ITMI20070010A1 - Sistema stratiforme con due fasi di pirocloro - Google Patents

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ITMI20070010A1
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yttrium
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Eckart Schumann
Ramesh Subramanian
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Description

DESCRIZIONE
Il trovato ha per oggetto un sistema stratiforme con piroclori, secondo la rivendicazione 1 .
Un tale sistema stratiforme presenta un substrato con una lega di metallo a base di nichel o cobalto. Prodotti del genere sono in particolare utilizzati come componenti di una turbina a gas, in particolare come palette di turbine a gas o come scudo termico. I componenti sono esposti ad un flusso caldo di gas di combustione aggressivi. Per questa ragione devono essere in grado di sopportare alte sollecitazioni termiche. E' inoltre necessario che detti componenti siano resistenti all'ossidazione e alla corrosione. In particolare i componenti mobili, ad esempio palette di turbine a gas, ma anche i componenti statici, devono soddisfare ulteriori requisiti meccanici. La prestazione e il rendimento di una turbina a gas, per la quale vengono utilizzati componenti sollecitabili tramite gas caldo, aumentano con l'incremento della temperatura di funzionamento. Per questa ragione si è sempre cercato di ottenere una superiore capacità di prestazione delle turbine a gas attraverso perfezionamenti del sistema stratiforme.
Al fine di ottenere un rendimento alto e prestazioni elevate, i componenti delle turbine a gas che sono particolarmente sollecitati durante le alte temperature vengono ricoperti da uno strato di materiale ceramico. Quest'ultimo funge da strato isolante termico tra il flusso di gas caldo e il substrato metallico.
Il corpo base metallico viene protetto per mezzo di detti strati dal flusso di gas caldo aggressivo. I componenti moderni presentano più strati, ognuno dei quali adempie rispettivamente a compiti specifici. E' dunque presente un sistema multi-strato.
Il documento EP 0 944 746 Bl descrive l'utilizzo di piroclori come strato isolante. Sono tuttavia necessari, per l'applicazione di un materiale quale strato isolante, non solo buone caratteristiche isolanti, bensì anche un buon collegamento o adesione al substrato .
Il brevetto EP 0 992 603 Al presenta un sistema di isolamento termico stratiforme costituito da gadolinio e ossido di zirconio, il quale non deve presentare una struttura di pirocloro .
E' dunque obiettivo del trovato quello di presentare un sistema stratiforme il quale presenta buone caratteristiche isolanti nonché un buon collegamento al substrato, e conseguentemente una durata di vita maggiore dell'intero sistema stratiforme.
Tale obiettivo viene raggiunto per mezzo di un sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1.
Nelle rivendicazioni subordinate sono elencati ulteriori vantaggiose misure, le quali possono essere.combinate tra loro in modo vantaggioso a piacere.
Il trovato si fonda sulla cognizione che l'intero sistema deve essere considerato quale unità e che non è possibile considerare e ottimizzare strati singoli o singoli strati sovrapposti, reciprocamente isolati, al fine di ottenere una durata di vita maggiore.
Il sistema stratiforme secondo il presente trovato presenta uno strato ceramico esterno, il quale presenta una miscela di due fasi di pirocloro dalle caratteristiche termiche particolarmente buone (un coefficiente di espansione adattato ad un substrato di un componente, esiguo coefficiente di conduzione del calore) e che è altamente adeguato ad uno strato intermedio e al substrato di un componente. Attraverso il rapporto di miscelazione di queste due fasi di pirocloro è possibile regolare le caratteristiche dello strato ceramico sul substrato e lo strato intermedio .
Di seguito vengono discussi più nel dettaglio esempi di realizzazioni del trovato, con riferimenti alle tavole.
Sono illustrati in
Figura 1 un sistema stratiforme secondo il trovato,
Figura 2 una lista di superleghe, Figura 3 una turbina a gas,
Figura 4 una vista prospettica di una paletta di turbina
Figura 5 una vista prospettica di una camera di combustione
La figura 1 illustra un sistema stratiforme 1 secondo il trovato.
