ES2837060T3 - Alabe de compresor con revestimiento de material duro resistente a la corrosión - Google Patents

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Abstract

Un nuevo álabe de compresor (1) para una turbina de gas (100) y con un sustrato de álabe (2) que consiste en una aleación metálica y en que la aleación metálica es un acero resistente a la fluencia, y una zona de difusión de aluminio (3) sobre una superficie del sustrato de álabe (2) por difusión de aluminio en una superficie del sustrato de álabe (2) en el que la zona de difusión de aluminio (3) tiene un grosor de 10 a 30 micrómetros, preferentemente de 15 a 25 micrómetros, en el que la zona de difusión de aluminio (3) tiene un contenido en aluminio del 0,05 al 0,2 por ciento en peso, preferentemente del 0,075 al 0,15 por ciento en peso, y un revestimiento de material duro (4) dispuesto sobre esta superficie del sustrato de álabe (2), en que el revestimiento de material duro (4) consiste en TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámica mono- o multicapa o contiene TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámica mono- o multicapa.

Description

DESCRIPCIÓN
Álabe de compresor con revestimiento de material duro resistente a la corrosión
Ámbito técnico
La invención se refiere a un álabe de compresor para una turbina de gas, un compresor con dicho álabe de compresor y un procedimiento de fabricación para dicho álabe de compresor.
Contexto técnico
En las turbinas de gas, en el contexto de la denominada "compresión húmeda", se añade agua al aire de combustión comprimido por un compresor, lo que, debido al efecto de refrigeración resultante y al aumento del caudal másico en la turbina de gas, conlleva un aumento de la eficiencia de la turbina de gas. El agua se atomiza lo más finamente posible, pero, debido a las gotas en el aire de combustión, se produce la erosión de los álabes de compresor. Además, la humedad provoca un aumento de la corrosión. Hasta ahora, los álabes del compresor se habían recubierto con capas anticorrosión como Sicoat 8610, que, sin embargo, no ofrecen ninguna protección adecuada contra la erosión. Por tanto, un objeto de la invención es introducir un álabe de compresor robusto, que pueda resistir durante más tiempo la carga de erosión incrementada en el procedimiento de compresión en húmedo.
En la US 2009/011195 A1, EP 2 684 982 A1, US 2011/052406 A1 y EP 0 718 419 A2 se describen álabes de compresor y componentes de turbina presentando una capa de conexión contiendo Al y un revestimiento de material duro, así como procedimientos de producción de los mismos.
Resumen de la invención
La invención introduce, por tanto, un álabe de compresor para una turbina de gas. El álabe de compresor cuenta con un sustrato de álabe, que consiste en una aleación metálica y tiene una zona de difusión de aluminio sobre una superficie del sustrato de álabe. Además, el álabe de compresor dispone de un revestimiento de material duro dispuesto sobre la superficie del sustrato de álabe.
El álabe de compresor conforme a la invención posee la ventaja de una mayor resistencia a la erosión debido al revestimiento de material duro aplicado sobre el sustrato de álabe. El revestimiento de material duro también ofrece protección contra la corrosión. El problema con tales revestimientos de material duro, sin embargo, es que pueden desprenderse localmente. De este modo puede introducirse corrosión en un punto del sustrato de álabe así expuesto, lo que mediante subcorrosión favorece la descamación adicional del revestimiento de material duro. Mediante la descamación, el álabe de compresor se expone finalmente a la erosión. La invención resuelve este problema mediante una capa de difusión de aluminio; el aluminio contenido en esta capa de difusión de aluminio reacciona al descamarse el revestimiento de material duro para formar óxido de aluminio, que protege de la corrosión a la aleación metálica del sustrato de álabe. De este modo se evita una subcorrosión, que podría provocar la rotura del álabe.
El revestimiento de material duro consiste en TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámicas monocapa o multicapa o contiene TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámicas monocapa o multicapa. Estos materiales ofrecen como revestimiento de material duro una resistencia especialmente alta a las cargas de erosión y corrosión.
La zona de difusión de aluminio tiene un grosor de 10 a 30 micrómetros, preferentemente de 15 a 25 micrómetros. Una zona de difusión de aluminio de aproximadamente 20 micrómetros de grosor puede alojar suficiente aluminio para proteger de la corrosión al álabe de compresor revestido de material duro conforme a la invención durante al menos 100.000 horas de operación.
