，保护系统130可包括用作用于至少一个铝化物层150的抗氧化和抗热腐蚀底层的结合涂层110，其中，结合涂层110布置在诸如超级合金基底的基底120的表面30上，并且至少一个铝化物层150布置在结合涂层110上，并且可遭受暴露于热燃烧气体。
在又一个示例性实施例中，如图4所示，保护系统130可包括用作用于铝化物层150和TBC层140的抗氧化和抗热腐蚀底层的结合涂层110，其中，结合涂层110布置在超级合金基底120的表面30上，至少一个铝化物层150布置在结合涂层110上，并且至少一个TBC层140布置在铝化物层150上，并且可遭受暴露于热燃烧气体。
在另外的示例性实施例中，如图5所示，保护系统130可包括用作用于TBC层140和铝化物层150的抗氧化和抗热腐蚀底层的结合涂层110，其中，结合涂层110布置在超级合金基底120的表面30上，至少一个TBC层140布置在结合涂层110上，并且至少一个铝化物层150布置在TBC层140上，并且可遭受暴露于热燃烧气体。
保护系统130还可包括作为为涂覆层的组合的部分的内层的结合涂层110，该涂覆层的组合还包括一个或更多个热障涂覆层(TBC)140，或一个或更多个铝化物层150，或它们的组合。例如，在示例性实施例中，图2-5的保护系统130可任选地包括在基底与结合涂层110之间布置在基底120上的至少一个铝化物层150或另一个结合涂层160。另外，结合涂层110、铝化物层150和TBC层140的配置如在图2-5中在上面描述的。
在又一个示例性实施例中，如图6所示，保护系统130可包括作为为涂覆层的组合的部分的外层的结合涂层110，该涂覆层的组合还包括一个或更多个热障涂覆层(TBC)140，或一个或更多个铝化物层150，或它们的组合。与一个或更多个TBC层140或一个或更多个铝化物层150，或另一个结合涂层，或它们的组合结合的作为外层的一个或更多个结合涂层110的其他组合也是可能的。
在另外的示例性实施例中，如图7所示，保护系统130可仅包括未与其他涂覆层组合的作为外层的结合涂层110。以上描述的保护系统130(包括仅包括结合涂层110的保护系统)包括至少一个结合涂层110。结合涂层110包括镍基超级合金结合涂层材料，并且更特别地，包括镍钴基超级合金结合涂层材料。镍钴基超级合金结合涂层材料包括MCrAlX合金100，其中，按合金的重量计，M包括至少大约30.0%的量的镍，并且X包括从大约0.005%到大约0.19%的钇。与用于涡轮发动机应用的现有MCrAlY结合涂层合金相比，公开的MCrAlX合金100大体使用减少的量的钇，该现有MCrAlY结合涂层合金诸如例如常规的γ-βMCrAlY(NiCrAlY)结合涂层，其具有按合金的重量计的22%的铬、10%的铝、1%的钇以及余量的镍和附带的杂质的公称成分，其中，硫可为附带的杂质，并且被控制到百万分之(ppm)100或更少；或已知为BC52的常规的γ-γ'MCrAlY(NiCoCrAlY)结合涂层，其具有如下公称成分：18%的铬、6.5%的铝、10%的钴、6%的钽、2%的铼、0.5%的铪、0.3%的钇、1.0%的硅、0.015%的锆、0.06%的碳、0.015%的硼以及余量的镍和附带的杂质。当使用在还包括TBC层140的保护系统130中时，本文中公开的MCrAlX合金100中的减少的量的钇有利地提供用于这些合金的提高的抗氧化性和增强的TBC抗剥落性。与γ-γ'BC52结合涂层材料相比，本文中公开的MCrAlX合金100是无硅的，以防止在与包括Ti的合金一起使用时的脆弱TixSiy相的形成的可能性并且增大应变容限，具有增大的量的Al以提高抗氧化性，并且是无铼的，以提供关于裂纹开裂的开始(图10)的提高的应变容限并且避免该战略上重要的元素的使用，该战略上重要的元素由于它的有限供应和相关成本而是战略性的。本文中公开的MCrAlX合金100还可使用锗，锗未存在于现有MCrAlY结合涂层合金(在上面描述的这些MCrAlY结合涂层合金)中。
