CN107001160B - 用于高温工作的制品 - Google Patents

Abstract

本文提出了一种用于高温工作的制品。一个实施方案是包括具有含硅陶瓷基质复合材料的基材和布置在基材上的层的制品，其中所述层包括硅和掺杂剂，所述掺杂剂包含铝。在另一个实施方案中，所述制品包括陶瓷基质复合材料基材，其中所述复合材料包含含硅陶瓷和掺杂剂，所述掺杂剂包含铝；布置在基材上的粘结涂层，其中所述粘结涂层包含单质硅、硅合金、硅化物，或包含任何上述的组合；和布置在粘结涂层上的涂层，所述涂层包含硅酸盐(例如铝硅酸盐或稀土硅酸盐)、氧化钇稳定的氧化锆，或包含任何上述的组合。

Description

用于高温工作的制品

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2014年8月25日提交的美国临时申请号62/041,184的权益。

背景

本技术一般涉及高温机械部件，例如用于燃气涡轮组件的部件，并且涉及保护机械部件以免暴露于高温环境的方法。

含硅的陶瓷材料和含硅的金属合金已被提议用于高温应用的结构，例如，燃气涡轮发动机、热交换器、内燃机等。含有碳化硅的陶瓷基质复合材料(CMC)，例如包含碳化硅基质和碳化硅增强材料的复合材料，已被用于这些高温应用。然而，这些应用的环境特征通常含有反应性物质，例如水蒸气，其在高温下可能造成材料结构的重大退化。例如，水蒸气已表明会造成含硅材料的明显的表面衰退/厚度损失和质量损失。水蒸气与结构材料在高温下反应，形成挥发性含硅物质，往往导致不可接受的高衰退率。

环境阻挡涂层(EBC)体系被应用到含硅材料和其它易受反应性物质(例如高温水蒸气)攻击的材料。EBC体系通过阻止环境与材料表面之间的接触提供保护。施加到含硅材料的EBC体系，例如，被设计在高温、含水蒸气的环境下为相对化学稳定的。一种EBC体系，如在美国专利号6,410,148中所述的，包含施加到含硅基材的硅或含硅粘结层(在此也称为“粘结涂层”)；包含沉积在粘结层上的莫来石或莫来石-碱土铝硅酸盐混合物的中间层；和包含沉积在中间层上的碱土铝硅酸盐的顶层。在美国专利号6,296,941的另一个实施例中，顶层是硅酸钇层而非铝硅酸盐。

虽然包括如上所述的此类保护体系的涡轮部件和其它制品已提供良好的性能，对较苛刻的工作条件，包括例如为改进涡轮效率增加的操作温度的流行趋势，产生在工业上对具有甚至更高的温度性能的部件，以及制造这样的制品的方法的持续需求。

概述

提供本发明的实施方案以满足这个和其它需求。一个实施方案是一种制品，其包含：包含含硅陶瓷基质复合材料的基材；和布置在基材上的层，其中所述层包含硅和掺杂剂，所述掺杂剂包含铝。

另一个实施方案是一种制品，其包含：包含含硅陶瓷基质复合材料的基材；布置在基材上的粘结涂层，所述粘结涂层包含单质硅、硅合金、硅化物，或包含任何上述的组合，并且还包含使得粘结涂层中的铝原子与铝原子加硅原子的总和的比率[Al/(Al + Si)]在从0.01至0.15范围内的浓度的氧化铝；和布置在粘结涂层上的顶涂层，所述顶涂层包含硅酸盐(例如铝硅酸盐或稀土硅酸盐)、氧化钇稳定的氧化锆，或包含任何上述的组合。

另一个实施方案是一种制品，其包含：包含含硅陶瓷基质复合材料的基材；布置在基材上的粘结涂层，所述粘结涂层包含硅、硅合金、硅化物，或包含任何上述的组合，并且任选地还包含含氧化铝的掺杂剂；布置在粘结涂层上的外涂层，所述外涂层包含二氧化硅和包含氧化铝的掺杂剂；和布置在外涂层上的顶涂层，所述顶涂层包含硅酸盐(例如铝硅酸盐或稀土硅酸盐)、氧化钇稳定的氧化锆，或包含任何上述的组合。