La zona de difusión de aluminio del álabe de compresor tiene un contenido en aluminio del 0,05 al 0,2 por ciento en peso, preferentemente del 0,075 al 0,15 por ciento en peso. Un contenido en aluminio de aproximadamente un 0,1 por ciento en peso proporciona suficiente aluminio para asegurar una protección fiable contra la corrosión para el álabe de compresor revestido de material duro conforme a la invención. Sin embargo, dependiendo de las respectivas condiciones operativas, el experto puede determinar mediante modelado grosores de capa, proporciones de aluminio y/o perfiles de difusión adecuados para el respectivo caso individual.
La aleación metálica del álabe de compresor es un acero resistente a la fluencia, por ejemplo, un acero resistente a la fluencia según la EN 10302: 2008. Un ejemplo de un acero adecuado es X22CrNiMoV12-1. Los aceros resistentes a la fluencia representan un material económico, que resiste las elevadas cargas mecánicas a las que está sometido un álabe de compresor de una turbina de gas durante la operación a las temperaturas sólo moderadas que imperan allí.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un compresor para una turbina de gas, que presenta una pluralidad de álabes de compresor, de los cuales al menos un álabe de compresor está diseñado según el primer aspecto de la invención.
La pluralidad de álabes de compresor puede disponerse en una pluralidad de filas, donde cada fila tiene una pluralidad de álabes de compresor dispuestos transversalmente a una dirección de flujo principal del compresor. Además, las filas pueden disponerse de forma adyacente a lo largo de la dirección de flujo principal. Los álabes de compresor de la primera a la cuarta fila de álabes de compresor a lo largo de la dirección de flujo principal están configurados preferentemente según el primer aspecto de la invención. Los álabes de compresor de la primera a la cuarta filas del compresor son los más expuestos a la erosión, por lo que los álabes de compresor conforme a la invención se pueden utilizar aquí de forma especialmente ventajosa.
Otro aspecto de la invención introduce un procedimiento de producción según la reivindicación 4 para un álabe de compresor conforme a la invención. El procedimiento dispone de al menos los siguientes pasos:
-- provisión de un sustrato de álabe hecho de una aleación metálica, en el que la aleación metálica es un acero resistente a la fluencia;
-- difusión de aluminio en una zona superficial del sustrato de álabe; y
-- recubrimiento del sustrato de álabe con un
revestimiento de material duro (4), en el que el revestimiento de material duro (4) consiste en TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámicas monocapa o multicapa o contiene TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámicas monocapa o multicapa. En el paso de difusión de aluminio en la zona superficial, se produce además una zona de difusión de aluminio de un grosor de 10 a 30 micrómetros, preferentemente de 15 a 25 micrómetros.
Por otra parte, el paso de la difusión de aluminio en la zona superficial se lleva a cabo de tal manera que en la zona superficial exista una proporción de aluminio del 0,05 al 0,2 por ciento en peso, preferentemente del 0,075 al 0,15 por ciento en peso.
En el paso del revestimiento del sustrato de álabe con un revestimiento de material duro, puede realizarse un paso de separación física de la fase gaseosa o de inyección térmica de plasma.
Breve descripción de las imágenes
La invención se describe a continuación más a fondo en base a ilustraciones de ejemplos de ejecución. Muestran: Figura 1 un ejemplo de una turbina de gas 100, en una sección longitudinal parcial;
Figura 2 un álabe de rotor o álabe fijo de una turbina de gas, en vista en perspectiva;
Figura 3 una cámara de combustión de una turbina de gas; y
Figura 4 una vista parcial de una sección transversal de un álabe de compresor conforme a la invención.
Descripción detallada de las imágenes
La Figura 1 muestra a modo de ejemplo una turbina de gas 100 en una sección parcial longitudinal.
La turbina de gas 100 tiene en su interior un rotor 103 montado de forma giratoria alrededor de un eje de rotación 102 con un eje 101, que también se denomina rotor de la turbina.
A lo largo del rotor 103 se suceden mutuamente una carcasa de admisión 104, un compresor 105, una cámara de combustión 110 toroidal, particularmente una cámara de combustión anular, con varios quemadores 107 dispuestos coaxialmente, una turbina 108 y la carcasa de gases de escape109.