II sistema stratiforme 1 consiste in un substrato metallico 4, il quale, in particolare per componenti ad alte temperature, consiste in una superlega (fig.
2) a base di nichel o cobalto.
Direttamente sul substrato 4 è preferibilmente presente un substrato di collegamento o adesione metallico 7 MCrAlX, preferibilmente del tipo NiCoCrAlx, il quale presenta in peso percentuale, preferibilmente, o
(11 - 13)% cobalto, in particolare 12% Co,
(20 - 22)% cromo, in particolare 21% Cr, (10,5 - 11,5)% alluminio, in particolare 11% AL,
(0,3 - 0,5)% ittrio, in particolare 0,4% Y,
(1,5 - 2,5)% renio, in particolare 2,0% Re,
restante nichel,
oppure
(24 - 26)% cobalto, in particolare 25% Co, (16 - 18)% cromo, in particolare 17% Cr, (9 - 11)% alluminio, in particolare 10% AL,
( 0, 3 - 0 , 5 ) % ittrio, in particolare 0, 4% Y,
<(>1 - 2)% renio, in particolare 1,5% Re,
restante nichel,
oppure
(29 - 31)% nichel, in particolare 30% nichel,
(27 - 29)% cromo, in particolare 28% Cromo, (7 - 9)% alluminio, in particolare 8% alluminio,
(0,5 - 0,7)% ittrio, in particolare 0,6% ittrio,
(0,6 - 0,8)% silicio, in particolare 0,7% silicio,
restante cobalto,
oppure, preferibilmente,
(27 - 29)% nichel, in particolare 28% nichel,
(23 - 25)% cromo, in particolare 24% cromo, (9 - 11)% alluminio, in particolare 10% alluminio,
(0,5 - 0,7)% ittrio, in particolare 0,6% ittrio,
restante cobalto.
Preferibilmente, lo strato di protezione 7 consiste in una di queste leghe.
Su tale strato di collegamento 7 si origina uno strato di ossido di alluminio già prima dell'applicazione di ulteriori strati ceramici, oppure durante il funzionamento (TGO = thermal grown oxide layer).
Sullo strato di collegamento metallico 7 o sullo strato di ossido di alluminio (non rappresentato) è preferibilmente presente uno strato ceramico interno 10, preferibilmente uno strato integralmente o parzialmente stabilizzato di ossido di zirconio. Viene utilizzato di preferenza ossido di zirconio stabilizzato ad ittrio (YSZ), contenente preferibilmente da 6% a 8% di ittrio.
Allo stesso modo può essere utilizzato ossido di calcio, ossido di cerio o ossido di afnio per la stabilizzazione dell'ossido di zirconio.
L'ossido di zirconio viene preferibilmente applicato come strato spruzzato al plasma, e può anche, preferibilmente, essere applicato come struttura colonnare per mezzo di una evaporazione di un raggio di elettroni (EBPVD).
Lo spessore dello strato interno 10 oscilla preferibilmente fra il 10% e il 50% dello spessore complessivo dello strato D dello strato interno 10 e di quello esterno 13 (fig. 1)■
Preferibilmente, lo spessore dello strato 10 interno oscilla tra il 10% e il 40% oppure tra il 10% e il 30% dello spessore complessivo dello strato D.
Allo stesso modo è vantaggioso che lo spessore dello strato interno 10 oscilli tra il 10% e il 20% dell'intero spessore dello strato D.
E' ugualmente vantaggioso che lo spessore dello strato interno 10 oscilli tra il 20% e il 50% oppure tra il 20% e il 40% dello spessore complessivo dello strato D.
Se la percentuale dello spessore dello strato interno 10 oscilla tra il 20% e il 30% dello spessore complessivo dello strato D, vengono a sua volta raggiunti dei risultati vantaggiosi .
Preferibilmente, lo strato interno 10 ha uno spessore che varia dal 30% al 50% dello spessore complessivo dello strato D.
