DK151901B - Termisk beskyttet konstruktion af en superlegering - Google Patents
Termisk beskyttet konstruktion af en superlegering Download PDFInfo
- Publication number
- DK151901B DK151901B DK370176AA DK370176A DK151901B DK 151901 B DK151901 B DK 151901B DK 370176A A DK370176A A DK 370176AA DK 370176 A DK370176 A DK 370176A DK 151901 B DK151901 B DK 151901B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- coating
- nickel
- cobalt
- alloy
- zirconia
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/005—Selecting particular materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
- C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
- C23C28/3215—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer at least one MCrAlX layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/341—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one carbide layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
- C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
- C23C4/11—Oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/288—Protective coatings for blades
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
DK 151901B
i
Den foreliggende opfindelse vedrører en termisk beskyttet konstruktion af en superlegering, hvor konstruktionen omfatter et underlag af et materiale i form af en nikkel- eller koboltsuperlegering, en me-5 talbindende belægning på underlaget samt en zirkoni-umbaseret, keramisk termisk spærrebelægning på den metalbindende belægning.
Plasma-påsprøjtede, metalliske og keramisk termiske 10 spærrebelægninger, hvori der anvendes stabiliseret zirkoniumoxyd, anvendes i vid udstrækning til beskyttelse af metalkomponenter, som er udsat for høje temperaturer, og generelt til sænkning af både grundmetallets temperatur og virkningerne af termiske tran-15 sienter. Sådanne systemer bruges sædvanligvis i forbrændingskamre, overgangskanaler og efterbrænderfo-ringer i gasturbinemotorer og aerofoiler på forskellige trin.
20 Det vigtigste træk ved disse belægninger er deres termiske isoleringsegenskaber, idet graden af nedsættelse af grundmetaltemperatur og transient termisk spænding er knyttet til lav varmeledningsevne hos oxydkomponenten og belægningernes tykkelse. Generelt 25 er de ønskede egenskaber hos en praktisk, termisk spærrebelægning følgende: a) lav varmeledningsevne, 30 b) tilstrækkelig vedhæftning til at modstå afskal ning som følge af termisk spænding, d.v.s. at det er nødvendigt med en god binding mellem partiklerne og med underlaget,
DK 151901 B
2 c) maximal metallurgisk helhed og oxydations-var-mekorrosionsbestandighed hos den metalliske bestanddel , 5 d) mest mulig overensstemmelse i varmeudvidelse mellem det keramiske materiale og den underliggende legering, e) tilfredsstillende stabilisering af den ønskede 10 (kubisk zirkoniumoxyd) krystalstruktur for at minimere virkningerne af ulineær termisk udvidelse forårsaget af strukturel forvandling, og f) reparerbarhed under fremstilling og efter brug.
15
Ifølge den aktuelle kendte teknik anvendes adskillige keramisk-metalliske systemer baseret på magnesium-oxydstabiliseret zirkoniumoxyd. Sædvanligvis er grundmetallet en nikkel- eller koboltsuperlegering, 20 såsom "Hastelloy X", en legering, som foruden nikkel indeholder 22 % krom, 0,1 % karbon, 0,5 % magnesium, 0,5 % silicium, 1,5 % kobolt, 9 % molybdæn, 0,6 % wolfram og 18,5 % jern, TD-nikkel, en legering som foruden nikkel indeholder 2,2 % thorium, eller "Hay-25 nes 188", en legering, som udover kobolt indeholder 22 % krom, 14,5 % wolfram, 0,1 % karbon og 0,0075 % lantan, som er belagt med et bindelag af en nikkellegering med 5 % aluminium eller 20 % krom, et mellemliggende, metallisk, stabiliseret, keramisk zirkoni-30 umoxydlag og et dæklag af stabiliseret zirkoniumoxyd.
Disse lag er plasmasprøjtet på grundmetallet, og man har nu forstået, at bedre egenskaber og lavere omkostninger kan opnås ved fremgangsmåder med nominel kontinuerlig graduering, hvorved koncentrationen af 3
DK 151901B
zirkoniumoxyd øges kontinuerligt fra 0 ved grænsefladen mellem bindelaget og grundmetallet, til stort set 100 % ved yderfladen. Generelt påføres disse belægninger til en tykkelse på ca. 380 pm.