另一个实施方案是一种制品，其包含：陶瓷基质复合材料基材，其中所述复合材料包含含硅陶瓷和掺杂剂，所述掺杂剂包含铝；布置在基材上的粘结涂层，其中所述粘结涂层包含单质硅、硅合金、硅化物，或包含任何上述的组合；和布置在粘结涂层上的涂层，所述涂层包含硅酸盐(例如铝硅酸盐或稀土硅酸盐)、氧化钇稳定的氧化锆，或包含任何上述的组合。

附图

当参照附图(其中相同的字符代表相同的部件)阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面，和优点将变得更好理解，其中：

图1说明根据本发明的一个实施方案的制品的横截面。

图2说明根据本发明的另一个实施方案的制品的横截面。

图3说明根据本发明的另一个实施方案的制品的横截面。

详述

如在此贯穿说明书和权利要求书所用的，可应用近似语言以修饰任何定量的表示，其可以允许变化而不导致与它相关的基本功能的变化。因此，用一个或多个术语，例如“约”，和“基本上”修饰的值不局限于指定的精确值。在某些情况下，近似语言可能与用于测量值的仪器的精度相对应。在此和贯穿说明书和权利要求书，范围限制可以组合和/或互换；这样的范围被标识并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指明。

在以下说明书和权利要求书中，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文中另外清楚地指明。如在此所用的，术语“或”并不意味着是排他性的，且指存在至少一个提及的部件并包括其中提及的部件的组合可能存在的情况，除非文中另外清楚地说明。

如在此所用的，术语“可以”和“可以是”表示在一组情况下发生的可能性；拥有指定的特性、特征或功能；和/或通过表达一个或多个与限定的动词有关的能力、性能，或可能性来限定另一个动词。因此，“可以”和“可以是”的使用表示修饰的术语显然是适当的、有可能的，或适合于指示的能力、功能或用途，同时考虑到在某些情况下，修饰的术语有时可能不是适当的、有可能的，或合适的。

在本公开内容的特定方面，术语“高温”指约2200℉和约3000℉(约1200℃和约1650℃)之间的范围。

术语“含硅(silicon-containing)”和“含硅(silicon-bearing)”在此可互换使用，意指包括，但不限于硅的任何材料。这样的材料的实例包括但不限于单质硅、包含硅作为组分的合金和固溶体，和包含硅的化合物。类似地，术语“含铝(aluminum-containing)”和“含铝(aluminum-bearing)”在此可互换使用，意指包括，但不限于铝的任何材料。这样的材料的实例包括但不限于单质铝、包含铝作为组分的合金和固溶体，和包含铝的化合物。

图1描述本发明的实施方案的示例性制品100。制品100包括一个或多个保护层，例如布置在基材102上的层104、106和110。一个或多个保护层可在此统称为“环境阻挡涂层体系”或“EBC体系”。在一个实施方案中，制品100的性质可如在例如，U.S. 2011/0052925 A1、以上讨论的任何参考文献，或描述在高温下保护含硅制品的涂层的其它参考文献中所述。为了举例说明的目的，在一些实施方案中，制品100包括密封层110，例如布置在制品100的基材102上的包括碱土铝硅酸盐的层。基材102可从任何合适的材料，例如陶瓷或金属间化物材料制得。基材可包含陶瓷，例如氧化物、氮化物，或碳化物。基材102可包含含硅材料，例如氮化硅、二硅化钼，或碳化硅。这种材料可以是陶瓷基质复合材料(CMC)，例如由基质相和增强相制成的材料。基质相、增强相，或这两相可包含含硅陶瓷，例如碳化硅(SiC)或氮化硅；包含这样的材料的复合材料在此被称为“含硅陶瓷基质复合材料”。制品100可以是燃气涡轮组件的部件，例如燃烧衬套、过渡连接件、护罩、静叶，或动叶。

