JP2017105701A - 高温運転用の物品 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミック基複合材料及び関連する保護コーティングを含む物品、並びにこれらの物品を作成するための方法を提供する。
【解決手段】物品は、セラミック基複合材料を含む基材、基材の上に配置された第１の層（第１の層は、互いに接合した第１のシリサイド、及び第２の相を含む）、並びに第１の層の上に配置された第２の層（第２の層は、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む）を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、例えば、ターボ機械などの高温用途での運用のための材料及び物品に関する。より具体的には、本開示は、セラミック基複合材料及び関連する保護コーティングを含む物品、並びにこれらの物品を作成するための方法に関する。

セラミック基複合（ＣＭＣ）材料は、セラミック材料の固有の高温材料特性のために、金属合金材料よりも高い運転温度をもたらす可能性がある。ガスタービン組立体などの用途において、この能力は、冷却要件の減少に置き換えられることがあり、それは次に、より高い出力、より高い効率、及び／又は機械からの排出物の減少をもたらすことがある。しかし、かなりの量のケイ素含有材料、例えば炭化ケイ素などを含むＣＭＣ材料は、高い運用温度で水蒸気による攻撃及び急速な減肉の影響を受けやすい。環境バリアコーティング（ＥＢＣ）は、この分解機構を抑制するために開発された。

例えばケイ素含有材料に適用されるＥＢＣは、高温の水蒸気を含む環境で化学的に比較的安定しているように設計されている。１つの実例となる従来のＥＢＣ系（米国特許第６４１０１４８号に記載）は、ケイ素含有基材に適用された、ケイ素又はシリカのボンド層（本明細書において「ボンドコート」とも呼ばれる）、ボンド層の上に堆積させた、ムライト又はムライトとアルカリ土類アルミノケイ酸塩との混合物を含む中間層、及び中間層の上に堆積させた、アルカリ土類アルミノケイ酸塩を含む上層を含む。別の例の米国特許第６２９６９４１号では、上層は、アルミノケイ酸塩ではなくケイ酸イットリウム層である。

上記の皮膜系は、要求の厳しい環境で物品に適した保護を提供することができるが、コーティング性能を改善する機会は存在する。例えば、遊離ケイ素がボンド層に存在すると、ケイ素の溶融と結果として生じるボンド層の機械的不安定性を避けるために、コーティングされた成分について材料の最大定格温度が制限されることがある。設計された構造材料、例えばケイ素含有セラミックス及びセラミック基複合材料などの品質の改善により、これらの材料の高温性能は、ＥＢＣボンド層のケイ素の融点が高温構造用途でのかかる材料の使用の制限要因となるほど向上した。

そのため、当技術分野では、従来のボンド層を上回る温度性能をもつＥＢＣボンド層に対する必要性がなおある。また、その高温性能を高めるために、改良したボンド層を組み込む皮膜系を用いる機械構成部品も必要とされている。

米国特許出願公開第２０１４／０２７２１９７号明細書

本発明の実施形態は、これ及びその他の必要を満たすために提供される。一実施形態は、物品である。この物品は、セラミック基複合材料を含む基材、基材の上に配置された第１の層（第１の層は、互いに接合した第１のシリサイド、及び第２の相を含む）、並びに第１の層の上に配置された第２の層（第２の層は、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む）を備える。

別の実施形態は、物品である。この物品は、セラミック基複合材料を含む基材、基材の上に配置された第１の層（第１の層は、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相は、炭化ケイ素を含み、第１の層中のシリサイドの体積分率は、約１０％〜約４０％の範囲内である）、第１の層の上に配置された第２の層（第２の層は、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む）、並びに第２の層の上に配置された上層（上層は、酸化物を含む）を備える。

別の実施形態は、物品である。この物品は、セラミック基複合材料を含む基材、基材の上に配置された第１の層（第１の層は、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相は、窒化ケイ素を含み、第１の層中のシリサイドの体積分率は、約１０％〜約５０％の範囲内である）、並びに第１の層の上に配置された第２の層（第２の層は、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む）、並びに第２の層の上に配置された上層（上層は、酸化物を含む）を備える。

別の実施形態は、物品である。この物品は、セラミック基複合材料を含む基材、基材の上に配置された第１の層（第１の層は、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相は、希土類二ケイ酸塩を含み、第１の層中のシリサイドの体積分率は、約１０％〜約４０％の範囲内である）、第１の層の上に配置された第２の層、（第２の層は、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む）、並びに第２の層の上に配置された上層（上層は、酸化物を含む）を備える。

本発明のこれら及びその他の特徴、態様及び利点は、同様の文字が同様の部分を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良く理解されるであろう。

