DE60023392T2 - Substrat auf der Basis von Silizium mit einer Yttriumsilikat enthaltenden Wärmedämmschicht und Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands daraus - Google Patents

Substrat auf der Basis von Silizium mit einer Yttriumsilikat enthaltenden Wärmedämmschicht und Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands daraus Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gegenstand aufweisend ein Substrat enthaltend Silizium und eine Sperrschicht, welche als ein Umgebungsschutz/thermische Sperrbeschichtung und ganz besonders als eine Sperrschicht wirkt, welche die Bildung gasförmiger Silizium-Spezies von Si, insbesondere Si(OH)x hemmt, wenn der Gegenstand einer wässrigen (Wasser und/oder Dampf) Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt ist.
  • Keramische Materialien enthaltend Silizium und Silizium enthaltende Metalllegierungen sind für Strukturen vorgeschlagen worden, die in Hochtemperatur-Anwendungen verwendet werden, wie zum Beispiel Gasturbinenmaschinen, Wärmetauscher, interne Verbrennungsmaschinen und dergleichen. Eine besonders nützliche Anwendung für diese Materialien besteht zur Verwendung in Gasturbinenmaschinen, welche bei Temperaturen in wässrigen Umgebungen arbeiten. Man hat festgestellt, dass diese Silizium enthaltenden Substrate schwinden und Masse verlieren als Resultat einer Bildung flüchtiger Si-Spezies, insbesondere Si(OH)x und SiO, wenn sie wässrigen Umgebungen mit hoher Temperatur ausgesetzt sind. Zum Beispiel wird Siliziumkarbid, wenn es einer mageren Brennstoffumgebung bei ungefähr einem Atmosphärendruck von Wasserdampf bei 1200°C ausgesetzt ist, einem Gewichtsverlust unterliegen und einer Rezessionsrate von ungefähr 6 mils pro 1000 Stunden. Es wird angenommen, dass der Prozess eine Oxidierung von Siliziumkarbid einschließt, um Siliziumoxid auf der Oberfläche des Siliziumkarbids zu bilden, gefolgt von einer Reaktion des Siliziumoxids mit Dampf, um flüchtige Spezies von Silizium wie Si(OH)x zu bilden. Natürlich würde es hoch erwünscht sein, eine externe Sperrbeschichtung für Silizium. enthaltende Substrate bereitzustellen, welche die Bildung von flüchtigen Silizium-Spezies, Si(OH)x und SiO hemmen würde und dadurch Rezession und Massenverlust reduzieren würde.
  • US 4 816 349 A zeigt ein Siliziumnitrid gesintertes Teil, welches einen Siliziumnitrid gesinterten Körper aufweist und eine Zirkoniumoxid-Schicht, welche auf der Oberfläche des Siliziumnitrid gesinterten Körpers beschichtet ist. Die Zirkoniumoxid-Schicht ist vorzugsweise auf der Oberfläche des Siliziumnitrid gesinterten Körpers mittels Plasmaspritzen beschichtet. Der Zirkoniumoxid beschichtete Siliziumnitrid gesinterte Körper hat sowohl eine hohe Festigkeitseigenschaft bei hohen Temperaturen als auch eine exzellente wärmeisolierende Eigenschaft.
  • US 5,560,993 offenbart ein Lanthanoid-Silizid-beschichtetes Siliziumkarbidmaterial, dessen Oberfläche mit einem Silizid beschichtet ist, welches Silizid ein Reaktionsprodukt von einem Oxid eines Lanthanoid-Seltenerdelements oder Yttriums mit Siliziumkarbid ist oder ein Reaktionsprodukt einer Oxidverbindung eines Lanthanoid-Setenerdelements oder Yttriums und Silizium mit Siliziumkarbid ist; und offenbart ein Lathanoid-Silizid-beschichtetes Siliziumkarbid wie oben, dessen Oberfläche weiter mit einem Oxid eines Lanthanoid-Setenerdelements oder Yttriums beschichtet ist oder mit einer Oxidverbindung eines Lanthanoid-Setenerdelements oder Yttriums und Silizium.