粘结涂层104可布置在基材102上，和在一些实施方案中，例如在图1中举例说明的实施方案中，粘结涂层104被直接布置在基材102上。其它层，例如密封层110 (如果存在)可布置在粘结涂层104上。在一些实施方案中，粘结涂层104包含硅；例如，粘结涂层104可包含硅合金或单质硅(如在例如U.S. 6,299,988中所述)，或硅化物(例如如在美国专利申请公布号US 20110097589 A1中所述)。粘结涂层104可例如被用来减轻热应力或抑制基材102和其它层，例如密封层110之间的化学反应。粘结涂层104也可用作氧阻挡以防止氧与基材102的化学相互作用。

在粘结涂层104包括单质硅或含硅材料时，中间层(未示出)可布置在密封层110和粘结涂层104之间。中间层由相对于氧化硅为基本上惰性的阻挡材料制得，以促进EBC体系的化学稳定性。"基本上惰性的"意指在二氧化硅和阻挡材料之间至多只有偶然的相互作用(溶解性或反应性)。稀土二硅酸盐，例如钇、镱、镥、钪和其它稀土元素的二硅酸盐，是合适的阻挡材料的非限制性实例。

顶涂层106，通常包括某些形式的氧化物材料，可布置以提供热绝缘(热阻挡涂层)、环境保护(环境阻挡涂层)，或这些功能的组合。合适的顶涂层材料的选择将取决于制品将要暴露的环境类型、底层涂层和基材的组成、处理的成本，和其它因素。顶涂层106可以是陶瓷材料，包括，但不限于，硅酸盐(例如铝硅酸盐或稀土硅酸盐)，和氧化钇稳定的氧化锆。顶涂层106可含有稀土单硅酸盐和/或稀土二硅酸盐。顶涂层106可以是双层涂层，具有稀土单硅酸盐的外层和稀土二硅酸盐的内层。与这些单硅酸盐和二硅酸盐材料相关的稀土元素可包括钇、镱、镥和钪的一种或多种。外层可以是单硅酸钇和内层可以是稀土二硅酸盐(例如二硅酸钇)。

可选择任何上述的各个涂布层的厚度以对给定的工作时间提供足够的保护，同时保持热应力至可持续的水平。而且，涂层厚度也可通过选择的涂布方法的能力决定，以在沉积区域上产生连续的层。各个涂层的大约厚度范围的非限制性实例包括以下：对于密封层110，从约25 µm至约150 µm；对于粘结涂层104，从约75 µm至约125 µm；对于中间层，从约50µm至约100 µm；对于顶涂层106，从约50 µm至约500 µm。对于上述的双层顶涂层，单硅酸钇外层可以是从约25 µm至约50 µm。上述涂层可使用涂布技术沉积，包括，例如，但不限于，等离子体喷涂技术、化学气相沉积，和基于浆的涂布方法；这样的技术和它们的对在此描述的沉积涂层的应用对本领域普通技术人员而言，将是显而易见的。

在包括EBC体系的制品100中，例如在本文图1和2中举例说明的，制品的含硅组分，例如，含硅粘结涂层104和CMC基材102的碳化硅成分，依赖于由形成致密的二氧化硅膜(其在暴露于氧化条件下形成)所致的针对高温氧化的防护。常规EBC体系的限制之一是，在暴露于氧化条件中的高温时，二氧化硅膜结晶。结晶可提高底层含硅材料的氧化速率。结晶二氧化硅(白石英(crystobalite))通过从超过大约2200华氏度(大约1200℃)的氧化温度冷却经历相变，且与相变有关的晶体学变化可引起二氧化硅膜的开裂和剥落，加速硅的氧化并使外涂布层对底层CMC基材的粘附退化。