本発明の一実施形態の断面図を示す図である。 別の実施形態の断面図を示す図である。 本発明の別の実施形態の断面図を示す図である。

本明細書において明細書及び特許請求の範囲の全体を通して使用される近似を表す語は、その関連する基本機能を変えることなく許容範囲内で変化しうる任意の量的表現を修飾するために適用されてよい。したがって、「約」、及び「実質的に」などの１以上の用語によって修飾された値は、特定される正確な値に限定されない。一部の例では、近似を表す語は、値を測定するための計測器の正確さに相当しうる。本明細書で、そして明細書の特許請求の範囲の全体を通して、範囲の限界は、組み合わされ、かつ／又は交換されてよく、文脈又は語が別に指定する場合を除いて、そのような範囲は特定され、その中に含まれるすべての下位範囲を含む。

以下の明細書及び特許請求の範囲において、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」には、文脈上明らかに指示されている場合を除いて複数形への言及が含まれる。本明細書において、用語「又は」は、排他的であることを意味するものではなく、存在している言及される成分の少なくとも１つを指し、文脈上明らかに指示されている場合を除いて、言及される成分の組合せが存在している可能性のある場合を含む。

本明細書において、用語「ことがある」及び「であってよい」とは、一組の状況下で物事が起こる可能性、指定された性質、特性又は機能を有する可能性を示し、かつ／或いは限定された動詞に関連する１以上の能力、性能又は可能性を表現することによって、その別の動詞を限定する。したがって、「ことがある」及び「であってよい」の使用は、修飾された用語が示された能力、機能又は使用に対して明らかに好適であるか、可能であるか、又は適していることを示すが、一部の状況では、修飾される用語が時には好適でも、可能でも、又は適してもないことがあることも考慮される。

本明細書に記載される技術は、元素のケイ素よりも実質的に高い融解温度を有するが、従来のケイ素ボンドコートと同様の方法で酸化環境の存在下で保護シリカ層を形成する能力を有するシリサイド材料の使用によって、従来のケイ素ボンドコートの上記の温度限界に取り組む。しかし、シリサイドは、目的の基材材料、例えば炭化ケイ素、窒化ケイ素、及びこれらの１以上に基づくＣＭＣなどよりもかなり高い熱膨張率を有する傾向がある。この熱膨張率の不一致は、高い熱応力が原因でシリサイドコーティングの破砕をもたらすことがある。シリサイドの厚さを減らすと熱応力はある程度低下するが、そのような低下は基材を保護するために利用できる材料の量を減らし、許容されない耐用年数をもたらす。

本発明の実施形態は、優れた高温酸化抵抗性を維持する一方で、シリサイド（比較的高い熱膨張率）と窒化ケイ素などの比較的低い熱膨張率の化合物との混合物の使用によって熱膨張の不一致を軽減するコーティング構造を用い、シリサイド材料を適用することによって酸化の問題に対処するように設計されている。

図１を参照すると、一実施形態は、基材１０１、基材１０１の上に配置された第１の層１１０、及び第１の層１１０の上に配置された第２の層１２０を備える物品１００である。一部の実施形態では、１以上の上層１３０が、第２の層１２０の上に配置されている。非常に一般的に言えば、そして以下でさらに詳細に説明するように、高温酸化条件下での運用で、ケイ素はかなりの部分が第１の層１１０の材料成分から供給され、第２の層１２０を通って第２の層１２０の表面１４０に拡散し、そこで環境由来の酸化種と反応して酸化物の保護層１５０を形成する。この酸化物の層１５０は、一般にシリカが豊富であり、多くの場合、当技術分野において「熱成長酸化物」又は「ＴＧＯ」と呼ばれる。

基材１０１は、任意の適した材料、例えばセラミック又は金属間化合物材料などから作成されてよい。基材は、一実施形態では、セラミック、例えば酸化物、窒化物、又は炭化物を含む。特定の実施形態では、基材１０１は、ケイ素を含む材料、例えば窒化ケイ素、又は炭化ケイ素などを含む。この材料は、一部の実施形態では、セラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料、例えばマトリックス相及び強化相から作成される材料などを含む。マトリックス相、強化相、又はこれらの相の両方は、特定の実施形態では、ケイ素を含有するセラミック、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ケイ素などを含む。一実施形態では、物品１００は、ガスタービン組立体、例えば、燃焼器ライナ、トランジションピース、シュラウド、ベーン、又はブレードなどの構成部品である。

第１の層１１０は、２以上の材料：第１のシリサイド、及び第２の相を含む。第２の相は、第１のシリサイドよりも低い熱膨張率を有する材料を含み、特定の実施形態では、炭化ケイ素の熱膨張率以下の熱膨張率を有する。この低膨張材料を第１の層１１０の第２の相として含めることにより、層１１０の有効熱膨張率が低下し、シリサイド材料の存在によって生じることになる熱応力が軽減される。そのような低膨張材料の例としては、セラミック材料、例えば炭素を含むもの、例えば、炭化物（例えば、炭化ケイ素）、窒素を含むもの、例えば窒化物（例えば、窒化ケイ素）など、酸素を含むもの、例えば酸化物（例えば、チタン酸塩、希土類二ケイ酸塩をはじめとする希土類ケイ酸塩）など、及びこれらの元素の１以上を含むもの、例えばオキシ窒化物など（例えば、ＳｉＡｌＯＮ）などが挙げられる。