E' altresì vantaggioso se lo spessore dello strato interno 10 oscilla tra il 30% e il 40% dello spessore complessivo dello strato D. E' parimenti vantaggioso che lo spessore dello strato interno 10 oscilli tra il 40% e il 50% dello spessore complessivo dello strato D.
Nonostante la fase di pirocloro presenti migliori caratteristiche di isolamento termico rispetto allo strato di Zr02, lo strato di Zr02può presentare lo stesso spessore della fase di pirocloro.
Lo strato ceramico interno 10 presenta preferibilmente uno spessore intermedio tra 40 pm e 60 pm, in particolare 50 pm ±10%.
Lo spessore dello strato D complessivo dello strato interno 10 e di quello esterno 13 è, preferibilmente, di 300 pm o preferibilmente di 400 pm. Vantaggiosamente, il massimo spessore complessivo è di 800 pm o preferibilmente al massimo di 600 pm.
Sullo strato di zirconio stabilizzato 10 è poi applicato uno strato ceramico esterno 13, il quale, conformemente al trovato, presenta due fasi di pirocloro diverse della generale somma elementare AxByOz con x, y * 2, z<3⁄4>7, sono dunque ammissibili minimi difetti o drogaggi, 0 = ossigeno. ;In particolare x, y = 2, z = 7. ;Lo strato ceramico presenta dunque i piroclori AxByOze CrDsOtcon r, s * 2, t 3⁄4 7, 0 = ossigeno. In particolare r, s = 2, t = 7. Gli elementi A, B, C e D possono essere tutti differenti tra loro.
Se A e C sono uguali, allora sono B e D sono diversi. Se B e D sono uguali, allora A e C sono diversi.
E' esclusa la combinazione A = C e B = D.
Sono in linea teorica possibili le combinazioni A = D, B ≠ C o C = B, A ≠ D.
Preferibilmente viene utilizzato il gadolinio (Gd) per A, C.
Ulteriori esempi per A, C sono lantanio (La), ittrio (Y), neodimio (Nd), itterbio (Yb), cerio (Ce) o alluminio (Al). Esempi per B, D sono afnio (Hf), zirconio (Zr), titanio (Ti), cerio (Ce) o stagno (Sn).
Viene utilizzato preferibilmente un afniato o uno zirconato, dunque afnio e/o zirconio per B, preferibilmente Gd2Hf207(GHO) e/o Gd2Zr207(GZO).
Preferibilmente lo strato ceramico esterno 13 consiste in 2 fasi di pirocloro.
Vengono preferibilmente utilizzati Gd2Hf207e Gd2Zr207
In ciò non è presente alcun cristallo misto delle due fasi di pirocloro, ad esempio non sussiste Gdx(HfyZrw)Oz con x = 2, y+w = 2, z = 7 (anche un cristallo misto presenta la fase di pirocloro, ha però su di una posizione del reticolo (A, B) 2 elementi distinti; se non si parla esplicitamente di un cristallo misto, allora questo non è presente) .
La proporzione di cristalli misti Ax(ByDw)Oz, Cs(DtBq)Oto degli ossidi di A, B, C, D (dunque ad esempio Gd, Hf, Zr) è al massimo del 20% in peso percentuale, in particolare del 10% al massimo.
Preferibilmente, la proporzione delle due fasi di pirocloro è come minimo dell'80% in peso percentuale, in particolare come minimo del 90%.
Ma due cristalli misti possono essere anche miscelati tra loro, oppure un cristallo misto può essere miscelato con un cristallo non misto, ad esempio Ax(ByEw)Oze Cx(DyFw)Ozcon E ≠ D e F Φ B oppure AxByOze Cx(DyFw)Ozcon F ≠ B.
Lo strato ceramico esterno 13 viene dunque ottenuto, ad esempio, come segue: vengono miscelate tra loro, in rapporto di miscelazione, una polvere costituita da due fasi di pirocloro, ad esempio zirconato di gadolinio, e una polvere di afniato di gadolinio, e la miscela viene condotta all'ugello di un impianto per lo spruzzamento al plasma. E' altresì possibile pensare ad altri procedimenti di stratificazione/rivestimento, come ad esempio il procedimento PVD, in cui vengono utilizzati due lingotti costituiti da zirconato di gadolinio e afniato di gadolinio .