  • Entsprechend ist es die grundsätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gegenstand bereitzustellen, aufweisend ein Silizium enthaltendes Substrat mit einer Sperrschicht, welche die Bildung von gasförmigen Spezies von Si hemmt, insbesondere Si(OH)x, wenn der Gegenstand einer wässrigen Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt ist.
  • Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gegenstand bereitzustellen, aufweisend ein Substrat mit einer Sperrschicht, welche thermischen Schutz bereitstellt, welche Schicht eng an die thermische Expansion des Substrats angepasst ist.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Produzieren eines vorgenannten Gegenstands bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch die Lehre gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gegenstand aufweisend Silizium und eine Sperrschicht aufweisend ein Yttriumsilikat, wobei die Sperrschicht die Bildung von unerwünschten gasförmigen Silizium-Spezies hemmt, wenn der Gegenstand einer wässrigen Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt ist, wobei der Gegenstand eine oder mehrere Zwischenschichten zwischen dem Silizium basierten Substrat und der Sperrschicht umfasst.
  • Mit hohen Temperaturen ist die Temperatur gemeint, bei welcher das Silizium im Substrat Si(OH)x und/oder SiO in einer wässrigen Umgebung bildet. Mit wässriger Umgebung ist eine Wasser- und/oder Dampf-Umgebung gemeint. Das Silizium enthaltende Substrat ist vorzugsweise eine Silizium enthaltende Keramik- oder Metalllegierung. Die externe Sperrschicht ist durch einen Wärmeausdehnungskoeffizienten gekennzeichnet, welcher plus oder minus 3.0 ppm pro Grad Celsius dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Silizium enthaltenden Substrats entspricht. Die Zwischenschicht ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: SiO2, Mullit, Mullit-Barium-Strontium-Alumosilikat, Mullit-Yttriumsilikat, Mullit-Calcium-Alumosilikat, Siliziummetall, Barium-Strontium-Alumosilikat, Calcium-Alumosilikat und Mischungen daraus. Die Zwischenschicht(en) dient(en) dazu, eine erhöhte Haftung zwischen der Sperrschicht und dem Substrat bereitzustellen und/oder Reaktionen zwischen der Sperrschicht und dem Substrat zu verhindern.
  • Die genannte Zwischenschicht kann von 40 bis 80 Gew.-% Mullit und von 60 bis 20 Gew.-% Barium-Strontium-Alumosilikat oder Yttriumsilikat oder Calcium-Alumosilikat aufweisen.
  • Die Zwischenschicht hat eine Dicke von ≥ 0,012,7 mm (0,5 mils oder 0,0005 inch), vorzugsweise eine Dicke von 0,0762 mm bis 0,762 mm (3 bis 30 mils) oder. insbesondere eine Dicke von 0,0762 mm bis 0,127 mm (3 bis 5 mils).
  • Im Rahmen der Erfindung ist eine Haftschicht zwischen dem Substrat und der Zwischenschicht. Diese Haftschicht kann ein Siliziummetall oder SiO2 sein. Diese Haftschicht hat eine Dicke von zwischen 0,0762 mm bis 0,1524 mm (3 bis 6 mils).
  • Vorzugsweise hat die vorgenannte Sperrschicht eine Dicke von zwischen 0,0762 mm bis 0,762 mm (3 bis 30 mils), insbesondere eine Dicke von zwischen 0,0762 mm bis 0,127 mm (3 bis 5 mils).
  • Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Produzieren eines Gegenstands, aufweisend ein Silizium enthaltendes Substrat und eine Sperrschicht, welche die Bildung von gasförmigen Siliziumspezies hemmt und/oder thermischen Schutz bereitstellt, wenn der Gegenstand einer wässrigen Umgebung mit einer hohen Temperatur, wie oben definiert, ausgesetzt ist.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Gegenstands weist die Schritte auf:
    Bereitstellen eines Substrats, aufweisend Silizium; und
    Aufbringen einer ein Yttriumsilikat enthaltenden Sperrschicht auf das Substrat, wobei die Sperrschicht die Bildung gasförmiger Silizium-Spezies hemmt, wenn der Gegenstand einer wässrigen Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt ist und wobei zwischen dem Substrat und der Sperrschicht eine Zwischenschicht gebildet ist. Die Sperrschicht kann ±3,0 ppm/°C dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats entsprechen oder innerhalb ±0,5 ppm/°C sein.