用于燃气涡轮应用的陶瓷基质复合材料通常包括碳化硅纤维和碳化硅基质，并因此被称为“SiC/SiC”复合材料。这些复合材料可以用多种方式，包括用化学气相渗透(CVI)和用硅熔融渗透(MI)制成。通过熔融渗透制得的复合材料，除了含有碳化硅外，通常在基质中还含有未反应的硅。通常地，复合材料基材将不直接暴露于氧化条件，除非EBC从基材分离。暴露于高温、氧化条件的碳化硅以与单质硅相同的方式形成保护的二氧化硅膜。然而，碳化硅的氧化，例如在CMC基材的暴露部分或在包含碳化硅的粘结涂层中，不仅产生二氧化硅，而且还产生一氧化碳(CO)。一氧化碳可通过无定形二氧化硅膜扩散，而不造成实质上的不利影响。然而，不太可能的是，CO气体可以容易地通过结晶二氧化硅化合物扩散。因此，CO压力可以在SiC/结晶二氧化硅界面上积聚，导致结晶二氧化硅膜开裂，进一步提高底层SiC的氧化速率。因此，结晶可对碳化硅的氧化甚至具有比对硅的氧化更不利的影响。氧化时形成气体的其它含硅化合物(例如氮化硅)存在类似的问题。

为了解决这个问题，根据本发明的实施方案的制品100，除了上述任何材料外，还包含在制品100暴露于高温、氧化环境时形成和/或维持含铝二氧化硅膜的布置的含铝掺杂剂。含铝二氧化硅膜在高温下暴露于氧化气氛时，比不含含铝掺杂剂的膜更能抵抗结晶。掺杂剂布置在可易受氧化的制品100的一个或多个部分，例如粘结涂层104、基材102，或二者中。如在下文进一步详细注明的，掺杂剂可额外地或可供选择地布置在基材或粘结涂层上的层例如二氧化硅层中。

在一个实施方案中，制品100包括基材102和层，例如布置在基材102上的层104，并且它是包含硅和掺杂剂的层104。在一些实施方案中，这种含硅层104被直接布置在基材102上。这样的实施方案的实例包括其中层104是如前所述的EBC体系中的粘结涂层的那些层。具体的实例是其中层104包括单质硅的层，虽然如前所述，硅合金和硅化物也是用于粘结涂层104的可接受的备选材料的实例。在其它实施方案中，掺杂的含二氧化硅的层作为外涂层105 (图2)布置在含硅粘结涂层104上，含硅粘结涂层布置在基材102上。在备选的实施方案中，掺杂的二氧化硅层可被直接布置在基材102上。

基材102包含含硅陶瓷基质复合材料，例如包含碳化硅、氮化硅，或包含这些的一种或两种的组合的复合材料。如上所注明的，SiC-SiC陶瓷基质复合材料是用于基材102的材料的一个实例。

用于本文所述实施方案的合适的含铝掺杂剂包括，但不限于，单质铝、氧化铝、碳化铝、氮化铝、硼化铝，及其混合物。在某些实施方案中，氧化铝作为掺杂剂被包括在内，因为它在氧化时不形成任何气态化合物。在一些实施方案中，氧化铝以纳米颗粒的形式存在于层104中，所述纳米颗粒意指具有中值最长尺寸少于约1000纳米的多个颗粒。在一些实施方案中，纳米颗粒的中值最长尺寸少于约200纳米。使用小直径的颗粒，如纳米颗粒，例如，可提高氧化铝溶解或以其它方式充分分散于在高温、氧化环境中工作期间形成的二氧化硅膜内的能力。纳米颗粒可例如，通过应用例如液体-注射等离子体喷涂技术加入到硅-基涂层中，其中硅粉浆料、掺杂剂粉末纳米颗粒，和液体载体被进料到等离子体炬并沉积作为掺杂的、含硅涂层。其它技术，例如混合的粉末原料的高速氧燃料沉积可也可应用。

选择掺杂层例如层104中存在的足够高的量的掺杂剂，以有效地降低二氧化硅在前述“高温”范围内的温度下结晶的速率(相对于未掺杂的二氧化硅层)。另一方面，掺杂剂的存在可提高通过二氧化硅膜的氧传输速率，且因此基于平衡这些竞争效应选择存在的掺杂剂的量。在一个实施方案中，选择足够低的掺杂剂的量，以避免通过所述层的氧传输增加到超过约10的倍数。例如，在一些实施方案中，选择掺杂剂(例如氧化铝)的量，以使得铝原子与铝原子加硅原子的总和的比率[Al/(Al + Si)]是在从0.01至0.15范围内。在一些实施方案中，该比率是约0.01至0.10，这意味着在生成的二氧化硅膜中的氧化铝水平应是从约0.5至5摩尔%。保持尽可能低的，但高至足以减少二氧化硅结晶到可接受的水平的铝水平通常是可取的。