A questo proposito può essere utilizzato qualsiasi rapporto di miscelazione di zirconato di gadolinio e afniato di gadolinio. Preferibilmente viene utilizzata una proporzione maggiore di zirconato di gadolinio .
Allo stesso modo vengono preferibilmente usati rapporti di miscelazione afniato di gadolinio :zirconato di gadolinio di 10:90, 20:80, 30:70 o 40:60. E' ulteriormente vantaggioso utilizzare rapporti di miscelazione afniato di gadolinio:zirconato di gadolinio di 50:50, 60:40, 70:30, 80:20 o 90:10.
Viene preferibilmente utilizzata una miscela di Gd2Hf207e Gd2Zr207, i quali sono preferibilmente mescolati tra loro in modo omogeneo o presentano un gradiente. A titolo di esempio è dunque presente, esternamente, verso il lato di gas caldo, un rapporto più alto di Gd2Zr207.
Il sistema stratiforme 1 consiste preferibilmente nel substrato 4, in uno strato di collegamento 7 (MCrAlY), eventualmente in un TGO e in uno strato termicamente isolante 13 esternamente singolo (ad esempio GZP e/o GHO) o doppio (YSZ e GZO ovvero GHO).
La figura 3 illustra, a titolo di esempio, una turbina a gas 100 in sezione longitudinale .
La turbina a gas 100 presenta internamente un rotore 103 a cuscinetto rotante intorno ad un asse di rotazione 102 con un albero 101, il quale viene anche definito girante della turbina. Lungo il rotore 103 si susseguono un alloggiamento di aspirazione 104, un compressore 105, una camera di combustione ad esempio toroidale 110, in particolare camera di combustione anulare con più bruciatori 107 disposti coassialmente, una turbina 108 e l'alloggiamento di scarico del gas 109.
La camera di combustione anulare 110 comunica con un canale di gas caldo 111 realizzato ad esempio in forma anulare, in cui ad esempio 4 sezioni 112 della turbina, collegati sequenzialmente, costituiscono la turbina 108.
Ogni stadio della turbina 112 è ad esempio costituita da 2 anelli di palette. Considerando la direzione della corrente di un fluido agente 113, nel canale di gas caldo 111 segue, ad una fila di palette direttrici 115, una fila 125 costituita da palette mobili 120.
Le palette direttrici 130 sono fissate ad un alloggiamento interno 138 di uno statore 143, mentre le palette mobili 120 sono ad esempio disposte sul rotore 103 fissate ad una fila 125 per mezzo di un disco di turbina 133.
Al rotore 103 è accoppiato un generatore o una macchina operatrice (non rappresentata). Durante il funzionamento della turbina a gas 100, il compressore 105 aspira e comprime, attraverso l'alloggiamento di aspirazione 104, aria 135. L'aria compressa fornita all'estremità finale del compressore 105, a lato della turbina, viene condotta ai bruciatori 107 e lì miscelata con un combustibile. La miscela viene poi bruciata nella camera di combustione 110 attraverso la creazione del fluido agente 113. Da lì il fluido agente 113 scorre lungo il canale di gas caldo 111 oltre le palette direttrici 130 e le palette mobili 120. A livello di queste ultime il fluido agente 113 si espande trasmettendo impulsi, in modo che le palette mobili 120 azionino il rotore 103 e questo a sua volta azioni la macchina operatrice a cui è accoppiato.
I componenti sottoposti al fluido agente 113 caldo sono soggetti, durante il funzionamento della turbina a gas 100, a sollecitazioni termiche. Le palette direttrici 130 e le palette mobili 120 dello stadio di turbina 112, la prima vista nella direzione di flusso del fluido agente 113, vengono maggiormente sollecitate termicamente accanto agli scudi termici che rivestono la camera di combustione anulare 110. Al fine di resistere alle temperature di questo stadio, tali mezzi possono venire raffreddati per mezzo di un modulo di raffreddamento.