La cámara de combustión anular 110 comunica con un conducto 111 de gas caliente, por ejemplo, anular. Allí, por ejemplo, cuatro etapas de turbina 112 conectadas en serie forman la turbina 108.
Cada etapa de turbina 112 está formada, por ejemplo, por dos anillos de álabe. Visto en la dirección de flujo de un medio de trabajo 113, a una fila de álabes fijos 115 en el conducto de gas caliente 111 le sigue una fila 125 formada por álabes de rotor 120.
Los álabes fijos 130 están además fijados a una carcasa interna 138 de un estator 143, mientras que los álabes de rotor 120 de una fila 125 están montados sobre el rotor 103, por ejemplo, por medio de un disco de turbina 133. Acoplado/a al rotor 103 hay un generador o una máquina de trabajo (no representados).
Durante la operación de la turbina de gas 100, el compresor 105 aspira aire 135 a través de la carcasa de aspiración 104 y lo comprime. El aire comprimido proporcionado por el extremo del lado de la turbina del compresor 105 se alimenta a los quemadores 107 y se mezcla allí con un combustible. La mezcla se quema entonces en la cámara de combustión 110 formándose el medio de trabajo 113. Desde allí, el medio de trabajo 113 circula a lo largo del conducto de gas caliente 111 pasando los álabes fijos 130 y los álabes de rotor 120. En los álabes de rotor 120, el medio de trabajo 113 se relaja transfiriendo momento, de forma que los álabes de rotor 120 accionen el rotor 103 y el rotor 103 accione la máquina acoplada a él.
Las piezas expuestas al medio de trabajo 113 caliente están sometidas a cargas térmicas durante la operación de la turbina de gas 100. Los álabes fijos 130 y los álabes de rotor 120 de la primera etapa de turbina 112, visto en la dirección de flujo del medio de trabajo 113, además de los elementos de aislamiento térmico que recubren la cámara de combustión anular 110, son los más cargados térmicamente.
Para resistir las temperaturas que imperan allí, se pueden enfriar mediante un refrigerante.
Asimismo, los sustratos de las piezas pueden tener una estructura direccional, es decir, ser monocristalinos (estructura SX) o tener solo granos longitudinales (estructura DS).
Como material para las piezas, particularmente para los álabes de turbina 120, 130 y las piezas de la cámara de combustión 110, se utilizan, por ejemplo, superaleaciones a base de hierro, níquel o cobalto.
Tales superaleaciones se conocen, por ejemplo, gracias a la EP 1204776 B1, EP 1306454, EP 1319729 A1, WO 99/67435 o WO 00/44949.
Los álabes 120, 130 también pueden tener revestimientos contra la corrosión (MCrAlX; M es al menos un elemento del grupo constituido por hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), X es un elemento activo y representa itrio (Y) y/o silicio, escandio (Sc) y/o al menos un elemento de las tierras raras o hafnio). Tales aleaciones se conocen gracias a la EP 0486489 B1, EP 0786017 B1, EP 0412397 B1 o EP 1306454 A1.
Sobre el MCrAlX puede haber también una capa de aislamiento térmico y consiste, por ejemplo, en ZrO2, Y2O3-ZrO2, es decir, no está estabilizado parcial o completamente por óxido de itrio y/u óxido de calcio y/u óxido de magnesio.
Mediante los procedimientos de revestimiento adecuados como, por ejemplo, la evaporación por haz de electrones (EB-PVD), se producen granos en forma de tallo en la capa de aislamiento térmico.
El álabe fijo 130 tiene un pie del álabe fijo (no representado aquí) orientado a la carcasa interna 138 de la turbina 108 y una cabeza del álabe fijo opuesta al pie del álabe fijo. La cabeza del álabe fijo está orientada hacia el rotor 103 y está fijada a un anillo 140 de fijación del estator 143.
La Figura 2 muestra, en vista en perspectiva, un álabe de rotor 120 o álabe fijo 130 de una turbomáquina, que se extiende a lo largo de un eje longitudinal 121.
La turbomáquina puede ser una turbina de gas de un avión o de una central eléctrica para generar electricidad, una turbina de vapor o un compresor.
El álabe 120, 130 tiene, consecutivamente a lo largo del eje longitudinal 121, una zona de fijación 400, una plataforma del álabe 403 adyacente a ella, así como una hoja del álabe 406 y una punta del álabe 415.