第１の層１１０はまた、上に述べたように第１のシリサイドを含む。用語「第１のシリサイド」の使用は、第２の層１２０に存在するシリサイド材料と第１の層１１０に存在するシリサイド材料を線引きすることだけを目的とすることに留意する必要がある。材料の組成に対する制限は意味しない。実際に、下に記載される一部の実施形態では、「第１のシリサイド」には、２以上のシリサイド組成（例えば同じ金属元素のシリサイドであるがケイ素含有レベルの異なるシリサイドなど）が含まれ、一部の実施形態では、第１の層１１０中のシリサイドは、第２の層１２０に存在するシリサイドと名目上同一である。

第１のシリサイド、つまり第１の層１１０に存在するどんなシリサイド材料も、運用中に２以上の機能を提供することができる。第１のシリサイドは、第２の層１２０の表面１４０への輸送のためのケイ素源を提供して、保護ＴＧＯ１５０の形成に関与することができる。

その上に、そして重要なことに、第１のシリサイドは、第１の層１１０の内部でケイ素源材料から遊離したケイ素に、第１の層１１０の内部から第２の層１２０へ迅速に拡散するための経路を提供する。このため、第１のシリサイドは、第１の層１１０からのケイ素に、第１のシリサイドを通して第２の層１２０への固相拡散による実質的に連続的な輸送経路を提供する形態で第１の層１１０の内部に通常位置している。この形態は、本明細書において「互いに接合した第１のシリサイド」とも呼ばれ、シリサイドを通してケイ素の連続拡散経路を提供しない配列、例えば第２の相の内部に分散したシリサイドの別個の連続していない粒子などとそれを区別する。しかし、「互いに接合した」第１のシリサイドが完全に互いに接合している必要はない。例えば、第１のシリサイドの複数の網状組織が、１つの完全に接合した網状組織の代わりに存在してもよい。さらに、例として、第１の層１１０の断面を通して広がるように配置された第１のシリサイドの一連の平行なプレートも、プレート間隔及びその他の要因に応じて、ケイ素に必要なレベルの物質輸送を提供することができる。これらの配列、及び、第１のシリサイドを介して第１の層１１０を通る実質的に連続した物質輸送経路を提供するどんな他の配列も、この説明の目的において用語「互いに接合した」の範囲内にある。

第１のシリサイド及び第２の相の相対量の選択は、競合する要因を考慮した結果行われる。第１のシリサイドを通る第１の層１１０から第２の層１２０へのケイ素の物質輸送は、層の内部のシリサイドの形態に応じて、比較的高いレベルのシリサイド含有量を好む傾向のある第１のシリサイドの網状組織の枝間に、より高いレベルの接合性を有することによっていっそう容易に促進される。これに反して、第１の層中の第１のシリサイドの量が多すぎる場合は、第１の層１１０の有効熱膨張率は、熱応力を軽減するのに望ましいレベルを上回ることがある。明らかに、比較的低い熱膨張率を有する第２の相材料、例えば窒化ケイ素などを使用するほうが、高い熱膨張率を有する第２の相を使用するよりも高いシリサイド含有量の使用を可能にすることができる。一実施形態では、第１のシリサイドは、第１の層１１０に約１０体積％〜約７０体積％の範囲で存在し、特定の実施形態では、この範囲は約２０体積％〜約４０体積％である。

第２の相が炭化ケイ素を含む場合、一部の実施形態では第１のシリサイドの体積分率は、望ましくは、必ずしもそうではないが、約１０％〜約４０％の範囲に維持される。第２の相が、炭化ケイ素よりも熱膨張率の低い窒化ケイ素を含む場合、一部の実施形態では第１のシリサイドの体積分率は、望ましくは、必ずしもそうではないが、約１０％〜約５０％の範囲に維持される。窒化ケイ素の熱膨張率が低いために、炭化ケイ素の例と比較して多少高い体積分率がここでは可能でありうる。第２の相が希土類二ケイ酸塩である場合、一部の実施形態では第１のシリサイドの体積分率は、望ましくは、必ずしもそうではないが、約１０％〜約４０％の範囲に維持される。

特定の実施形態では、第１の層１１０に選択される材料及び量は、第１の層１１０が約６ｐｐｍ／℃よりも低い有効熱膨張率を有するような材料及び量である。そのような値は、例えば炭化ケイ素を含有するＣＭＣ基材上で熱応力を実用的なレベルに維持するために望ましい。ＣＭＣ基材にかなりの量の窒化ケイ素が含まれる場合、窒化ケイ素の熱膨張率は炭化ケイ素よりも低いので、第１の層の有効係数はこれよりもさらに低くなるように設計すればよい。