5
Detaljerede diskussioner, som er repræsentative for disse forskellige teknikker, kan findes i US patentskrift nr. 3.006.782 vedrørende oxydbelagte genstande med metalunderlag, hvor der først påføres en metal-10 bindende belægning og derefter en keramisk belægning, US patentskrift nr. 2.937.102 vedrørende styring af zirkoniumoxydstabilisering, US patentskrifterne 3.091. 548 og 3.522.064 vedrørende stabiliseret zirkoniumoxyd indeholdende nioboxyd og kalciumoxyd.
15
For tiden er en af de foretrukne keramiske komponenter zirkoniumoxyd, som kan anvendes enten alene eller blandet med et materiale, såsom magnesiumoxyd, kalciumoxyd, yttriumoxyd, La203 eller Ce203, som er kendt 20 for at stabilisere zirkoniumoxyd i den mere ønskelige kubiske form. Følgelig er en af de bedste, kendte måder at beskytte nikkel- og koboltsuperlegeringer mod høje temperaturer påføring af en zirkoniumoxydbaseret keramisk belægning, som er bundet til grundbelægnin-25 gen med en nikkelkrom- eller nikkelaluminiumlegering, hvor koncentrationen af keramisk materiale øges enten gradvist eller i spring fra underlaget til den ydre belægning.
30 Selv om disse avancerede systemer har vist sig at fungere godt, er det iagttaget, at fejl, når de virkelig optræder, skyldtes oxyderende nedbrydning af den metalliske bestanddel, efterfulgt af afskalning af de ydre keramiske lag. Når der er opstået fejl,
DK 151901 B
4 har det desuden været vanskeligt at reparere genstandene som følge af den metalliske bestanddels modstandsdygtighed overfor de tilgængelige syreopløsninger. Ifølge den foreliggende opfindelse har det vist 5 sig, at et hensigtsmæssigt valg af bindebelægningsmetallet frembringer væsentlige forbedringer af den j termiske spærrebelægnings egenskaber og mulighederne for at reparere genstanden.
10 Formålet med opfindelsen er at frembringe en konstruktion med en metalbindende belægning, som gør det muligt at eliminere eller nedsætte de ovennævnte problemer.
15 Dette er ifølge opfindelsen opnået ved at den metalbindende belægning er en legering af et materiale, som indeholder 15-40 % krom, 10-25 % aluminium, 0,01-1 % yttrium og resten jern, kobolt, nikkel eller en blanding af nikkel og kobolt.
20
Det har ifølge opfindelsen vist sig, at anvendelsen af denne legering som bindebelægning og metal i et zirkoniumoxydbaseret keramisk materiale frembringer en uventet forbedring af spærrebelægningens termiske 25 modstandsdygtighed. Disse legeringer er kendt som MCrAly-legeringer og er beskrevet i detaljer i US patentskrifterne nr. 3.542.530, 3.676.085, 3.754.903 samt i US patentskrift nr. 3.928.026. Ifølge opfindelsen er det keramiske spærremateriale fortrinsvis 30 blandet med legeringen i bindebelægningen, således at keramisk materiale øges kontinuerligt fra 0 % keramisk materiale ved grænsefladen mellem underlaget og bindebelægningen til 100 % keramisk materiale ved den eksponerede overflade. Selv om kontinuerlig forøgelse 5
DK 151901B
af koncentrationen klart er at foretrække, kan der også anvendes et eller flere lag med springvis øgede koncentrationer af zirkoniumoxyd, dersom udstyr til kontinuerlig graduering ikke er tilgængeligt.