  • Innerhalb des Rahmens der Erfindung ist der Schritt des Kornstrahlens des Substrats vor dem Aufbringen der Sperrschicht. Dieser Schritt kann das Kornstrahlen mit Aluminiumoxidpartikeln mit einer Partikelgröße von ≤30 Micron, vorzugsweise Kornstrahlen bei einer Geschwindigkeit von zwischen etwa 150 m/sec bis 200 m/sec umfassen.
  • Die Sperrschicht kann durch thermisches Spritzen aufgebracht werden. Dieses thermische Spritzen kann eine Wärmebehandlung von zwischen 800°C bis 1200°C umfassen.
  • Ein anderer Schritt ist es, das Substrat vorher zu oxidieren, um eine Schicht von SiO2 vor dem Aufbringen der Sperrschicht zu bilden. Das vorherige Oxidieren kann ein Erhitzen des Substrats bei einer Temperatur von zwischen etwa 800°C bis 1200°C für etwa 15 Minuten bis 100 Stunden aufweisen.
  • Nach Aufbringen der Sperrschicht sollte der Gegenstand wärmebehandelt werden. Die Wärmebehandlung erfolgt bei einer Temperatur von etwa 1250°C für etwa 24 Stunden.
  • Schließlich weist die Sperrschicht von 66 Gew.-% bis 78 Gew.-% Y2O3, Rest im Wesentlichen SiO2, insbesondere von 75 Gew.-% bis 76 Gew.-% Y2O3, Rest SiO2 auf.
  • Weitere Vorteile, Charakteristika und Details der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die angehängte Zeichnung ersichtlich.
  • 1 ist eine die Stabilität der Sperrschicht der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Rezession und den Massenverlust darstellende Grafik; und
  • 2 ist eine Fotomikrografie durch eine Probe der Sperrschicht der vorliegenden Erfindung auf einem Siliziumkarbidsubstrat.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gegenstand aufweisend ein Silizium enthaltendes Substrat und eine Sperrschicht, wobei die Sperrschicht die Bildung von gasförmigen Silizium-Spezies hemmt, wenn der Gegenstand einer wässrigen Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt ist und wobei eine Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der Sperrschicht gebildet ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Produzieren des vorgenannten Gegenstands, Zusätzlich sollte beachtet werden, dass während die Sperre insbesondere auf eine Umgebungssperrschicht gerichtet ist, dass die Sperrschicht ebenfalls als eine thermische Sperrschicht wirkt und somit die vorliegende Erfindung allgemein die Verwendung von Umgebungs-/thermischen Sperrschichten auf Silizium enthaltenden Substraten mit umfasst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Silizium enthaltende Substrat ein Siliziumkeramiksubstrat oder eine Silizium enthaltende Metalllegierung sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Silizium enthaltende Substrat ein Silizium enthaltendes Keramikmaterial, wie zum Beispiel Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Silizium-Oxynitrid und Silizium-Aluminium-Oxynitrid. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Silizium enthaltende Keramiksubstrat eine Silizium enthaltende Matrix mit verstärkenden Materialien wie Fasern, Partikeln und dergleichen und insbesondere eine Matrix auf der Basis von Silizium, welche faserverstärkt ist. Besonders nützliche keramische Substrate sind ein Siliziumkarbid-beschichtetes Siliziumkarbid-faserverstärktes Siliziumkarbid-Partikel und Siliziummatrix, eine Kohlenstoff-faserverstärkte Siliziumkarbid-Matrix und eine Siliziumkarbid-faserverstärkte Siliziumnitrid-Matrix. Besonders nützliche Silizium-Metalllegierungen zur Verwendung als Substrate für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfassen Molybdän-Silizium-Legierungen, Niob-Silizium-Legierungen, Eisen-Silizium-Legierungen und Eisen-Nickel-Silizium-Legierungen.