如前所注明的，制品100的一些实施方案包括顶涂层106。任何上述的各种涂层结构和候选材料适合用于采用掺杂铝的、含硅层104的实施方案。通常用作顶涂层106的合适氧化物的具体实例包括但不限于硅酸盐(例如铝硅酸盐或稀土硅酸盐)、氧化钇稳定的氧化锆，和包括任何这些的组合。

为进一步举例说明上述的概念，制品100的一个特定的实施方案包括基材102，其包含含硅陶瓷基质复合材料，例如SiC/SiC复合材料。粘结涂层104布置在基材102上，并且这种粘结涂层104包含单质硅、硅合金、硅化物，或包括这些中的一种或多种的组合。粘结涂层104还包含作为掺杂剂的氧化铝，其浓度使得粘结涂层中的铝原子与铝原子加硅原子的总和的比率[Al/(Al + Si)]在从0.01至0.15范围内。顶涂层106布置在粘结涂层104上，有或没有如前所述的一个或多个插入层，且顶涂层106包含硅酸盐(例如铝硅酸盐或稀土硅酸盐)、氧化钇稳定的氧化锆，或包括这些中的一种或多种的组合。

作为进一步的说明，参照图2，制品100的另一个特定的实施方案包括基材102，其包含含硅陶瓷基质复合材料，例如SiC/SiC复合材料。粘结涂层104布置在基材102上，并且这种粘结涂层104包含单质硅、硅合金、硅化物，或包括这些中的一种或多种的组合。在一些实施方案中，粘结涂层104包含掺杂剂例如如上所述的氧化铝，而在其它实施方案中，粘结涂层104未被掺杂。外涂层105布置在粘结涂层104上，外涂层105包含二氧化硅和包含氧化铝的掺杂剂。顶涂层106布置在外涂层105上，有或没有如前所述的一个或多个插入层，且顶涂层106包括硅酸盐，例如，铝硅酸盐或稀土硅酸盐；氧化钇稳定的氧化锆，或包括这些中的一种或多种的组合。

在一些实施方案中，代替或除了掺杂剂存在于布置在基材上的层中外，掺杂剂还布置在基材本身中。参照图3，在这个方面的示例性实施方案中，制品100包含含硅陶瓷基质复合材料102，例如包含碳化硅、氮化硅，或包括这些中的至少一种的组合的复合材料。复合材料102包含含铝掺杂剂，其起着将铝结合到二氧化硅膜中的作用，如果它暴露在高温、氧化环境下，则二氧化硅膜在复合材料102上形成。铝从掺杂的复合材料102结合到二氧化硅膜中有助于稳定无定形形式的氧化物，减少二氧化硅在高于约2200华氏度的温度下的结晶速率，从而帮助延长如前讨论的制品100的使用寿命。

在一些实施方案中，掺杂剂至少存在于复合材料102的掺杂区域130中；掺杂区域130通常包含制品的表面132并至少延伸约25微米(在表面132下面)。在其它实施方案中，掺杂剂在整个复合材料102内基本上均匀分布，因此在这种情况下，掺杂区域130与复合材料102的体积一致。在某些实施方案中，不管掺杂剂如何分布在复合材料102内，掺杂剂以类似于上文对掺杂的涂布层描述的浓度范围存在于掺杂区域130中；即是说，选择掺杂区域130内的铝浓度，使得掺杂区域130内的铝原子与铝原子加硅原子的总和的比率[Al/(Al +Si)]是在从0.01至0.15范围内。类似于先前所描述的，在基材102中的掺杂剂的浓度通常被选择在高于2200华氏度的温度下，有效地降低二氧化硅的结晶速率(相对于未掺杂的二氧化硅层)，而不增加通过层的氧传输超过约10的倍数。