Allo stesso modo, i substrati dei componenti possono presentare una struttura direzionale, ovvero essere monocristallini (struttura SX) oppure presentare unicamente grani longitudinali (struttura DS).
Come materiale per i componenti, in particolare per la paletta della turbina 120, 130 e per i componenti della camera di combustione 110, vengono ad esempio utilizzate superleghe a base di ferro, nichel o cobalto.
Tali superleghe sono ad esempio rese note dai documenti EP 1204 776 Bl, EP 1306 454, EP 1 319 729 Al, WO 99/67435 oppure WO 00/44949; relativamente alla composizione chimica delle leghe tali documenti sono parte della divulgazione .
La paletta direttrice 130 presenta un codolo (qui non raffigurato) rivolto verso l'alloggiamento interno 138 della turbina 108, mentre la testa della paletta direttrice è opposta al codolo. La testa della paletta direttrice è rivolta verso il rotore 103 e fissata ad un anello di fissaggio 140 dello statore 143.
La figura 4 mostra, in prospettiva, una paletta mobile 120 o paletta direttrice 130 di una macchina fluido-dinamica, la quale si estende lungo un asse longitudinale 121.
La macchina fluido-dinamica può essere una turbina a gas di un aereo o di una centrale elettrica per la produzione di energia elettrica, una turbina a vapore o un compressore .
La paletta 120, 130 presenta una piattaforma di paletta 403 disposta di seguito, secondo l'asse longitudinale 121, ad un'area di fissaggio 400 e confinante con quest'ultima, nonché una lamina di paletta 406 e una estremità di paletta 415.
Come paletta direttrice 130, la paletta 130 può presentare, alla sua estremità 415, un'ulteriore piattaforma (non rappresentata). Nell'area di fissaggio 400 è realizzato una codolo 183 finalizzato al fissaggio delle palette mobili 120, 130 ad un albero o ad un disco (non rappresentato).
Il codolo della paletta 183 viene ad esempio sempre realizzato come testa di martello.
Altre realizzazioni, come a pino o a coda dì rondine, sono altresì possibili.
Nel caso di un mezzo che scorre lungo la lamina della paletta 406 le palette 120, 130 presentano un angolo di afflusso 409 ed uno di deflusso 412.
Nel caso delle palette tradizionali 120, 130, in tutte le aree 400, 403, 406 delle palette 120, 130 vengono utilizzati ad esempio materiali di metallo massiccio, in particolare superleghe.
Tali superleghe sono ad esempio rese note dai documenti EP 1204 776 Bl, EP 1306 454, EP 1 319 729 Al, WO 99/67435 o WO 00/44949, i quali, relativamente alla composizione chimica della lega, sono parte della divulgazione .
Detta paletta 120, 130 può essere realizzata tramite un procedimento di colata, anche per mezzo di una solidificazione direzionale, per mezzo di un procedimento di saldatura, di fresatura o attraverso la combinazione di detti procedimenti.
Pezzi (da lavorare) dalla struttura/strutture monocristallina/e vengono inseriti come componenti per macchine, le quali durante il funzionamento sono sottoposte ad alte sollecitazioni meccaniche, termiche e/o chimiche .
La realizzazione di tali pezzi monocristallini ha luogo ad esempio, attraverso una solidificazione direzionale dalla colata. Si tratta a questo proposito di procedimenti di colata in cui la lega metallica liquida si solidifica, o è direzionale in una struttura monoscristallina, ovvero in un pezzo monocristallino .
In questo processo i cristalli dendritici vengono allineati lungo il flusso di calore e si configurano o in una struttura granulare di cristalli a stelo (colonnare, ovvero i grani si succedono lungo l'intera lunghezza del pezzo e vengono definiti, secondo il generale uso linguistico, come sottoposti a solidificazione direzionale), o in una struttura monocristallina, in cui l'intero pezzo è costituito da un unico cristallo. In questo procedimento occorre evitare il passaggio ad una solidificazione globulitica (policristallina) , poiché attraverso la crescita non direzionale si configurano necessariamente giunti trasversali o longitudinali tra i grani, i quali neutralizzano le proprietà positive dei pezzi ottenuti tramite solidificazione direzionale o monocristallini.