在示例性实施例中，MCrAlX合金100包括镍基MCrAlX合金，其具有包括γ和γ’相的微观结构，其中，按合金的重量计，M包括至少大约30%的量的镍，并且X包括从大约0.005%到大约0.19%的钇。在另一个示例性实施例中，MCrAlX合金100包括镍钴基MCrAlX(NiCoCrAlX)合金100，其具有包括γ和γ’相的微观结构，其中，按合金的重量计，M包括至少大约30%的量的镍和大约5.0%到大约15.0%的量的钴，并且X包括从大约0.005%到大约0.19%的量的钇。MCrAlX合金100还可包括按合金的重量计的高达大约1.25%的量的锗。
在一个示例性实施例中，MCrAlX合金100(按合金的重量计)包括从大约5.0%到大约15.0%的钴、从大约12.0%到大约28.0%的铬、从大约6.5%到大约11.0%的铝、高达大约1.25%的锗、从大约4.0%到大约8.0%的钽、从大约0.005%到大约0.05%的锆、从大约0.005%到大约0.8%的铪、从大约0.005%到大约0.19%的钇以及余量的镍和附带的杂质。在另一个实施例中，MCrAlX合金100(按合金的重量计)包括从大约8.5%到大约12.0%的钴、从大约16.0%到大约21.0%的铬、从大约6.5%到大约8.5%的铝、从大约4.5%到大约7%的钽、从大约0.001%到大约0.1%的锆、从大约0.1%到大约0.65%的铪、从大约0.005%到大约0.19%的钇、高达大约1.25%的锗以及余量的镍和附带的杂质。这些MCrAlX合金100具有比本文中描述的现有γ-γ'结合涂层合金更多的铝。在不受理论限制的情况下，这可提供附加的铝，其可避免在氧化环境中的高温暴露期间的结合涂层110材料中的铝的损耗，并且因此促进提高的抗氧化性、抗热腐蚀性和抗剥落性。本文中描述的MCrAlX合金100的添加物是大致无硅的，并且是大致无铼的(即，除作为附带的杂质之外，大致不包含硅或铼)。如在本文中使用的，大致无硅意味着，即使其中可存在硅(诸如通过作为附带的杂质并入)，按合金的重量计，合金将包括大约0.1%或更少的硅。硅的缺乏避免在结合涂层/基底分界面中或附近的脆弱TixSiy金属间相的形成的可能性，特别是在紧邻MCrAlX合金100的材料包括钛的情况下。如在本文中使用的，大致无铼意味着，即使其中可存在Re(诸如通过作为附带的杂质并入)，按合金的重量计，合金将包括大约0.1%或更少的铼。避免使用铼增大应变容限(图10)，并且避免对该战略性元素的需要。例如，与包括大约1%的公称量的钇并且不包括锗的、在本文中描述的现有结合涂层合金相比，并入指示量的钇和/或锗提高MCrAlX合金100的抗氧化性和抗热腐蚀性。
例如，这在图8-10中被示出，图8-10示出：与使用本文中描述的现有γ-β结合涂层的同样构造相比，本文中描述的MCrAlX合金100提高保护系统的抗剥落性，该保护系统包括作为用于TBC层140的底层施加于超级合金基底120的合金的结合涂层110。因此，对于给定的操作温度，包括作为TBC层140下方的结合涂层110材料的、本文中公开的MCrAlX合金100的保护系统130的抗剥落性大于包括具有本文中描述的γ-β比较合金的组合物的结合涂层合金的保护系统的抵抗性。每个测试组的涂覆有TBC的超级合金试样经历熔炉循环测试(FCT)，以评定1)样本之间的相关TBC剥落性能，该样本具有本文中公开的γ-γ'MCrAlX合金100覆层系统(组1,2)、本文中公开的γ-γ'MCrAlX合金100覆层系统(具有按合金的重量计的大约2%的铼和按重量计的大约1%的重量的硅，以便测试铼和硅的影响)(组2)，以及具有本文中描述的常规γ-β结合涂层的比较样本(组3)。测试在室温与大约2000℉之间以二十四小时的周期进行，并且在低温(大约250℉)与大约2000℉之间以一小时的周期进行。第一停留时间在峰值温度下为大约20小时(图8)，第二停留时间在峰值温度下为大约45分钟(图9)。当至少10%的TBC剥落时，给定样本的测试终止。对于20小时的停留测试，在图8中示出结果，其中，组1样本的平均FCT寿命在峰值温度下为大约1740小时，组2样本为大约780小时，并且组3样本为大约740小时。