Como álabe fijo 130, el álabe 130 puede tener en su punta del álabe 415 otra plataforma (no representada).
En la zona de fijación 400, se forma un pie del álabe 183, que sirve para sujetar los álabes de rotor 120, 130 a un eje o disco (no representado).
El pie del álabe 183 está diseñado, por ejemplo, como una cabeza de martillo. Son posibles otras configuraciones como pie de abeto o pie de cola de milano.
El álabe 120, 130 presenta para un medio, que fluye más allá de hoja del álabe 406, un borde de entrada 409 y un borde de salida o de rotura 412.
En los álabes convencionales 120, 130, se utilizan en todas las áreas 400, 403, 406 del álabe 120, 130, por ejemplo, materiales metálicos macizos, particularmente superaleaciones.
Tales superaleaciones se conocen, por ejemplo, gracias a la EP 1204776 B1, EP 1306454, EP 1319729 A1, WO 99/67435 o WO 00/44949.
El álabe 120, 130 puede fabricarse en este contexto mediante un procedimiento de fundición, también por solidificación direccional, mediante un procedimiento de forjado, mediante un procedimiento de fresado o combinaciones de los mismos.
Las piezas de trabajo con estructura o estructuras monocristalina(s) se utilizan como piezas para máquinas, que están expuestas a altas cargas mecánicas, térmicas y/o químicas durante la operación.
La fabricación de estas piezas de trabajo monocristalinas se lleva a cabo, por ejemplo, por solidificación direccional de la masa fundida. Son además procedimientos de fusión, en los que la aleación metálica líquida se solidifica en una estructura monocristalina, es decir, en una pieza de trabajo monocristalina, o direccionalmente.
Además, los cristales dendríticos se alinean a lo largo del flujo de calor y forman o bien una estructura de grano cristalino en forma de tallo (columnar, es decir, granos que discurren a lo largo de toda la longitud de la pieza de trabajo y que aquí, según el lenguaje común, se denominan direccionalmente solidificados) o una estructura monocristalina, es decir, toda la pieza de trabajo consiste en un único cristal. En este procedimiento tiene que evitarse la transición a la solidificación globulítica (policristalina), ya que mediante el crecimiento no direccional se forman necesariamente límites de grano transversales y longitudinales, que destruyen las buenas propiedades de la pieza solidificada direccionalmente o monocristalina.
Si generalmente se habla de estructuras solidificadas direccionalmente, esto significa tanto monocristales, que no tengan límites de grano o tengan límites de grano de ángulo lo más pequeño posible, como también estructuras de cristal en forma de tallo, que, aunque tengan límites de grano que discurran en dirección longitudinal, no tengan ningún límite de grano transversal. Estas estructuras cristalinas mencionadas en segundo lugar también se denominan estructuras solidificadas direccionalmente (directionally solidified structures).
Procedimientos de este tipo se conocen gracias a la US-PS 6,024,792 y la EP 0892090 A1.
Asimismo, los álabes 120, 130 pueden presentar revestimientos contra la corrosión u oxidación, por ejemplo, MCrAlX; M es al menos un elemento del grupo consistente en hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), X es un elemento activo y representa itrio (Y) y/o silicio y/o al menos un elemento de las tierras raras o hafnio (Hf)). Dichas aleaciones se conocen gracias a la EP 0486489 B1, EP 0786017 B1, EP 0412397 B1 o EP 1306454 A1.
La densidad es preferentemente un 95% de la densidad teórica.
Sobre la capa de MCrAlX (como capa intermedia o como capa más externa) se forma una capa protectora de óxido de aluminio (TGO = thermal grown oxide layer = capa de óxido de crecimiento térmico).
La composición de la capa tiene preferentemente Co-30Ni-28Cr-8A1-0,6Y-0,7Si o Co-28Ni-24Cr-10Al-0,6Y. Además de estos revestimientos protectores a base de cobalto, también se utilizan preferentemente revestimientos protectores a base de níquel como Ni-10Cr-12Al-0.6Y-3Re o Ni-12Co-21Cr-11Al-0.4Y-2Re o Ni-25Co-17Cr-10Al-0.4Y-1, 5Re.