Parlando generalmente di strutture solidificatesi in modo direzionale si intendono sia i monocristalli, i quali non presentano confini tra i grani o al massimo presentano confini ad angolo ridotto, sia strutture cristalline a stelo, le quali presentano confini longitudinali tra i grani, ma non confini trasversali. Nel caso di queste ultime strutture cristalline si parla anche di strutture solidificate direzionalmente (directionally solidified structures ).
Tali procedimenti sono resi noti dai documenti US-PS 6.024.792 e EP 0 892 090 Al; relativamente ai procedimenti di solidificazione tali documenti sono parte della divulgazione.
Allo stesso modo le pale 120, 130 possono rappresentare sistemi stratiformi 1 secondo il trovato o presentare altre stratificazioni contro corrosione o ossidazione, ad esempio (MCrAlX; M è almeno un elemento del gruppo ferro (Fe), cobalto (Co), nichel (Ni), X è un elemento attivo e sta per ittrio (Y) e/o silicio e/o almeno un elemento delle terre rare, ovvero afnio (Hf). Tali leghe sono rese note dai documenti EP 0486 489 Bl, EP 0786 017 Bl, EP 0412 397 Bl o EP 1306 454 Al, i quali, relativamente alla composizione chimica della lega devono essere parte della presente divulgazione. Lo spessore corrisponde preferibilmente a un 95% dello spessore teorico.
Sullo strato di MCrAlX (come strato intermedio o come strato esterno) si forma uno strato protettivo di ossido di alluminio (TGO = thermal grown oxide layer).
Sopra al MCrAlx è ancora presente uno strato termicamente isolante 13 del sistema stratiforme 1 secondo il trovato.
Il sistema termicamente isolante 13 ricopre l'intero strato di MCrAlx.
Attraverso appropriati procedimenti di stratificazione, quali ad esempio evaporazioni a raggio di elettroni (EP-PVD) nello strato di isolamento termico vengono prodotti grani a stelo.
Sono possibili altri procedimenti di stratificazione, quali ad esempio spruzzatura atmosferica al plasma (APS), LPPS (low pressure plasma spraying), VPS (vacuum plasma spray) o CVD (Chemical vapor deposition). Lo strato termicamente isolante può presentare grani porosi, micrograni o presentanti macrofratture per una migliore resistenza a shock termici. Lo strato di isolamento termico è dunque preferibilmente più poroso dello strato di MCrAlx.
La paletta 120, 130 può essere realizzata come cava o massiccia. Se la paletta 120, 130 deve essere raffreddata, allora è cava e presenta se necessario anche fori di raffreddamento pellicola 418 (illustrati tramite tratteggi).
In figura 5 è illustrata una camera di combustione 110 della turbina a gas 100. La camera di combustione 110 è ad esempio realizzata come una cosiddetta camera di combustione anulare, in cui una pluralità di bruciatori 107 disposti perimetralmente intorno ad un asse di rotazione 102 sfociano in una camera di combustione comune 154 e producono le fiamme 156. A questo fine la camera di combustione 110 è realizzata nel complesso come struttura anulare, posizionata intorno all'asse di rotazione 102.
Al fine di ottenere un rendimento comparabilmente alto, la camera di combustione 110 è realizzata per una temperatura comparabilmente alta del fluido agente M di circa da 1000°C a 1600°C. Per rendere possibile, anche per tali parametri di funzionamento svantaggiosi per i materiali, una durata di funzionamento comparabilmente alta, la parete della camera di combustione 153 è provvista, nel lato rivolto al fluido agente M, di un rivestimento interno costituito da scudi termici 155.
A causa delle alte temperatura all'interno della camera di combustione 110, può essere previsto un sistema di raffreddamento per scudi termici 155 ovvero per i loro moduli di raffreddamento. Gli scudi termici 155 sono dunque ad esempio realizzati come cavi e presentano, se necessario, fori di raffreddamento (non rappresentati) i quali sfociano nuovamente nella camera di combustione 154.