在该测试中，本文中公开的MCrAlX合金100覆层系统证明大约2.35倍的对常规γ-β结合涂层的改进，并且具有铼和硅的样本显示比得上比较合金样本的性能。对于45分钟的停留测试，在图9中示出结果，其中，组1样本的平均FCT寿命在峰值温度下为大约810小时，组2样本为大约367小时，并且组3样本为大约397.5小时。在该测试中，本文中公开的MCrAlX合金100覆层系统证明大约2.04倍的对常规γ-β结合涂层的改进，并且具有铼和硅的样本(组2)显示比得上比较合金样本的性能。如图10所示，这些样本还通过在恒定应变率下的室温单轴拉伸测试来测试，以评定在裂纹开裂之前的它们的应变容限。结果表明，组1样本具有比得上组2样本的平均应变的、大约0.45%的在裂纹开裂时的平均应变，该组2样本在图10中被示出，并且具有大约0.54%的在裂纹开裂时的平均应变。组2样本具有大约3.3%的在裂纹开裂时的显著较高的平均应变。
以上测试证明使用MCrAlX合金100结合覆层以防止或者至少显著地延迟裂纹开裂的开始的保护系统130的能力。从另一个角度，本文中公开的MCrAlX合金100的使用还使描述的保护系统130(即，结合涂层110/TBC涂覆层140)能够在平均操作温度下实现大致相同的抗剥落性，该平均操作温度比包括本文中描述的现有结合涂层合金和TBC层140的保护系统的平均操作温度高至少大约50℉。因此，本文中描述的MCrAlX合金100充分地提高抗剥落性，以使在相同操作温度下的较长操作使用期限成为可能，或者使在减小的冷却速率下(因此在提高的效率下)的相似操作使用期限成为可能。例如，对于使用TBC层140的保护系统130的给定剥落寿命而言，使用结合涂层110材料的本文中公开的保护系统130可在结合涂层/TBC分界面温度下使用，该结合涂层/TBC分界面温度比使用本文中公开的比较γ-β结合涂层合金的相似保护系统高至少大约50℉，例如，这提供较高操作温度能力和提高的操作效率和/或使用它们的涡轮发动机的较长检查时间间隔。在不受理论限制的情况下，本文中规定的量的钇通过延迟氧化铝剥落而提高抗氧化性。MCrAlX合金中的较低Y密度减少可导致故障的覆层中的富Y相的分离。描述的量的铝的使用还可提供附加的铝，其可避免在氧化环境中的高温暴露期间的结合涂层110材料中的铝的损耗，并且因此还可促进提高的抗氧化性、抗热腐蚀性和抗剥落性。
在另一个示例性实施例中，本文中公开的MCrAlX合金100还可包括(按合金的重量计)高达大约1.25%(并且更特别地，大约0.001%到大约1.25%)的量的锗。
附带的杂质可包括本文中描述的单独合金组分的处理所附带的杂质，特别是包括这些组分的镍基合金(并且更特别地，包括这些组分的镍钴基超级合金)所附带的已知的杂质。附带的杂质的实例为硫。硫的量将优选地控制到按重量计的8-100ppm的硫。
结合涂层110材料可具有与基底120的组合物不同的组合物，或者可具有相同的组合物。结合涂层110可具有任何适合的厚度。在示例性实施例中，结合涂层110材料可具有0.003英寸到大约0.03英寸的厚度。在其他实施例中，厚度可更大。本文中公开的MCrAlX合金100可以以任何适合的形式使用，该任何适合的形式包括作为用于形成本文中公开的类型的整个制品的合金，或者作为结合涂层110材料。MCrAlX100合金可通过任何适合的方法形成，该任何适合的方法包括各种真空熔炼法和特别是用于各种超级合金(特别是镍钴基超级合金)的熔炼法。结合涂层110材料可通过任何热喷涂过程施加，该任何热喷涂过程包括但不受限于高速氧燃料喷涂(HVOF)、高速空气燃料热喷涂(HVAF)、真空等离子喷涂(VPS)、空气等离子喷涂(APS)和冷喷涂方法。此外，结合涂层110材料可通过各种物理气相沉积(PVD)过程沉积，该各种物理气相沉积(PVD)过程包括阴极电弧物理气相沉积、电子束物理气相沉积(EBPVD)和粒子电浆沉积(IPD)。
保护系统130还可包括相对于结合涂层110材料布置的铝化物层150和本文中描述的其他覆层。铝化物层150可包括任何适合的铝化物，其包括扩散铝化物，诸如简单扩散铝化物或复杂扩散铝化物，诸如铂铝化物。铝化物层150可具有任何适合的厚度，并且在示例性实施例中，可具有从大约0.0005英寸到大约0.0045英寸厚的厚度。