  • Die Sperrschicht im Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfasst Yttriumsilikate. Insbesondere weist die Sperrschicht Y2O3 in einer Menge von zwischen etwa 66 Gew.-% bis etwa 78 Gew.-%, Rest SiO2, vorzugsweise zwischen etwa 75 Gew.-% bis etwa 76 Gew.-% Y2O3, Rest SiO2 auf. Eine besonders geeignete Sperrschicht zur Verwendung auf Silizium enthaltenden Keramikzusammensetzungen in dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung weist etwa 75,45 Gew.-% Y2O3 und 24,55 Gew.-% SiO2 auf.
  • Es ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, die Kompatibilität zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Silizium enthaltenden Substrats und der Sperrschicht zu erhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat man festgestellt, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Sperrschicht innerhalb ±3,0 ppm pro Grad Celsius, vorzugsweise ±0,5 ppm pro Grad Celsius dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Silizium enthaltenden Substrats entsprechen sollte. Wenn ein Silizium enthaltendes Keramiksubstrat wie ein Siliziumkarbid oder eine Siliziumnitrid-Matrix mit oder ohne verstärkende Fasern wie oben beschrieben in Kombination mit der Yttriumsilikat-Sperrschicht der vorliegenden Erfindung verwendet wird, soll die erwünschte thermische Kompatibilität in Bezug auf den Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Silizium enthaltenden Substrat und der Sperrschicht ±2,00 ppm pro Grad Celsius sein.
  • Die Sperrschicht sollte in dem Gegenstand bei einer Dicke von größer oder gleich 0,0127 mm (0.5 mils oder 0.0005 inch) vorhanden sein, vorzugsweise zwischen 0,0762 mm bis 0,762 mm (3 bis 30 mils) und idealerweise zwischen 0,0762 mm bis 0,127 mm (3 bis 5 mils). Die Sperrschicht kann auf das Silizium enthaltende Substrat durch jede geeignete im Stand der Technik bekannte Art aufgebracht werden, jedoch ist es bevorzugt, dass die Sperrschicht durch thermisches Spritzen wie im folgenden beschrieben aufgebracht wird.
  • Im Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine Zwischenschicht zwischen dem Silizium enthaltenden Substrat und der Sperrschicht bereitgestellt. Die Zwischenschicht(en) dient(en) dazu, eine erhöhte Haftung zwischen der Sperrschicht und dem Substrat bereitzustellen und/oder, um Reaktionen zwischen der Sperrschicht und dem Substrat zu verhindern. Die Zwischenschicht besteht aus SiO2, Mullit, Mullit-Barium-Strontium-Alumosilikat, Mullit-Yttriumsilikat, Mullit-Calcium-Alumosilikat und Siliziummetall. Mullit wurde als eine besonders nützliche Zwischenschicht befunden; allerdings tendiert Mullit von selbst dazu, als ein Resultat des thermischen Spritzens beim Fabrikationsprozess aufgebrochen zu werden. Entsprechend ist es bevorzugt, dass die Zwischenschicht Mullit-Barium-Strontium-Alumosilikat, Mullit-Yttriumsilikat oder Mullit-Calcium-Alumosilikat in einer Menge von zwischen 40 bis 80 Gew.-% Mullit und von zwischen 60 bis 20 Gew.-% Barium-Strontium-Alumosilikat oder Yttriumsilikat oder Calcium-Alumosilikat aufweist. Die Dicke der Zwischenschicht ist typisch für oben unter Bezug auf die Sperrschicht beschriebene und die Zwischenschicht kann ähnlich durch jede im Stand der Technik bekannte Art angeordnet werden, allerdings, vorzugsweise durch hier im folgenden beschriebenes thermisches Spritzen.