Ogni scudo termico 155 di una lega è provvisto, al lato esposto al fluido agente, di uno strato particolarmente resistente al calore (strato di MCrAlX e/o rivestimento ceramico) , per cui rappresenta il sistema stratiforme 1 secondo il trovato, oppure è realizzato con materiale resistente alle alte temperature (sassi ceramici massicci).
Tali strati protettivi possono essere simili alle palette di turbina, dunque MCrAlX significa ad esempio: M è almeno un elemento del gruppo ferro (Fe), cobalto (Co), nichel (Ni), X è un elemento attivo e sta per ittrio (Y) e/o silicio e/o almeno un elemento delle terre rare, ovvero afnio (Hf). Tali leghe sono rese note dai documenti EP 0486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412397 Bl o EP 1306 454 Al, i quali, relativamente alla composizione delle leghe, sono parte della presente divulgazione.
Sopra a MCrAlX può essere ulteriormente previsto uno strato termicamente isolante 13 conforme al trovato.
Per mezzo di procedimenti di stratificazione appropriati, quali ad esempio evaporazione a raggio di elettroni (EB-PVD), vengono prodotti grani a stelo nello strato isolato termicamente .
Sono concepibili altri procedimenti di stratificazione, quali ad esempio spruzzamento atmosferico al plasma (APS), LPPS, VPS o CVD. Lo strato isolato termicamente può presentare grani porosi, soggetti a micro o macro fratture per una migliore resistenza a shock termici.
La rigenerazione (refurbishment) significa che le palette delle turbine 120, 130 e gli scudi termici 155 devono, in seguito al loro impiego, essere, se necessario, liberati da strati protettivi (ad esempio attraverso sabbiature) . In seguito ha luogo la rimozione degli strati, ovvero prodotti di corrosione e/o ossidazione.
Se necessario vengono anche riparate le fratture nella paletta di turbina 120, 130 o nello scudo termico 155. Successivamente ha nuovamente luogo il rivestimento della paletta di turbina 120, 130, degli scudi termici 155 e una nuova applicazione delle palette di turbina 120, 130 o degli scudi termici 155.
Elenco dei riferimenti:
1 Sistema stratiforme
4 Substrato
7 Strato di collegamento/adesione 10 Strato ceramico interno
13 Strato ceramico esterno
100 Turbina a gas
102 Asse di rotazione
103 Rotore
104 Alloggiamento di aspirazione 105 Compressore
106 Camera di combustione anulare 107 Bruciatore
108 Turbina
109 Alloggiamento di scarico gas 110 Camera di combustione
111 Canale gas caldo
112 Stadio di turbina
113 Fluido motore
114 Fila di palette direttrici 120 Paletta mobile
121 Asse longitudinale
125 Fila
130 Paletta direttrice
133 Disco di turbina
135 Aria
138 Alloggiamento interno
140 Anello di fissaggio
143 Statore
153 Parete della camera di combustione 155 Scudo termico
183 Codolo della paletta
400 Area di fissaggio
403 Piattaforma della paletta
406 Lamina della paletta
409 Lato di afflusso
412 Lato di deflusso
415 Punta della paletta
418 Fori di raffreddamento pellicola

Claims (30)

  1. Rivendicazioni 1. Sistema stratiforme presentante un substrato (4) sul quale vi è uno strato ceramico esterno (13), il quale (13) presenta una miscela composta di due fasi di pirocloro della generale formula elementare AxByOzcon x, y ~ 2, z * 7.
  2. 2. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1, in cui A è gadolinio (Gd).
  3. 3. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1, in cui viene utilizzato il gadolinio in entrambe le fasi di pirocloro per A.
  4. 4. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2 o 3, in cui una delle fasi di pirocloro è un afniato.
  5. 5. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2 o 3, in cui una delle fasi di pirocloro è uno zirconato.