5
Det zirkoniumoxyd, der anvendes i denne belægning, er fortrinsvis stabiliseret i den kubiske form ved hjælp af kalciumoxyd eller magnesiumoxyd, sådan som det er kendt på området. Zirkoniumoxydet kan desuden også 10 indeholde andre oxyder, såsom Y203 og La203, som også er kendt for at være permanente kubiske stabilisatorer for zirkoniumoxyd, eller metastabilisatorer såsom Ce203. Det er også muligt at tilsætte antistabilisa-torer, såsom nikkeloxyd, zinkoxyd og koboltoxyd i 15 blanding med det kubisk stabiliserede zirkoniumoxyd for at tilpasse de keramiske bestanddeles termiske chokbestandighedsegenskaber ved at vælge kompressionsstyrker og varmekoefficienter, som svarer til det metalliske underlags egenskaber. Disse specifikke 20 teknikker udgør ikke i sig selv nogen del af den foreliggende opfindelse, og det skal forstås, at brugen af begrebet "zirkoniumoxyd", således som det her er anvendt, omfatter zirkoniumoxydbaserede keramiske materialer, som enten kan være rent zirkoniumoxyd eller 25 zirkoniumoxyd blandet med et eller flere tilsætningsstoffer, som de ovenfor nævnte er eksempler på.
Den termiske spærrebelægning kan påføres ved hjælp af teknikker, som er kendt på området under anvendelse 30 af udstyr, som kan fås i handelen. I de efterfølgende eksempler blev belægningerne påført ved hjælp af en minipistol "Plasmadyne" model 1068 under anvendelse af en dyse 106 F45H-1, en "Plasmadyne" model PS-61M på 40 kilowatt som kraftkilde samt to "Plasmadyne"
DK 151901B
e model 1008A pulvertilførselsapparater. Det ene pulvertilførselsapparat indeholdt bindebelægningslegeringen, mens det andet pulvertilførselsapparat indeholdt zirkoniumoxydet, idet begge apparater blev sat 5 under tryk ved hjælp af argon. Ved at variere strømningshastigheden til hvert pulvertilførselsapparat blev der opnået en kontinuerlig graduering af den termiske spærrebelægning. Valget af pulverstørrelsen i materialet er ikke kritisk, og med det anvendte ud-10 styr viste det sig, at partikkelstørrelsen i den metalbindende belægning fortrinsvis var i området 0,03-0,05 mm. Dette var ikke kritisk, men bare særegent for det udstyr, der blev anvendt, idet mindre partik-kelstørrelser havde en tendens til at smelte for hur-15 tigt og tilstoppe sprøjtepistolens dyse.
EKSEMPEL 1
Plader af den ovennævnte legering "Hastelloy X" blev 20 belagt med kontinuerligt gradueret zirkoniumoxyd, som var stabiliseret med nikkelkrom og MgO, og blev underkastet 100 og 200 timers statiske oxydationsforsøg ved ca. 980°C. Metallografiske undersøgelser af belægningsstrukturerne efter prøven antyder, at nikkel-25 krom-bestanddelen stort set var oxyderet efter 100 timer. En anden prøveplade blev underkastet et oxydationsforsøg i 1 time ved 1095°C efterfulgt af vandafkøling. Metallografiske undersøgelser af belægningsstrukturen efter disse behandlinger viste forvitret 30 nikkel, der var næsten fuldstændigt oxyderet med sprækker, der forløb vertikalt mod grundmetallet gennem belægningen. Tilsvarende forsøg blev også udført med plader af "Hastelloy X" belagt med zirkoniumoxyd stabiliseret med 67,5 % kobolt, 20 % krom, 12 % alu- 7
DK 151901B
minium, 0,5 % yttrium samt 17 % MgO, med belægningstykkelser varierende mellem 0,022 og 0,035 cm. Metal-lografisk undersøgelse af disse prøver efter afslutningen af forsøg svarende til de ovennævnte viste væ-5 sentlig mindre oxydation af bindebelægningen, hvilket nødvendigvis medfører en forventet længere belægningslevetid. Der blev også udført en undersøgelse af fluidiserede lag af de forskellige prøver, hvor prøvestykkerne blev eksponeret i to minutter ved 980°C 10 efterfulgt af to minutters køling til stuetemperatur.