Sobre el MCrAlX puede existir aún una capa de aislamiento térmico, que es preferentemente la capa más externa, y consiste, por ejemplo, en ZrO2, Y2O3-ZrO2, es decir no está estabilizada parcial o completamente por óxido de itrio y/u óxido de calcio y/u óxido de magnesio. La capa de aislamiento térmico cubre toda la capa de MCrAlX.
Mediante los procedimientos de revestimiento adecuados como, por ejemplo, evaporación por haz de electrones (EB-PVD) se producen granos en forma de tallo en la capa de aislamiento térmico.
Son concebibles otros procedimientos de revestimiento, por ejemplo, inyección atmosférica de plasma (APS), LPPS, VPS o CVD. La capa de aislamiento térmico puede tener granos porosos, micro- o macro-agrietados para una mejor resistencia al choque térmico. Por tanto, la capa de aislamiento térmico es preferentemente más porosa que la capa de MCrAlX.
El reprocesamiento (del inglés refurbishment) significa que las piezas 120, 130, después de su uso, pueden tener que liberarse de las capas protectoras (por ejemplo, mediante chorros de arena). Posteriormente se lleva a cabo una extracción de las capas o productos de corrosión y/u oxidación. Si fuera necesario, también se reparan también incluso las grietas en la pieza 120, 130. Posteriormente se vuelve a recubrir la pieza 120, 130 y se usa de nuevo la pieza 120, 130.
El álabe 120, 130 puede estar diseñado hueco o macizo. Cuando el álabe 120, 130 deba refrigerarse, será al menos parcialmente hueco y tendrá opcionalmente orificios de enfriamiento de película 418 (indicados en discontinua). La Figura 3 muestra una cámara de combustión 110 de una turbina de gas. La cámara de combustión 110 está diseñada, por ejemplo, como una denominada cámara de combustión anular, en la que una pluralidad de quemadores 107, dispuestos en la dirección circunferencial alrededor de un eje de rotación 102, desembocan en una cámara de combustión común 154, que generan llamas 156. Para ello, la cámara de combustión 110 está configurada en su conjunto como estructura anular posicionada alrededor del eje de rotación 102.
Para la obtención de un grado de eficacia comparativamente alto, la cámara de combustión 110 está diseñada para una temperatura comparativamente alta del medio de trabajo M de aproximadamente 1000°C a 1600°C. Para, incluso con estos parámetros de operación desfavorables para los materiales, permitir un tiempo de operación comparativamente largo, la pared de la cámara de combustión 153 está provista por su lado orientado hacia el medio de trabajo M de un revestimiento interno formado por elementos de aislamiento térmico 155.
Cada elemento de aislamiento térmico 155 hecho de una aleación está equipado por el lado del medio de trabajo con una capa protectora especialmente resistente al calor (capa de MCrAlX y/o revestimiento cerámico) o está hecho de material resistente a las altas temperaturas (piedras cerámicas macizas).
Estas capas protectoras pueden ser similares a los álabes de la turbina, es decir, significa, por ejemplo, MCrAlX: M es al menos un elemento del grupo hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni); X es un elemento activo y representa itrio (Y) y/o silicio y/o al menos un elemento de las tierras raras o hafnio (Hf). Tales aleaciones se conocen gracias a la EP 0486489 B1, EP 0786017 B1, EP 0412397 B1 o EP 1306454 A1.
Sobre el MCrAlX puede existir aún una capa de aislamiento térmico, por ejemplo, cerámica y consiste, por ejemplo, en ZrO2, Y2O3-ZrO2, es decir, no está, parcialmente o completamente, estabilizada por óxido de itrio y/u óxido de calcio y/u óxido de magnesio.
Mediante los procedimientos de revestimiento adecuados como, por ejemplo, evaporación por haz de electrones (EB-PVD), se producen granos en forma de tallo en la capa de aislamiento térmico.
Son concebibles otros procedimientos de revestimiento, por ejemplo, inyección atmosférica de plasma (APS), LPPS, VPS o CVD. La capa de aislamiento térmico puede tener granos porosos, micro- o macro-agrietados, para una mejor resistencia al choque térmico.