仍然参照图3，制品100通常包括至少一个布置在复合材料102上的涂层135。涂层135可以是本领域通常采用的EBC体系类型的部分，以用可能的涂层结构和如前所述的各层的材料保护含硅陶瓷复合材料免受高温、氧化环境。如在图3中所示，在某些实施方案中，制品100包括布置在掺杂的复合材料102上的粘结涂层104，和布置在粘结涂层104上的顶涂层106。在一些实施方案中，粘结涂层104还包含如前所述的含铝掺杂剂。粘结涂层104可包含硅，例如单质硅、硅合金，或硅化物；顶涂层106可包含一种或多种氧化物例如硅酸盐(例如，铝硅酸盐或稀土硅酸盐)，或氧化钇稳定的氧化锆。如前对常用EBC体系一般所述的，一个或多个插入层可布置在粘结涂层104和顶涂层106之间。

为进一步说明这种类型的实施方案，参照图3，制品100包括陶瓷基质复合材料基材102，其中所述复合材料包含含硅陶瓷和掺杂剂，所述掺杂剂包含铝；布置在基材102上的粘结涂层104，其中所述粘结涂层104包含单质硅、硅合金、硅化物，或包括这些中的一种或多种的组合；和布置在粘结涂层104上的顶涂层106，所述顶涂层106包含硅酸盐(例如铝硅酸盐或稀土硅酸盐)、氧化钇稳定的氧化锆，或包含任何上述的组合。在一些实施方案中，粘结涂层104还包含含有氧化铝的掺杂剂。

实施例

提出以下实施例以进一步举例说明本发明的非限制性实施方案。

由碳化硅制得的基材用包括含硅粘结涂层的EBC体系涂布。在基线样本中，粘结涂层不包含掺杂剂，而试验样本包含约10 %重量的氧化铝[约0.06的Al/(Al+Si)比率]。粘结涂层通过等离子体喷涂沉积；在掺杂的粘结涂层的情况下，通过将硅粉和氧化铝粉的混合物(公称中值直径15微米)进料到等离子体喷涂炬中并共沉积材料，将氧化铝加入到涂层中。使样本暴露于约1400摄氏度(2550华氏度)的含氧环境1500小时，然后检查粘结涂层。在基线样本中，未掺杂的粘结涂层完全结晶，而在试验样本中，掺杂的粘结涂层表现出两个不同的区域：结晶区域和无定形区域。这个结果表明，相对于对未掺杂的材料所示的速率，铝掺杂有助于防止粘结涂层在长期暴露于氧化环境中的升高的温度下结晶。

虽然只有本发明的某些特征已得到说明并在此描述，对本领域技术人员而言，可发生许多修改和改变。因此，要理解随附权利要求书旨在覆盖所有此类落入本发明的真实精神内的修改和改变。

Claims (17)

1.一种用于高温工作的制品(100)，其包含：

包含含硅陶瓷基质复合材料的基材(102)；

直接布置在基材(102)上的粘结涂层(104)，所述粘结涂层(104)包含氧化铝，其浓度使得在所述粘结涂层(104)中铝原子与铝原子加硅原子的总和的比率[Al/(Al + Si)]在从0.01至0.15范围内；和

布置在粘结涂层(104)上的外涂层(105)，其中所述粘结涂层(104)和外涂层(105)包含硅和掺杂剂，所述掺杂剂包含氧化铝，和其中氧化铝以纳米颗粒的形式存在，所述纳米颗粒具有少于1000纳米的中值最长尺寸，和