Ved anvendelse af kobolt-, krom-, aluminium- og yt-triumholdige prøver blev undersøgelserne afbrudt efter 100 cykler med tilfredstillende vedhæftning mellem belægningen og den underliggende legering, og ved 15 metallografisk undersøgelse viste komponenterne kun delvis oxydation. Nikkelkromprøverne var imidlertid fuldstændigt oxyderede.
EKSEMPEL 2 20
De indvendige overflader af et antal forbrændingskamre i naturlig størrelse af ovennævnte legering "Ha-stelloy X" til en gasturbinemotor (JT8D 17) blev belagt med den ovenfor anførte kontinuerligt graduerede 25 MgO/Zr02-kobolt/krom/aluminium/yttriumlegering og un derkastet eksperimentel motorprøvning. I en 150 timers holdbarhedsprøve var denne legering væsentligt bedre med hensyn til kantafskalning end den konventionelle belægning af 17 % Mg0/Zr02 Ni-20 % Cr på en 30 indre overflade i et andet forbrændingskammer i samme prøve.
Selv om det ifølge opfindelsen foretrækkes at anvende den ovenfor angivne kobolt-, krom-, aluminium- og yt- 8
DK 151901B
triumlegering og Zr02 stabiliseret med 17 % MgO, kan der af fagfolk på området anvendes andre sammensætninger. Den specifikke kobolt-, krom-, aluminium- og yttriumlegering, som er anvendt i eksemplerne, er re-5 præsentative for den store klasse af materialer, som består af 15-40 % krom, 10-25 % aluminium og mindre end 1 % yttrium legeret med jern, kobolt, nikkel eller nikkel-kobolt. Denne generelle klasse af materialer er f.eks. beskrevet i de ovenfor anførte US pa-10 tentskrifter.
Claims (2)
1. Termisk beskyttet konstruktion af en superlegering, hvor konstruktionen omfatter et underlag af et 5 materiale i form af en nikkel- eller koboltsuperlege-ring, en metalbindende belægning på underlaget samt en zirkoniumbaseret, keramisk termisk spærrebelægning på den metalbindende belægning, kendetegnet ved, at den metalbindende belægning er en legering af 10 et materiale, som indeholder 15-40 % krom, 10-25 % aluminium, 0,01-1 % yttrium og resten jern, kobolt, nikkel eller en blanding af nikkel og kobolt.
2. Konstruktion ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at materialet i den keramiske termiske spærrebelægning er blandet med legeringen i den metalbindende belægning på en sådan måde, at koncentrationen af keramisk materiale øges kontinuerligt fra underlaget til den færdige overflade.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US61243975A | 1975-09-11 | 1975-09-11 | |
US61243975 | 1975-09-11 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK370176A DK370176A (da) | 1977-03-12 |
DK151901B true DK151901B (da) | 1988-01-11 |
DK151901C DK151901C (da) | 1988-06-06 |
Family
ID=24453160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK370176A DK151901C (da) | 1975-09-11 | 1976-08-17 | Termisk beskyttet konstruktion af en superlegering |
Country Status (18)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5917189B2 (da) |
AU (1) | AU504802B2 (da) |
BE (1) | BE845193A (da) |
BR (1) | BR7605892A (da) |
CA (1) | CA1068178A (da) |
CH (1) | CH609731A5 (da) |
DE (1) | DE2640829C2 (da) |
DK (1) | DK151901C (da) |
FR (1) | FR2323656A1 (da) |
GB (1) | GB1519370A (da) |
IL (1) | IL50375A (da) |
IN (1) | IN145818B (da) |
IT (1) | IT1064979B (da) |
NO (1) | NO148114C (da) |
PL (1) | PL120368B1 (da) |
SE (1) | SE440238B (da) |
SU (1) | SU1505441A3 (da) |
YU (1) | YU42647B (da) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2508493B1 (fr) * | 1981-06-30 | 1989-04-21 | United Technologies Corp | Procede pour appliquer un revetement de barriere thermique en matiere ceramique tolerant aux contraintes sur un substrat metallique |