保护系统130还可包括相对于结合涂层110材料布置的TBC层140和本文中描述的其他覆层。可使用任何适合的TBC层140，其包括密集垂直微裂纹(DVM)陶瓷TBC层140、多孔TBC层140或混合结构。TBC层140可具有任何适合的厚度，并且在示例性实施例中，可具有从大约0.005英寸到大约0.1英寸的厚度。适合的TBC层140的实例包括：例如化学地结合于本文中描述的结合涂层110或铝化物层150的TBC、耐应变柱状晶粒结构，其可通过利用现有技术中已知的物理气相沉积技术(例如，EBPVD)来沉积TBC层140或者通过利用等离子喷涂技术以沉积非柱状TBC层140而获得。用于TBC层140的适合材料包括：氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、优选组合物，其为按重量计的大约6%到大约8%的氧化钇，任选地具有高达按重量计的大约20%的镧系元素的氧化物以减小热导率。还可使用其他陶瓷材料，诸如氧化钇、不稳定氧化锆或由氧化镁稳定的氧化锆、氧化钆、氧化镱、氧化钙、二氧化铈、氧化钪和/或其他氧化物。
本文中的术语"一"和"一个"不表示数量的限制，而是表示提及的物品中的至少一个的存在。结合数量使用的修饰语"大约"包括规定值，并且具有由上下文指示的意思(例如，包括与特别数量的测量相关的误差范围)。此外，除非另外限制，本文中公开的所有范围为包含性且可结合的(例如，“高达按重量计的大约25%(wt.%)(更特别地，大约5wt.%到大约20wt.%，并且甚至更特别地，大约10wt.%到大约15wt.%)”的范围包括范围(例如，“大约5wt.%到大约25wt.%、大约5wt.%到大约15wt.%"等)的端点和所有中间值)。结合合金组合物的一系列组分的“大约”的使用应用于所有列出的组分，并且结合范围应用于范围的两个端点。最后，除非另外限定，本文中使用的技术术语和科学术语具有本发明所属的领域的技术人员通常理解的相同意思。本文中使用的后缀“(多个)”意图包括它修饰的术语的单数和复数二者，由此包括该术语中的一个或更多个(例如，金属(多种)包括一种金属或更多种金属)。在整个说明书中参考“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等意味着，结合实施例描述的特别元件(例如，特征、结构和/或特性)包括在本文中描述的至少一个实施例中，并且可或不可存在于其他实施例中。
将理解，结合本文中描述的合金组合物的“包括”的使用明确地公开并且包括：实施例，其中，合金组合物“基本上包括”指定的成分(即，包含指定的成分，并且不包含显著不利地影响公开的基本且新颖的特征的其他成分)；和实施例，其中，合金组合物“包括”指定的成分(即，仅包含除自然地和不可避免地存在于指定成分中的每一个中的污染物之外的指定成分)。
虽然仅结合有限数量的实施例详细地描述本发明，但是应当容易理解，本发明不受限于这种公开的实施例。相反地，本发明可修改成并入迄今为止未描述但与本发明的精神和范围相称的许多变化、改变、替换或等同配置。另外，虽然已经描述本发明的各种实施例，但是将理解，本发明的方面可仅包括描述的实施例中的一些。因此，本发明不被看作是被前述描述限制，而是仅被所附权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种抗高温氧化和抗热腐蚀的MCrAlX合金，其中，按所述合金的重量计，M包括至少大约30%的量的镍，并且X包括从大约0.005%到大约0.19%的钇。
2.如权利要求1所述的合金，其特征在于，按所述合金的重量计，X进一步包括高达大约1.25%的锗。
3.如权利要求1所述的合金，其特征在于，按所述合金的重量计，所述合金包括：从大约5.0%到大约15.0%的钴、从大约12.0%到大约28.0%的铬、从大约6.5%到大约11.0%的铝、从大约4.0%到大约8.0%的钽、从大约0.005%到大约0.5%的锆、从大约0.005%到大约0.8%的铪、从大约0.005%到大约0.19%的钇、高达大约1.25%的锗以及余量的镍和附带的杂质。