第１の層１１０で使用するシリサイド材料の選択は、いくつかの要因に一部依存する。例えば、シリサイドは、高い融解温度と、ガスタービン構成部品の運用条件に固有の高温で、第２の相との、あっても最小限の反応性を有するべきである。また、第１の層１１０中のシリサイドは、これらの高温での固相拡散を介してケイ素を容易に輸送するべきである。第１の層１１０での使用に適しうるシリサイドの例としては、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、チタン、及びルテニウムのシリサイドと、これらの元素の１以上の組合せを含むシリサイドが挙げられる。

第１の層１１０に含めてよいシリサイドの種類の例示的な例としては、ジシリサイド化合物、例えばモリブデンジシリサイド（ＭｏＳｉ₂）など、低級シリサイド化合物（つまり、ジシリサイドよりもケイ素含有量が少ないＭｏ₅Ｓｉ₃などのシリサイド）、及びジシリサイドと低級シリサイドの組合せが挙げられる。先に述べたように、「第１のシリサイド」という用語は、本明細書において、１つのシリサイド化合物だけが第１の層１１０に存在する実施形態だけでなく、第１のシリサイドが２以上のシリサイド化合物の組合せを含む実施形態も包含するために使用される。低級シリサイドよりもケイ素含有レベルが高いジシリサイドは、低級シリサイド及びケイ素への分解によってケイ素の即時供給源（ａ ｒｅａｄｙ ｓｏｕｒｃｅ）を提供することができる。低級シリサイドは、一部の例では、それらの対応するジシリサイドよりも低い熱膨張率を有することがあり、熱応力を考慮して高級シリサイド、例えばジシリサイドなどに見込まれるよりも厚い層及び／又は高い、第１の層１１０中のシリサイド含量を使用できる可能性をもたらす。一部の実施形態では、第１のシリサイドには、１以上の金属元素のジシリサイド、及び同じ１以上の金属元素の低級シリサイドが含まれる、そのような混合物中にシリサイドの同じファミリーを使用することにより、第１のシリサイドの２つの化合物間に良好な化学安定性をもたらすことができる。用語「第１のシリサイド」は、第１の層１１０に最初にそしてそれ以降いつも存在するシリサイド材料を包含し、それには１つのシリサイドを異なるシリサイドに変える第１の層１１０の内部の化学変化の結果として生じるシリサイドが含まれる。

第１の層１１０の厚さは、基材１０１、並びに第１の層１１０の第１のシリサイド及び第２の相の材料選択に一部依存する。これらの材料の熱膨張特性は、第１の層１１０の内部で発生する熱応力の一因となる。一般に、第１の層１１０の有効熱膨張率と基材１０１との間の不一致が大きいほど、順応することのできる層は薄くなる。一部の実施形態では、第１の層は、約２５μｍ〜約５００μｍの範囲内の厚さを有する。ある種の実施形態ではこの範囲は約２５μｍ〜約２５０μｍであり、特定の実施形態ではそれは約２５μｍ〜約１００μｍである。

２以上の材料を含む層である第１の層１１０は、当技術分野で利用できる技術を用いて作製されてよい。作製方法は、互いに接合した第１のシリサイドの内部に第２の相を配置して、上記の構造に達するようにする。例えば、比較的高いシリサイド含量（例えば２５体積％以上など）が許容される場合は、層１１０は、例として、第２の層１２０へのケイ素の十分な物質輸送を提供するシリサイド材料の適した程度の相互接合を予想して、液体注入プラズマ溶射技術をはじめとするプラズマ溶射によって作製されてよい。シリサイド及び第２の相の供給原料の粒度分布などの溶射パラメータを最適化することにより、一部の条件下で２５体積％よりもなお低いシリサイドレベルの接合性を得ることができる。しかし、シリサイドレベルが低下するにつれて、プラズマ溶射技術は、第１の層１１０において望ましいレベルのシリサイド接合性を提供することができないことがある。さらに、例として窒化ケイ素は通常、溶融する前に分解するので、プラズマ溶射は、窒化物を堆積させるための有効な手段をもたらさないことがある。

プラズマ溶射技術の代替法として、マスキングと組合せた蒸着技術を適用して、第１のシリサイドの十分な接合性を確実にしてもよい。例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）、又はスパッタリングなどの物理蒸着（ＰＶＤ）法を適用して、第２の相材料、例えば炭化ケイ素又は窒化ケイ素などを基材１０１の上に堆積させてよい。堆積は、第２の相材料を堆積させる領域と、領域間、例えばグリッドパターン又は一連の平行線間などの隣接する空間とを有するパターンを作り出すマスクによって実施されてよい。これらの空間は次にシリサイドで、この場合もやはりＣＶＤ法又はＰＶＤ法を用いて充填されてよい。堆積させる材料の望ましい厚さ及び／又は体積に応じて、マスクをこの段階で適用して、空間内部にシリサイドの選択的な堆積を許容する。次に、第２の層１２０を、完成した第１の層１１０の上に適用してよい。