  • Zusätzlich zur Zwischenschicht kann eine Haftschicht zwischen dem Silizium enthaltenden Substrat und der Zwischenschicht bereitgestellt werden. Eine geeignete Haftschicht umfasst Siliziummetall in einer Dicke von 0,0762 mm bis 0,1524 mm (3 bis 6 mils). Alternativ kann das Silizium basierte Substrat vorher oxidiert werden, um eine SiO2-Haftschicht vor dem Aufbringen der Zwischenschicht bereitzustellen.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung weist auf: Bereitstellen eines Silizium enthaltenden Substrats und Aufbringen einer Sperrschicht, wobei die Sperrschicht die Bildung von gasförmigen Silizium-Spezies hemmt, wenn der Gegenstand einer wässrigen Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Sperrschicht durch thermisches Spritzen angebracht wird. Man hat gefunden, dass die Sperrschicht bei einer Temperatur von zwischen 800°C bis 1200°C thermisch gespritzt wird, um dabei zu helfen, dass. die so gespritzte splat-gequenschte (splat quenched) Mikrostruktur vergleichmäßigt ist und um ein Mittel zur Handhabung von Spannungen, welche eine Schichtentrennung steuern, bereitzustellen.
  • Das Silizium enthaltende Substrat sollte vor dem Aufbringen der Sperrschicht gereinigt werden, um eine Substratfabrikations-Kontamination zu entfernen. Es ist bevorzugt, dass das Silizium basierte Substrat einem Kornstrahlen vor dem Aufbringen der Sperrschicht ausgesetzt wird. Der Kornstrahlschritt sollte vorsichtig ausgeführt werden, um einen Schaden an der Oberfläche des Silizium enthaltenden Substrats, wie einer Siliziumkarbid-faserverstärkten Zusammensetzung, zu vermeiden. Man hat gefunden, dass die zum Kornstrahlen verwendeten Partikel nicht so hart wie das Substratmaterial sein sollten, um eine erosive Entfernung des Substrats zu verhindern und die Partikel sollten klein genug sein, um einen Aufprallschaden am Substrat zu verhindern. Während der Herstellung eines ein Siliziumkarbid-Keramiksubstrat aufweisenden Gegenstands, hat man gefunden, dass das Kornstrahlen mit Al2O3-Partikeln ausgeführt werden sollte, vorzugsweise mit einer Partikelgröße von ≤ 30 Micron und vorzugsweise bei einer Geschwindigkeit von 150 bis 200 m/sec. Zusätzlich zum Vorgenannten kann es besonders nützlich sein, das Silizium basierte Substrat vor Aufbringen der Zwischen- und/oder Sperrschicht vorzuoxidieren, um die Haftung zu verbessern. Man hat gefunden, dass Haftschichten von zwischen 100 Nanometer bis 2000 Nanometer bevorzugt sind. SiO2-Haftschichten der gewünschten Dicke können durch Voroxidieren des Silizium-Karbidsubstrats bei einer Temperatur von zwischen 800°C bis 1200°C für etwa 15 Minuten bis 100 Stunden erreicht werden.
  • Die Siliziumhaftschicht kann direkt auf die korngestrahlte Oberfläche durch thermisches Spritzen bei ungefähr 870°C bis zu einer Dicke von 0,0762 mm bis 0,1524 mm (3 bis 6 mils) aufgebracht werden.
  • Die Zwischenschichten können zwischen das Substrat und/oder der Haftschicht und der Sperrschicht oder zwischen der Haftschicht und der Sperrschicht durch thermisches Spritzen in der gleichen, wie oben bezüglich der Sperrschicht beschriebenen Weise, angebracht werden. Wie oben angemerkt, umfassen die bevorzugten Zwischenschichten Mullit, Mullit-Barium-Strontium-Alumosilikat, Mullit-Yttriumsilikat und Mullit-Calcium-Alumosilikat.