GB2101910B (en) * | 1981-07-14 | 1984-09-19 | Westinghouse Electric Corp | Improvements in or relating to thermally protected alloys |
JPS60149828A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-07 | Hitachi Ltd | 燃焼器 |
DE3446479A1 (de) * | 1984-12-20 | 1986-07-03 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Metallischer verbindungswerkstoff |
IL84067A (en) * | 1986-10-30 | 1992-03-29 | United Technologies Corp | Thermal barrier coating system |
US5098797B1 (en) * | 1990-04-30 | 1997-07-01 | Gen Electric | Steel articles having protective duplex coatings and method of production |
US5105625A (en) * | 1990-11-23 | 1992-04-21 | General Motors Corporation | Mounting for a ceramic scroll in a gas turbine machine |
US5180285A (en) * | 1991-01-07 | 1993-01-19 | Westinghouse Electric Corp. | Corrosion resistant magnesium titanate coatings for gas turbines |
CA2091472A1 (en) * | 1992-04-17 | 1993-10-18 | William R. Young | Whisker-anchored thermal barrier coating |
WO1995022635A1 (en) * | 1994-02-16 | 1995-08-24 | Sohl, Charles, E. | Coating scheme to contain molten material during gas turbine engine fires |
GB9617267D0 (en) * | 1996-08-16 | 1996-09-25 | Rolls Royce Plc | A metallic article having a thermal barrier coating and a method of application thereof |
JP4520626B2 (ja) * | 2000-11-27 | 2010-08-11 | 池袋琺瑯工業株式会社 | グラスライニングの施工方法 |
JP2003147464A (ja) | 2001-11-02 | 2003-05-21 | Tocalo Co Ltd | 高温強度部材 |
DE102009029152A1 (de) | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Evonik Degussa Gmbh | Flexible Beschichtungsverbünde mit überwiegend mineralischer Zusammensetzung |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3006782A (en) * | 1956-03-09 | 1961-10-31 | Norton Co | Oxide coated articles with metal undercoating |
US3091548A (en) * | 1959-12-15 | 1963-05-28 | Union Carbide Corp | High temperature coatings |
US3676085A (en) * | 1971-02-18 | 1972-07-11 | United Aircraft Corp | Cobalt base coating for the superalloys |
US3754903A (en) * | 1970-09-15 | 1973-08-28 | United Aircraft Corp | High temperature oxidation resistant coating alloy |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1214743A (en) * | 1968-01-24 | 1970-12-02 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Improvements in or relating to oxidation-resistant coatings |
US3758233A (en) * | 1972-01-17 | 1973-09-11 | Gen Motors Corp | Vibration damping coatings |
US3837894A (en) * | 1972-05-22 | 1974-09-24 | Union Carbide Corp | Process for producing a corrosion resistant duplex coating |
-
1976
- 1976-06-22 CA CA255,381A patent/CA1068178A/en not_active Expired
- 1976-08-13 BE BE169817A patent/BE845193A/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-08-16 IN IN1488/CAL/76A patent/IN145818B/en unknown
- 1976-08-16 CH CH1038776A patent/CH609731A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-08-17 FR FR7624940A patent/FR2323656A1/fr active Granted
- 1976-08-17 DK DK370176A patent/DK151901C/da not_active IP Right Cessation
- 1976-08-18 AU AU16932/76A patent/AU504802B2/en not_active Expired
- 1976-08-23 SE SE7609304A patent/SE440238B/xx unknown
- 1976-08-26 GB GB35521/76A patent/GB1519370A/en not_active Expired
- 1976-08-30 IL IL50375A patent/IL50375A/xx unknown
- 1976-09-06 BR BR7605892A patent/BR7605892A/pt unknown
- 1976-09-06 NO NO763047A patent/NO148114C/no unknown
- 1976-09-06 IT IT26891/76A patent/IT1064979B/it active
- 1976-09-08 JP JP51107675A patent/JPS5917189B2/ja not_active Expired