Reprocesamiento (del inglés refurbishment) significa que los elementos de aislamiento térmico 155, después de su uso, en cada caso pueden tener que liberarse de las capas protectoras (por ejemplo, mediante chorros de arena). Posteriormente se lleva a cabo una eliminación de las capas o productos de corrosión y/u oxidación. Si fuera necesario, también se reparan las grietas en el elemento de aislamiento térmico 155. A continuación, los elementos de aislamiento térmico 155 se vuelven a revestir y los elementos de aislamiento térmico 155 se utilizan de nuevo. Debido a las altas temperaturas en el interior de la cámara de combustión 110, también se puede prever para los elementos de aislamiento térmico 155 o para sus elementos de sujeción un sistema de refrigeración. Los elementos 155 de aislamiento térmico son entonces, por ejemplo, huecos y tienen posiblemente también orificios de enfriamiento (no representados) que desembocan en el espacio de la cámara de combustión154.
La Figura 4 muestra una vista parcial de una sección transversal a través de un álabe de compresor 1. El álabe de compresor 1 presenta un sustrato de álabe 2 hecho de acero resistente a la fluencia y que determina la forma aerodinámica del álabe de compresor. Sobre la superficie del sustrato de álabe 2, se prevé una capa de difusión de aluminio 3, que se produjo por difusión de aluminio en el sustrato de álabe 2. La capa de difusión de aluminio 3 puede tener un grosor de aproximadamente 20 micrómetros y un contenido en aluminio de aproximadamente un 0,1 por ciento en peso de aluminio. Una vez que se ha producido la capa de difusión de aluminio 3, se aplica un revestimiento de material duro 4 al sustrato de álabe. Esto se puede hacer, por ejemplo, por deposición de la fase gaseosa, por ejemplo, por deposición física de la fase gaseosa. El revestimiento de material duro 4 protege al álabe de compresor 1 de la erosión y la corrosión. Si parte del revestimiento de material duro 4 se desprende, el aluminio de la capa de difusión de aluminio expuesta de esta manera reacciona para formar óxido de aluminio, que evita la corrosión del punto expuesto del sustrato de álabe 2 y, por lo tanto, una descamación adicional del revestimiento de material duro 4, facilitada por la subcorrosión de las zonas superficiales adyacentes.
Aunque la invención ha sido ilustrada y descrita a fondo mediante el ejemplo de ejecución preferido, la invención no está restringida por los ejemplos mostrados. Los expertos pueden deducir variaciones de esto sin abandonar el alcance de la invención, tal como se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un nuevo álabe de compresor (1) para una turbina de gas (100) y con un sustrato de álabe (2) que consiste en una aleación metálica y en que la aleación metálica es un acero resistente a la fluencia, y una zona de difusión de aluminio (3) sobre una superficie del sustrato de álabe (2) por difusión de aluminio en una superficie del sustrato de álabe (2) en el que la zona de difusión de aluminio (3) tiene un grosor de 10 a 30 micrómetros, preferentemente de 15 a 25 micrómetros, en el que la zona de difusión de aluminio (3) tiene un contenido en aluminio del 0,05 al 0,2 por ciento en peso, preferentemente del 0,075 al 0,15 por ciento en peso, y un revestimiento de material duro (4) dispuesto sobre esta superficie del sustrato de álabe (2), en que el revestimiento de material duro (4) consiste en TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámica mono- o multicapa o contiene TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámica mono- o multicapa.
2. Un compresor (105) para una turbina de gas (100) y con una pluralidad de álabes de compresor (1), donde al menos un álabe de compresor (1) de la pluralidad de álabes de compresor (1) está diseñado según la reivindicación 1.
3. El compresor (105) de la anterior reivindicación, en el que la pluralidad de álabes de compresor (1) está dispuesta en una pluralidad de filas, donde cada fila tiene una pluralidad de álabes de compresor (1) dispuestos transversalmente a una dirección de flujo principal del compresor (105) y donde la pluralidad de filas está dispuesta de manera adyacente a lo largo de la dirección de flujo principal, y en el que los álabes de compresor (1) de la primera a la cuarta filas de álabes de compresor (1) a lo largo de la dirección de flujo principal están configurados según una de las reivindicaciones 1 a 2.
4. Un procedimiento de producción para un nuevo álabe de compresor (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3 y con los pasos:
-- provisión de un sustrato de álabe (2) hecho de una aleación metálica, en el que la aleación metálica es un acero resistente a la fluencia;
-- difusión de aluminio en una zona superficial del sustrato de álabe (2), en que la zona de difusión de aluminio (3) tiene un grosor de 10 a 30 micrómetros, preferentemente de 15 a 25 micrómetros, en que la zona de difusión de aluminio (3) presenta un contenido en aluminio del 0,05 al 0,2 % en peso, preferentemente del 0,075 al 0,15 % en peso; y
-- recubrimiento del sustrato de álabe (2) con un revestimiento de material duro (4), en que el revestimiento de material duro (4) consiste en TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámicas monocapa o multicapa o contiene TiN, TiAlN, AlTiN, CrN como cerámicas monocapa o multicapa.