  • Nach Aufbringen der gewünschten Schichten auf das Silizium basierte Substratmaterial wird der Gegenstand einem Wärmebehandlungsschritt ausgesetzt, um eine Spannungsentlastung für die thermisch gespritzte Struktur bereitzustellen und, um die Haftung zwischen den gespritzten Pulverpartikeln und zwischen den Schichten und dem Substrat zu fördern. Der Wärmebehandlungsschritt wird bei einer Temperatur von etwa 1250°C für etwa 24 Stunden ausgeführt.
  • Die Vorteile des Gegenstands der vorliegenden Erfindung werden aus der Betrachtung der folgenden Beispiele klar werden.
  • Beispiel 1
  • 0,911,1 Mol-Verhältnis Yttriumsilikat-Proben wurden mittels Heißpressens in Argon bei 1400°C für bis zu 250 thermische Zyklen im Vergleich zu Siliziumkarbid gefertigt. Die Resultate zeigen, dass das Siliziumkarbid bis zu 8 mg/cm2 Gewicht während des Testens verliert, während das Yttriumsilikat dies nicht tut. Siehe 1.
  • Beispiel 2
  • 2 zeigt einen Querschnitt eines 4 mil dicken 0,9/1,1 Mol-Verhältnis Yttriumsilikats einer 0,9/1,1 Mol-Verhältnis Zusammensetzung einer Yttriumoxid- zu Siliziumoxid-Beschichtung auf 4 mils Mullit auf einer SiC-Zusammensetzung. Das Yttriumsilikat und Mullit wurden thermisch auf die Siliziumkarbid-Zusammensetzung unter Verwendung der folgenden Parameter gespritzt:
  • Figure 00110001
  • Vor dem Beschichten des Substrats wurde dieses durch Kornstrahlen mit 27 Micron Aluminiumoxid-Partikeln bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 150 bis 200 mps gereinigt. Das Yttriumsilikatpulver wurde von Novel Technologies, Cayuga, New York als ein frei fließendes –200 + 400 Meshpulver erhalten.

Claims (26)

  1. Gegenstand, aufweisend: ein Substrat aufweisend Silizium; und eine Sperrschicht aufweisend ein Yttriumsilikat, wobei die Sperrschicht die Bildung gasförmiger Silizium-Spezies hemmt, wenn der Gegenstand einer wässerigen Umgebung mit hoher Temperatur, ausgesetzt ist, wobei zwischen dem Substrat und der Sperrschicht eine Zwischenschicht gebildet ist und die Zwischenschicht aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: SiO2, Mullit, Mullit-Barium-Strontium-Alumosilikat, Mullit-Yttriumsilikat, Mullit-Calcium-Alumosilikat, Siliziummetall, Barium-Strontium-Alumosilikat, Calcium-Alumosilikat und Mischungen daraus.
  2. Gegenstand nach Anspruch 1, in welchem das Substrat aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Silizium enthaltende Keramik und Silizium enthaltende Metalllegierungen.
  3. Gegenstand nach Anspruch 2, in welchem das Substrat eine Silizium enthaltende Keramik ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid und Siliziumaluminiumoxynitrid.
  4. Gegenstand nach Anspruch 2, in welchem das Substrat eine Zusammensetzung ist, aufweisend eine Matrix auf der Basis von Silizium und einem Verstärkungspartikel, wobei das Substrat vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Siliziumkarbidfaser verstärkte Siliziumkarbidmatrix, Kohlenstofffaser verstärkte Siliziumkarbidmatrix und Siliziumkarbidfaser verstärktes Siliziumnitrid.
  5. Gegenstand nach Anspruch 2, in welchem das Substrat eine Silizium enthaltende Metalllegierung ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Molybdän-Siliziumlegierungen, Niob-Siliziumlegierungen, Eisen-Siliziumlegierungen und Eisen-Nickel-Silizium basierte Legierungen.
  6. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Sperrschicht zwischen 66 Gew.-% und 78 Gew.-% Y2O3 und als Rest im Wesentlichen SiO2, vorzugsweise zwischen 75 Gew.-% und 76 Gew.-% Y2O3 und als Rest im Wesentlichen SiO2, umfasst.