- 1976-09-08 YU YU2200/76A patent/YU42647B/xx unknown
- 1976-09-09 PL PL1976192290A patent/PL120368B1/pl unknown
- 1976-09-09 SU SU762395497A patent/SU1505441A3/ru active
- 1976-09-10 DE DE2640829A patent/DE2640829C2/de not_active Expired
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3006782A (en) * | 1956-03-09 | 1961-10-31 | Norton Co | Oxide coated articles with metal undercoating |
US3091548A (en) * | 1959-12-15 | 1963-05-28 | Union Carbide Corp | High temperature coatings |
US3754903A (en) * | 1970-09-15 | 1973-08-28 | United Aircraft Corp | High temperature oxidation resistant coating alloy |
US3676085A (en) * | 1971-02-18 | 1972-07-11 | United Aircraft Corp | Cobalt base coating for the superalloys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL50375A0 (en) | 1976-10-31 |
AU1693276A (en) | 1978-02-23 |
IN145818B (da) | 1978-12-30 |
NO148114B (no) | 1983-05-02 |
JPS5233842A (en) | 1977-03-15 |
NO763047L (da) | 1977-03-14 |
SE440238B (sv) | 1985-07-22 |
DE2640829A1 (de) | 1977-03-17 |
GB1519370A (en) | 1978-07-26 |
DE2640829C2 (de) | 1986-07-31 |
CA1068178A (en) | 1979-12-18 |
SE7609304L (sv) | 1977-03-12 |
YU220076A (en) | 1982-08-31 |
NO148114C (no) | 1983-08-10 |
FR2323656A1 (fr) | 1977-04-08 |
BR7605892A (pt) | 1977-08-16 |
JPS5917189B2 (ja) | 1984-04-19 |
PL120368B1 (en) | 1982-02-27 |
SU1505441A3 (ru) | 1989-08-30 |
FR2323656B1 (da) | 1983-01-14 |
CH609731A5 (en) | 1979-03-15 |
DK151901C (da) | 1988-06-06 |
YU42647B (en) | 1988-10-31 |
DK370176A (da) | 1977-03-12 |
IL50375A (en) | 1979-05-31 |
IT1064979B (it) | 1985-02-25 |
AU504802B2 (en) | 1979-11-01 |
BE845193A (fr) | 1976-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4248940A (en) | Thermal barrier coating for nickel and cobalt base super alloys | |
US4861618A (en) | Thermal barrier coating system | |
Keyvani et al. | Microstructural stability of zirconia–alumina composite coatings during hot corrosion test at 1050° C | |
US5238752A (en) | Thermal barrier coating system with intermetallic overlay bond coat | |
EP1995350B1 (en) | High temperature component with thermal barrier coating | |
US6964791B2 (en) | High-temperature articles and method for making | |
CA1194345A (en) | Superalloy coating composition with high temperature oxidation resistance | |
DK151901B (da) | Termisk beskyttet konstruktion af en superlegering | |
JPH10507230A (ja) | 腐食・酸化及び熱的過負荷に対して部材を保護するための保護層並びにその製造方法 | |
US6921586B2 (en) | Ni-Base superalloy having a coating system containing a diffusion barrier layer | |
JPS5837145A (ja) | 被覆組成物 | |
MXPA06014620A (es) | Capa de union nicocraiy modificada con platino para revestimiento termico de barrera. | |
MXPA06014883A (es) | Capa de union de ni-pt-a1-hf de alta resistencia. | |
JPS6136061B2 (da) | ||
US5712050A (en) | Superalloy component with dispersion-containing protective coating | |
JP2003138368A (ja) | 遮熱コーティング | |
JP2008169481A (ja) | 合金組成物及びそれを含む物品 | |
US7041383B2 (en) | Durable thermal barrier coating having low thermal conductivity | |
JPS5887273A (ja) | セラミツク被覆層を有する部品とその製造方法 | |
JP2001295021A (ja) | 金属基体に保護皮膜を形成する方法および得られた物品 | |
CA1330638C (en) | Thermal barrier coating system | |
USRE33876E (en) | Thermal barrier coating for nickel and cobalt base super alloys | |
US6803135B2 (en) | Thermal barrier coating having low thermal conductivity | |
CN110396623B (zh) | 一种适用于单晶镍基高温合金叶片的高温防护涂层材料 | |
GB2285632A (en) | Thermal barrier coating system for superalloy components |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUP | Patent expired |