第２の層１２０は第２のシリサイドを含み、この第２のシリサイドは、第１のシリサイド（すなわち、第１の層１１０に見出されるシリサイド材料）と物質移動連通して配置される。「物質移動連通」とは、本明細書において、ケイ素の第１のシリサイドを通って第２のシリサイドへの固相拡散を許容するように材料が位置していることを意味する。一般に、これは、材料が互いに物理的に接触して配置されていることを意味するが、介在層のケイ素の拡散速度が第１のシリサイド及び第２のシリサイドよりも実質的に低くないのであれば、物質移動連通は、材料の介在層を通して維持されてもよい。用語「第２のシリサイド」は、本明細書において、第１の層１１０に存在するシリサイド材料と第２の層１２０に存在するシリサイド材料を線引きするためだけに使用される。材料の組成に対する制限は意味しない。実際に、下に記載される一部の実施形態では、「第２のシリサイド」には、２以上のシリサイド組成が含まれ、一部の実施形態では、第１の層１１０中のシリサイド（「第１のシリサイド」）は、第２の層１２０に存在するシリサイド（「第２のシリサイド」）と名目上同一である。さらに、用語「第２のシリサイド」は、第２の層１２０に最初にそしてそれ以降いつも存在するシリサイド材料を包含し、それには１つのシリサイドを異なるシリサイドに変える第２の層１２０の内部の化学変化の結果として生じるシリサイドが含まれる。第２の層１２０は、少なくとも約８０体積％の第２のシリサイド、特定の実施形態では、少なくとも約９５体積％の第２のシリサイドを含む。ある種の実施形態では、第２の層１２０は、第２のシリサイドから本質的になる。このことは、第２の層１２０が第２のシリサイドを含み、本明細書に記載される機能を行う第２の層１２０の能力を大幅に変えるその他の材料を含まないことを意味する。

第２の層１２０中のシリサイド、つまり、第２のシリサイドは、２以上の機能を行う。第１に、それは第１の層１１０の第２の相を運用環境から拡散する酸化種から隔離する、そのことは第２の相の過度かつ潜在的に有害な酸化を防ぐ。シリサイドと第２の低熱膨張相との混合物を含む層を使用するとする、前の提案されるコーティングには、本明細書に記載される第２の層１２０に類似するものの使用は何も記載されていないことに留意する必要がある。その層がないと、これらの提案される系は、環境による劣化に弱くなり、有効性の実質的な低下を受けやすくなる。第２に、第２の層１２０中のシリサイドは、表面１４０に拡散するための経路をケイ素に提供し、その結果ケイ素は保護シリカＴＧＯ１５０の形成に関与するために利用できる。また、使用する特定の材料に応じて、第２のシリサイドは、ＴＧＯ形成反応を供給するためのケイ素源としても役立ちうる。限定されない例として、第２のシリサイド及び第１のシリサイドが同一のジシリサイドである場合、第２のシリサイドは、第２の層１２０のすべてのジシリサイドが低級シリサイドに変換されるまで、低級シリサイドに変換されてケイ素をＴＧＯ反応に供給する。下でより詳細に説明されるように、適正な材料選択により、第２の層１２０に、膜自体は構造的に消費されずに、ケイ素がＴＧＯ形成のためにそれを通って表面１４０に拡散する「膜」として役立つ優れた能力をもたらすことができる。

第２のシリサイドに選択される１以上の材料は、望ましくは、物品１００の適切な使用範囲の温度、例えばガスタービン構成部品の例では１２００℃以上の温度などで化学的に安定している。さらに、そのような温度では、第２のシリサイドは第１の層１１０の第２の相と実質に反応しないことが望ましい。一部の実施形態では、第２のシリサイドには、金属元素、例えばモリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、チタン、ルテニウム又はこれらの１以上の元素を含む組合せなどが含まれる。一般に、シリサイドを通るケイ素の拡散速度は、潜在的にあまり望ましくない金属酸化物形成よりも表面１４０で望ましいケイ素の酸化を促進するために、運用温度（例えば１２００℃よりも高い温度など）で、シリサイドを同じ温度で通る１以上の構成金属元素の拡散速度よりも大きいことが望ましい。