  6. 6. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1, in cui una delle fasi di pirocloro è zirconato di gadolinio (Gd2Zr207).
  7. 7. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1, in cui una delle fasi di pirocloro è afniato di gadolinio (Gd2Hf207).
  8. 8. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui, sotto allo strato ceramico (13) vi è uno strato ceramico interno (10), in particolare uno strato stabilizzato di ossido di zirconio, in particolare uno strato di zirconio stabilizzato con 6wt% - 8wt% peso percentuale .
  9. 9. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 8, in cui lo strato interno (10) presenta uno spessore tra il 10% e il 50% dello spessore complessivo (D) dello strato ceramico interno (10) e dello strato ceramico esterno (13).
  10. 10. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 8 o 9, in cui lo spessore dello strato interno (10) e dello strato esterno (13) è complessivamente di 300 pm.
  11. 11. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 8 o 9, in cui lo spessore dello strato interno (10) e dello strato esterno (13) è complessivamente di 400 pm.
  12. 12. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema stratiforme (1) presenta, sul substrato (4), uno strato di connessione (7) costituito in particolare da una lega di NiCoCrAlx.
  13. 13. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 12, in cui lo strato di connessione (7 presenta la composizione (wt%) 11% - 13% cobalto, in particolare 12% cobalto, 20% - 22% cromo, in particolare 21% cromo, 10,5% - 11,5% alluminio, in particolare 11% alluminio, 0,3% - 0,5% ittrio, in particolare 0,4% ittrio, 1,5% - 2,5% renio, in particolare 2,0% renio, il restante è nichel.
  14. 14. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 12, in cui lo strato di connessione metallico (7) presenta la composizione (in peso percentuale) 24% - 26% cobalto, in particolare 25% cobalto 16% - 18% cromo, in particolare 17% cromo, 9% - 11% alluminio, in particolare 10% alluminio, 0,3% - 0,5% ittrio, in particolare 0,4% ittrio, 1% - 2% renio, in particolare 1,5% renio, il restante è nichel.
  15. 15. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1, in cui lo strato di connessione metallico (7) presenta la composizione (wt%) 29% - 31% nichel, in particolare 30% nichel, 27% - 29% cromo, in particolare 28% cromo, 7% - 9% alluminio, in particolare 8% alluminio, 0,5% - 0,7% ittrio, in particolare 0,6 ittrio, 0,6% - 0,8% silicio, in particolare 0, Ί-' silicio, il restante è cobalto.
  16. 16. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1, in cui lo strato di connessione metallico (7) presenta la composizione (wt%) 27% - 29% nichel, in particolare 28% nichel, 23% - 25% cromo, in particolare 24% cromo, 9% - 11% alluminio, in particolare 10% alluminio, 0,5% - 0,7% ittrio, in particolare 0,6% ittrio, il restante è cobalto.
  17. 17. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui 10 strato ceramico (13) presenta al massimo 11 20wt% di peso percentuale, in particolare al massimo 10wt% di peso percentuale di cristallo misto.
  18. 18. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui 10 strato ceramico (13) non presenta cristallo misto.
  19. 19. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui 11 rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 10:90.
  20. 20. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui il rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 20:80.
  21. 21. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui il rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 30:70.
  22. 22. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui il rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 40:60.
  23. 23. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui il rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 50:50.
  24. 24. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui il rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 60:40.
  25. 25. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui il rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 70:30.
  26. 26. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui il rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 80:20.
  27. 27. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui il rapporto di miscelazione tra la prima e la seconda fase di pirocloro è di 90:10.
  28. 28. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7, in cui lo strato ceramico esterno (13) è costituito da due fasi di pirocloro.
  29. 29. Sistema stratiforme secondo le rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 6 o 7, in cui le due fasi di pirocloro costituiscono almeno il 90wt% in peso percentuale, in particolare almeno 95wt% in peso percentuale dello strato ceramico (13).
  30. 30. Sistema stratiforme secondo la rivendicazione 1, in cui x, y = 2 e z = 7.
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