5. El procedimiento de producción según la reivindicación 4, en el que en el paso del revestimiento del sustrato del álabe (2) con un revestimiento de material duro (4) se lleva a cabo un paso de separación física de la fase gaseosa o de pulverización térmica de plasma.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3047269B1 (fr) * 2016-02-02 2018-02-16 Safran Helicopter Engines Diffuseur centrifuge pour turbomoteur
DE102016222296A1 (de) * 2016-11-14 2018-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Mehrlagige aluminiumhaltige Schutzbeschichtung und Bauteil
EP3388550A1 (de) 2017-04-13 2018-10-17 INNO HEAT GmbH Komponente für eine strömungsmaschine und verfahren zur herstellung einer solchen komponente
GB2568063B (en) 2017-11-02 2019-10-30 Hardide Plc Water droplet erosion resistant coatings for turbine blades and other components
US11795295B2 (en) 2017-11-06 2023-10-24 Rtx Corporation Wear resistant coating, method of manufacture thereof and articles comprising the same
CN107725116A (zh) * 2017-11-29 2018-02-23 上海英佛曼纳米科技股份有限公司 一种具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的trt透平机
FR3090426B1 (fr) * 2018-12-21 2022-02-11 Safran Procede de fabrication d’un noyau metallique, et procede de fabrication d’un bouclier de bord d’attaque d’une aube a partir d’un tel noyau metallique
US20210010378A1 (en) * 2019-07-08 2021-01-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Pulse-managed plasma method for coating on internal surfaces of workpieces

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5514482A (en) * 1984-04-25 1996-05-07 Alliedsignal Inc. Thermal barrier coating system for superalloy components
JP2773050B2 (ja) 1989-08-10 1998-07-09 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 耐熱性耐食性の保護被覆層
DE3926479A1 (de) 1989-08-10 1991-02-14 Siemens Ag Rheniumhaltige schutzbeschichtung, mit grosser korrosions- und/oder oxidationsbestaendigkeit
RU2147624C1 (ru) 1994-10-14 2000-04-20 Сименс АГ Защитный слой для защиты детали от коррозии, окисления и термической перегрузки, а также способ его изготовления
GB9426257D0 (en) * 1994-12-24 1995-03-01 Rolls Royce Plc Thermal barrier coating for a superalloy article and method of application
EP0892090B1 (de) 1997-02-24 2008-04-23 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
EP0861927A1 (de) 1997-02-24 1998-09-02 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
EP1306454B1 (de) 2001-10-24 2004-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium enthaltende Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen
WO1999067435A1 (en) 1998-06-23 1999-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength
US6231692B1 (en) 1999-01-28 2001-05-15 Howmet Research Corporation Nickel base superalloy with improved machinability and method of making thereof
EP1204776B1 (de) 1999-07-29 2004-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges bauteil und verfahren zur herstellung des hochtemperaturbeständigen bauteils
US6482470B1 (en) * 2000-07-18 2002-11-19 General Electric Company Diffusion aluminide coated metallic substrate including a thin diffusion portion of controlled thickness
DE50112339D1 (de) 2001-12-13 2007-05-24 Siemens Ag Hochtemperaturbeständiges Bauteil aus einkristalliner oder polykristalliner Nickel-Basis-Superlegierung
US8118561B2 (en) * 2004-07-26 2012-02-21 General Electric Company Erosion- and impact-resistant coatings
US20100226783A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 General Electric Company Erosion and Corrosion Resistant Turbine Compressor Airfoil and Method of Making the Same
US20110052406A1 (en) * 2009-08-25 2011-03-03 General Electric Company Airfoil and process for depositing an erosion-resistant coating on the airfoil
US20110300405A1 (en) * 2010-06-03 2011-12-08 General Electric Company Oxidation resistant components and related methods
EP2684982A1 (de) * 2012-07-11 2014-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschicht für eine Komponente einer Strömungsmaschine

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