さらに、シリサイドは、再び適切な運用温度でシリサイドを通るケイ素の拡散が、シリカを通じて酸素が拡散する速度を上回るように一般に選択される。一部の例ではこの違いは１０倍以上であることがあり、さらに特定の例ではそれは１００倍超異なることがある。第２のシリサイドを通るケイ素輸送のこの比較的急速な速度は、第２のシリサイドを実質的に消費する（つまり、完全に酸化する）ことなく保護ＴＧＯ１５０を生成する優れた能力を可能にする。なぜなら、第１の層１１０のケイ素は境界面１４０に素早く移動して、酸素がＴＧＯを通じて浸透して第２の層１２０を実質的に攻撃する前に、ＴＧＯ形成反応を供給することができるためである。第１の層１１０はしたがって固相拡散によって第１の層１１０中の第１のシリサイド及び第２の層１２０中の第２のシリサイドを通じて移動して表面１４０に到達し、そこでＴＧＯ１５０の形成に関与する、ケイ素の「リザーバー」として働く。第２の層１２０は運用中に実質的に消費されないので、それは比較的薄い層として配置されてよく、そのシリサイドが基材１０１と比較して熱膨張率のかなり大きな不一致を有する場合でさえ、望ましくないレベルの熱応力を生成しない。

第２のシリサイドは、１つのシリサイド構成要素を含んでもよいし、それは２以上のシリサイド構成要素を含んでよい。一実施形態では、第２のシリサイドには、ジシリサイド、例えばモリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、チタン、ルテニウムのジシリサイドなど、或いはこれらの元素の１以上を含む組合せが含まれる。先に述べたように、ジシリサイドは、ＴＧＯ１５０の形成で使用されるケイ素の源を有利に提供することができるが、その代わり基材１０１との熱膨張率の不一致のレベルは高くなる。一部の実施形態では、第２のシリサイドは、本明細書において「低級シリサイド」と呼ばれるジシリサイドよりも低いケイ素含有量を有するシリサイド、例えば所与ジシリサイドと化学平衡状態で存在する低級シリサイド、すなわち、所与ケイ素−金属元素平衡系に安定なシリサイドの降順のリストでジシリサイドの次のシリサイドを含む。特定の実施形態では、第２のシリサイドは、１以上のそのような低級シリサイドから本質的になる。そのような低級シリサイドの例としては、限定されるものではないが、ＴｉＳｉ、ＲｕＳｉ、及びＺ₅Ｓｉ₃が挙げられ、ここでＺは、例として、モリブデン、ニオブ、タンタル、及び／又はタングステンである。先に述べたように、低級シリサイドは、それらの対応するジシリサイド（つまり、同じ金属元素のジシリサイド）よりも小さい熱膨張計数を有する傾向があり、炭化ケイ素又は窒化ケイ素を含有するＣＭＣなどの低膨張ＣＭＣ基材と良好に熱膨張が一致する。低膨張材料を使用することにより、より厚い第２の層１２０を使用することができ、それは高温で作用する機構、例えば経時的に薄いコーティングに損傷を与えうるオストワルド熟成（Ｏｓｗａｌｄｔ ｒｉｐｅｎｉｎｇ）などにより良好に耐える、より頑丈なコーティングをもたらすことができる。一部の実施形態では、第２の層１２０の厚さは最大約２５０μｍである。一般に、第２の層１２０の厚さは、望ましい耐用年数の間これらの作用する損傷機構に耐えるために必要な厚さ以下であるよう設計される。したがって、特定の実施形態では、この厚さは約１μｍ〜約５０μｍの範囲内である。薄い層が望ましい場合、第２の層は約１μｍ〜約２５μｍの範囲内であってよく、特定の実施形態では、この範囲は約１μｍ〜約５μｍである。

一部の実施形態では、第２のシリサイドは低級シリサイドを含み、そのことにより熱膨張率の高いシリサイド、例えばジシリサイドなどを使用した場合よりも厚い第２の層１２０を適用することができる。この種の特定の実施形態では、第１のシリサイドと第２のシリサイドの金属元素成分は同一である、つまり、第１のシリサイドと第２のシリサイドは、同じ金属元素の化合物であり、これは層内の熱力学的不安定性の問題を軽減することがある。

第２の層１２０は、任意の適したコーティング技術を用いて、例えばプラズマ溶射、ＣＶＤ、及び／又はＰＶＤ技術などによって第１の層の上に堆積させることができる。

その他のコーティング層が物品１００に存在してもよい。図２に示されるように、一部の実施形態では、シリカを含む追加の層２０１が、第２の層１２０と上層１３０との間に配置される。このシリカ含有層２０１は、物品の耐用年数の初期に起こりうる一時的な酸化プロセスの問題を避けるのに役立つことがある。例えば、第２の層１２０の金属シリサイド上で生じる第１の酸化物は、シリカと、シリサイド中に存在する特定の１以上の金属元素の酸化物を含む可能性が高い。比較的低い温度、例えば約８００℃などで、シリカの成長率は低く、金属酸化物の形成をシリカの形成とかなり競合させる。このことは、関与する１以上の金属元素及び温度に応じて、急速な酸化及びペスティング（ｐｅｓｔｉｎｇ）までももたらすことがある。先に述べたように、第２のシリサイドが急速なケイ素の拡散を促進するその能力で選択される場合に（これは、シリカを通る酸素輸送速度よりも急速であり、シリサイドを通る金属元素の拡散よりも急速である）、層２０１の存在は、金属酸化物の形成を抑制することができる。このことは、反応域へのケイ素の優先輸送を促進し、金属が酸化反応に関与するために利用できる程度を軽減する。追加の層２０１の厚さは大きい必要はなく、連続層は、その記載される機能を達成するのに十分でありうる。一部の実施形態では、追加の層２０１の厚さは約１μｍ〜約１０μｍの範囲であり、十分に化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及びその他の適したコーティング方法などのコーティングプロセスの能力の範囲内である。