  7. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Sperrschicht +/–3,0 ppm/°C dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrates entspricht oder bei welchem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Sperrschicht +/–0,5 ppm/°C dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrates entspricht.
  8. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Sperrschicht eine Stärke von 0,0127 mm (0,0005 inch), vorzugsweise 0,0762 mm bis 0,127 mm (3–5 mils) hat.
  9. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Zwischenschicht von 40 bis 80 Gew.-% Mullit und von 60 bis 20 Gew.-% Barium-Strontium-Alumosilikat oder von 40 bis 80 Gew.-% Mullit und von 60 bis 20 Gew.-% Yttriumsilikat aufweist.
  10. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Zwischenschicht von 40 bis 80 Gew.-% Mullit und von 60 bis 20 Gew.-% Calcium-Alumosilikat aufweist.
  11. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die Zwischenschicht eine Stärke von ≥ 0,0127 mm (0,0005 inch) hat.
  12. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem die Zwischenschicht eine Stärke von 0,0762 mm bis 0,762 mm (3 bis 30 mils), vorzugsweise eine Stärke von 0,0762 mm bis 0,127 mm (3 bis 5 mils) hat.
  13. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend eine zwischen dem Substrat und der Zwischenschicht vorgesehene Haftschicht.
  14. Gegenstand nach Anspruch 13, bei welchem die Haftschicht Siliziummetall oder SiO2 ist.
  15. Gegenstand nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem die Haftschicht eine Stärke von 0,0762 mm bis 0,1524 mm (3 bis 6 mils) hat.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes, aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines Substrates aufweisend Silizium; und Aufbringen einer ein Yttriumsilikat enthaltenden Sperrschicht auf das Substrat, wobei die Sperrschicht die Bildung gasförmiger Silizium-Spezies hemmt, wenn der Gegenstand einer wässerigen Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt wird, und wobei zwischen dem Substrat und der Sperrschicht eine Zwischenschicht gebildet ist und die Zwischenschicht aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: SiO2, Mullit, Mullit-Barium-Strontium-Alumosilikat, Mullit-Yttriumsilikat, Mullit-Calcium-Alumosilikat, Siliziummetall, Barium-Strontium-Alumosilikat, Calcium-Alumosilikat und Mischungen daraus.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Sperrschicht +/–3,0 ppm/°C dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrates entspricht oder bei welchem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Sperrschicht +/–0,5 ppm/°C dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrates entspricht.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, ferner umfassend den Schritt des Kornstrahlens des Substrates vor dem Aufbringen der Sperrschicht.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, umfassend den Schritt des Kornstrahlens mit Aluminiumoxidpartikeln mit einer Partikelgröße von ≤ 30 Mikron, vorzugsweise umfassend den Schritt des Kornstrahlens mit einer Geschwindigkeit von zwischen 150 m/s bis 200 m/s.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, umfassend den Schritt des Aufbringens der Sperrschicht durch thermisches Spritzen, vorzugsweise durch thermisches Spritzen bei einer Temperatur zwischen etwa 800°C und 1200°C.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, aufweisend den Schritt des vorherigen Oxidierens des Substrates zur Bildung einer SiO2-Schicht vor dem Aufbringen der Sperrschicht.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, in welchem der Schritt des vorherigen Oxidierens das Erhitzen des Substrates auf eine Temperatur zwischen 800°C und 1200°C während 15 Minuten bis 100 Stunden aufweist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, umfassend den Schritt der Wärmebehandlung des Gegenstandes nach dem Aufbringen der Sperrschicht.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, umfassend die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1250°C während 24 Stunden.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, in welchem die Sperrschicht etwa 66 Gew.-% bis etwa 78 Gew.-% Y2O3 und als Rest im Wesentlichen SiO2 aufweist.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, in welchem die Sperrschicht zwischen etwa 75 Gew.-% und etwa 76 Gew.-% Y2O3 und als Rest SiO2 aufweist.
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