其中所述粘结涂层(104)包含单质硅、硅合金、硅化物，或其组合。

2.权利要求1的制品(100)，其中所述制品(100)包含燃气涡轮燃烧衬套、燃气涡轮过渡连接件、燃气涡轮护罩、燃气涡轮静叶，或燃气涡轮动叶。

3.权利要求1的制品(100)，其中所述含硅陶瓷基质复合材料包含碳化硅、氮化硅，或碳化硅和氮化硅的组合。

4.权利要求1的制品(100)，其中所述粘结涂层(104)具有75微米至125微米的厚度。

5.权利要求1的制品(100)，其中所述粘结涂层(104)包含硅合金。

6.权利要求1的制品(100)，其中所述粘结涂层(104)包含单质硅。

7.权利要求1的制品(100)，其中所述外涂层(105)包含二氧化硅。

8.权利要求1的制品(100)，其中所述掺杂剂还包含选自铝、碳化铝、氮化铝、硼化铝，和包含铝、碳化铝、氮化铝和硼化铝中任何的组合的材料。

9.权利要求1的制品(100)，其还包含布置在外涂层(105)上的顶涂层(106)，所述顶涂层(106)包含氧化物。

10.权利要求9的制品(100)，其中所述顶涂层(106)包含硅酸盐、氧化钇稳定的氧化锆，或硅酸盐和氧化钇稳定的氧化锆的组合。

11.权利要求10的制品(100)，其中所述硅酸盐是铝硅酸盐和/或稀土硅酸盐。

12.一种用于高温工作的制品(100)，其包含：

包含含硅陶瓷基质复合材料的基材(102)；

直接布置在基材(102)上的粘结涂层(104)，所述粘结涂层包含单质硅、硅合金、硅化物，或包含单质硅、硅合金和硅化物中任何的组合，并且还包含使得粘结涂层(104)中的铝原子与铝原子加硅原子的总和的比率[Al/(Al + Si)]在从0.01至0.15范围内的浓度的氧化铝；和

布置在粘结涂层上的顶涂层，所述顶涂层包含硅酸盐、氧化钇稳定的氧化锆，或硅酸盐和氧化钇稳定的氧化锆的组合；

其中氧化铝以纳米颗粒的形式存在于粘结涂层(104)中，所述纳米颗粒具有少于1000纳米的中值最长尺寸。

13.权利要求12的制品(100)，其中所述硅酸盐是铝硅酸盐和/或稀土硅酸盐。

14.一种用于高温工作的制品(100)，其包含：

包含含硅陶瓷基质复合材料的基材(102)；

直接布置在基材(102)上的粘结涂层(104)，所述粘结涂层(104)包含硅、硅合金、硅化物，或包含硅、硅合金和硅化物中任何的组合，并且还包含含氧化铝的掺杂剂，所述氧化铝的浓度使得在所述粘结涂层(104)中铝原子与铝原子加硅原子的总和的比率[Al/(Al +Si)]在从0.01至0.15范围内；

布置在粘结涂层上的外涂层(105)，所述外涂层(105)包含二氧化硅和包含氧化铝的掺杂剂；

布置在外涂层(105)上的顶涂层(106)，所述顶涂层(106)包含硅酸盐、氧化钇稳定的氧化锆，或硅酸盐和氧化钇稳定的氧化锆的组合；和

其中氧化铝以纳米颗粒的形式存在于粘结涂层(104)和外涂层(105)中，所述纳米颗粒具有少于1000纳米的中值最长尺寸。

15.权利要求14的制品(100)，其中所述硅酸盐是铝硅酸盐和/或稀土硅酸盐。

16.一种用于高温工作的制品(100)，其包含：

陶瓷基质复合材料基材(102)，其中所述陶瓷基质复合材料基材包含含硅陶瓷和掺杂剂，所述掺杂剂包含氧化铝；

布置在陶瓷基质复合材料基材(102)上的粘结涂层(104)，其中所述粘结涂层(104)包含单质硅、硅合金、硅化物，或包含单质硅、硅合金和硅化物中任何的组合；和

布置在粘结涂层(104)上的涂层(106)，所述涂层(106)包含硅酸盐、氧化钇稳定的氧化锆，或硅酸盐和氧化钇稳定的氧化锆的组合；和

其中氧化铝以纳米颗粒的形式存在于粘结涂层(104)中，所述纳米颗粒具有少于1000纳米的中值最长尺寸；和

其中所述氧化铝以使得在所述粘结涂层(104)中铝原子与铝原子加硅原子的总和的比率[Al/(Al + Si)]在从0.01至0.15范围内的浓度存在于所述粘结涂层中。

17.权利要求16的制品(100)，其中所述硅酸盐是铝硅酸盐和/或稀土硅酸盐。

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