物品１００に存在する随意の層の別の例は、ＴＧＯ（１５０、図１）の結晶化の問題に取り組む。それは約１２００℃を上回る温度への長期間露出によって問題となりうる。シリカ系ＴＧＯは一般に非晶形で生じるが、結晶化シリカ（クリストバライト）は冷却時に相変化を経験する。そして相変化に関連する結晶学的変化は、シリカ膜の割れ及び破砕を誘導しえ、ケイ素化合物の酸化を加速させ、下にある基材に対する外側のコーティング層の付着力を低下させる。本願出願人の２０１５年８月１８日出願の国際出願ＰＣＴ／ＵＳ１５／０４５５９３号に記載されるように、アルミニウム源をＴＧＯに供給することにより、ＴＧＯがアルミニウムでドープされ、ＴＧＯ中のアルミノケイ酸塩組成を促進し、非晶構造を安定化させ、記載される相変態に起因する早期破損をこのように軽減することができる。

第２の層１２０をアルミニウムでドープすることは、ＴＧＯへのアルミニウム取込みを促進する１つの手段でありうるが、第２の層１２０に存在する第２のシリサイドは、ＴＧＯ形成によって実質的に消費されないので、これは効率的ではないであろう。図３に示されるように、一実施形態では、中間層３０１が第２の層１２０と上層１３０との間に配置される。中間層３０１にはアルミニウムが含まれ、ＴＧＯ内に取り込まれてよいアルミニウム源を運用中に供給してその非晶構造を安定化させる。一実施形態では、中間層３０１には、アルミノケイ酸塩ガラスが含まれる。もう一実施形態では、層３０１は、ムライトを含み、特定の実施形態では、ムライトから本質的になる。ムライトは、上層１３０に含まれうる二ケイ酸イットリウムなどの材料とともに熱力学的に安定しており、ＴＧＯ形成においてケイ素系ボンドコートの上にアルミノケイ酸塩ガラスの形成を促進することが見出されている。その他のアルミニウム含有材料、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）などは、上層１３０及び物品１００の他の構成部品の特定の材料選択によって、中間層３０１中のムライトの代替材料として適していることがある。プラズマ溶射技術は、ムライト及びＹＡＧなどの材料の堆積に適し、当技術分野でそのような材料に広く使用されている。その他のコーティング技術、例えばスラリーに基づく技術又は蒸着技術なども同様に用いられてよい。

層２０１、３０１について上に記載される様々な機能の組合せも本明細書の範囲に含まれる。例えば、一部の実施形態では、シリカを含む層２０１（図２）は、ＴＧＯ１５０（図１）の内部で結晶化を抑制する働きをする１以上のドーパントをさらに含む。先に述べたように、アルミニウムはそのようなドーパントの一例である。その他の元素、例えばホウ素、ナトリウム及びカリウムなどのアルカリ金属、並びにカルシウム、マグネシウム、及びストロンチウムなどのアルカリ土類金属などは、例として、アルミニウムに加えて、又はアルミニウムの代わりに含まれてよい。その他の実施形態では、層３０１は、ここに記載されるこれらなどのドーパントを、この層３０１に含まれるアルミニウム源に加えて含む。ドーパントが含められる場所（層２０１か又は層３０１か（又は両方存在する場合、これらの両方）のいずれか）にかかわらず、層２０１で用いるために選択されるこれらのドーパントの量は、通常、性質のバランスを考慮して選択される。例えば、ドーパントは、融点、酸素輸送速度、及び／又はＴＧＯ粘度などの性質などの性質に悪影響を及ぼすことがあるので、シリカの結晶化への有害作用が有利な効果を上回ることを避けるために、各ドーパントには許容可能な濃度の上限があることがある。