4.如权利要求1所述的合金，其特征在于，按所述合金的重量计，所述合金包括：从大约8.5%到大约12.0%的钴、从大约16.0%到大约21.0%的铬、从大约6.5%到大约8.5%的铝、从大约4.5%到大约7%的钽、从大约0.001%到大约0.1%的锆、从大约0.1%到大约0.65%的铪、从大约0.005%到大约0.19%的钇、高达大约1.25%的锗以及余量的镍和附带的杂质。
5.如权利要求1所述的合金，其特征在于，所述合金大致不包括硅或铼。
6.如权利要求3所述的合金，其特征在于，所述附带的杂质包括硫，并且硫包括所述合金的小于大约100ppm。
7.如权利要求1所述的合金，其特征在于，所述合金包括镍基合金，其包括γ相和γ'相。
8.一种涂覆制品，其包括：
具有表面的基底；以及
布置在所述表面上的结合涂层，所述结合涂层包括抗高温氧化和抗热腐蚀的MCrAlX合金，其中，按所述合金的重量计，M包括至少大约30%的镍，并且X包括大约0.005%到大约0.19%的钇。
9.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，按所述合金的重量计，所述合金包括：从大约5.0%到大约15.0%的钴、从大约12.0%到大约28.0%的铬、从大约6.5%到大约11.0%的铝、从大约4.0%到大约8.0%的钽、从大约0.005%到大约0.5%的锆、从大约0.05%到大约0.8%的铪、从大约0.005%到大约0.19%的钇、高达大约1.25%的锗以及余量的镍和附带的杂质。
10.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，按所述合金的重量计，所述合金包括：从大约8.5%到大约12.0%的钴、从大约16.0%到大约21.0%的铬、从大约6.5%到大约8.5%的铝、从大约4.5%到大约7%的钽、从大约0.001%到大约0.1%的锆、从大约0.1%到大约0.65%的铪、从大约0.005%到大约0.19%的钇、高达大约1.25%的锗以及余量的镍和附带的杂质。
11.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，所述合金大致不包括硅或铼。
12.如权利要求10所述的涂覆制品，其特征在于，所述附带的杂质包括硫，并且硫包括所述合金的小于大约100ppm。
13.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，进一步包括布置在所述结合涂层上的热障覆层。
14.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，进一步包括布置在远离所述基底的所述结合涂层的表面上或者布置在所述基底与所述结合涂层之间或者二者的铝化物覆层。
15.如权利要求14所述的涂覆制品，其特征在于，所述铝化物覆层布置在远离所述基底的所述结合涂层的表面上，并且进一步包括布置在所述铝化物覆层上的热障覆层。
16.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，所述基底包括Fe基超级合金、Ni基超级合金或Co基超级合金，或它们的组合。
17.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，所述基底包括涡轮叶片、静叶、护罩、喷嘴、燃烧器或燃料喷嘴，或它们的组合。
18.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，所述结合涂层包括替代结合涂层或修复结合涂层，或它们的组合。
19.如权利要求17所述的涂覆制品，其特征在于，所述结合涂层包括替代结合涂层或修复结合涂层，或它们的组合。
20.如权利要求8所述的涂覆制品，其特征在于，按所述合金的重量计，X进一步包括大约0.001%到大约1.25%的锗。
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