上層１３０は、様々な下層（ｓｕｂ−ｌａｙｅｒｓ）を含んでよい。用語「上層」の使用は、層１３０が物品１００の最外層でなければならないことを意味するものではないが、一部の実施形態では上層は最も外側である。上層１３０は、一般に酸化物材料の何らかの形態を含み、断熱（遮熱コーティング）、環境保護（環境バリアコーティング）、又はこれらの機能の組合せをもたらすように配置されてよい。適した材料の選択は、物品が曝される環境の種類、下にあるコーティング及び基材の組成、加工コスト、及びその他の要因に依存することになる。上層１３０は、限定されるものではないが、ケイ酸塩（例えばアルミノケイ酸塩又は希土類ケイ酸塩など）、及びイットリア安定化ジルコニアを含むセラミック材料であってよい。上層１３０には、希土類一ケイ酸塩及び／又は希土類二ケイ酸塩が含まれてよい。上層１３０は、外層が希土類一ケイ酸塩であり内層が希土類二ケイ酸塩である、二重層コーティングであってよい。これらの一ケイ酸塩及び二ケイ酸塩材料と結合する希土類元素としては、例えば、１以上のイットリウム、イッテルビウム、ルテチウム、及びスカンジウムが挙げられる。一実施形態では、上層１３０の外層は一ケイ酸イットリウムを含み、上層１３０の内層は希土類二ケイ酸塩（例えば二ケイ酸イットリウムなど）を含む。

様々な技術のいずれかが上層１３０の作製に用いられてよく、当技術分野の専門家には周知であろう。プラズマ溶射、ゾルゲル、電気泳動、及びスラリーに基づく堆積技術は、この種類のコーティングを適用するために一般に使用される方法の限定されない例である。

以下の実施例は、本発明の限定されない実施形態をさらに説明するために示される。

本発明の実施形態の１つの実例は、セラミック基複合材料、例えば炭化ケイ素を含むＣＭＣなどを含む基材１０１を含む物品１００である。第１の層１１０は、基材１０１の上に配置され、この層１１０は第１のシリサイド及び第２の相を含む。第１のシリサイドは、互いに接合した形態を有するように配置され、第２の相は炭化ケイ素を含む。第１の層１１０中のシリサイドの体積分率は、例として、約１０％〜約４０％の範囲内、例えば約２０％などである。第２の層１２０は、第１の層１１０の上に配置されている。第２の層１２０は、第２のシリサイドを含む。この第２のシリサイドは、第１のシリサイドと物質移動連通して配置されている。上層１３０は、例えば、一又は二ケイ酸塩又はイットリア安定化ジルコニアなどの酸化物を含み、第２の層１２０の上に配置されている。

本発明の実施形態のもう１つの実例は、セラミック基複合材料、例えば炭化ケイ素を含むＣＭＣなどを含む基材１０１を含む物品１００である。第１の層１１０は、基材１０１の上に配置され、この層１１０は第１のシリサイド及び第２の相を含む。第１のシリサイドは、互いに接合した形態を有するように配置され、第２の相は窒化ケイ素を含む。第１の層１１０中のシリサイドの体積分率は、例として、約１０％〜約５０％の範囲内、例えば約３０％などである。第２の層１２０は、第１の層１１０の上に配置されている。第２の層１２０は、第２のシリサイドを含む。この第２のシリサイドは、第１のシリサイドと物質移動連通して配置されている。上層１３０は、例えば、一又は二ケイ酸塩又はイットリア安定化ジルコニアなどの酸化物を含み、第２の層１２０の上に配置されている。

本発明の実施形態のもう１つの実例は、セラミック基複合材料、例えば炭化ケイ素を含むＣＭＣなどを含む基材１０１を含む物品１００である。第１の層１１０は、基材１０１の上に配置され、この層１１０は第１のシリサイド及び第２の相を含む。第１のシリサイドは、互いに接合した形態を有するように配置され、第２の相は希土類二ケイ酸塩を含む。第１の層１１０中のシリサイドの体積分率は、例として、約１０％〜約４０％の範囲内、例えば約２０％などである。第２の層１２０は、第１の層１１０の上に配置されている。第２の層１２０は、第２のシリサイドを含む。この第２のシリサイドは、第１のシリサイドと物質移動連通して配置されている。上層１３０は、例えば、一又は二ケイ酸塩又はイットリア安定化ジルコニアなどの酸化物を含み、第２の層１２０の上に配置されている。

本発明の特定の特徴だけが本明細書に例示され、記載されたが、多くの修正及び変更が当業者に思い浮かぶであろう。そのため、添付される特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲内にあるすべてのそのような修正及び変更に及ぶことが意図されることは理解される。
［実施態様１］
物品（１００）でであって、
セラミック基複合材料を含む基材（１０１）と、
基材（１０１）の上に配置された第１の層（１１０）であって、第１の層（１１０）が、互いに接合した第１のシリサイド、及び第２の相を含む、第１の層（１１０）と、
第１の層（１１０）の上に配置された第２の層（１２０）であって、第２の層（１２０）が、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む、第２の層（１２０）と
を備える物品（１００）。
［実施態様２］
第２の層（１２０）が、第２のシリサイドから本質的になる、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様３］
第１のシリサイド及び第２のシリサイドが名目上同一の材料である、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様４］
第２のシリサイドが低級シリサイドを含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様５］
第１のシリサイド及び第２のシリサイドが同じ金属元素の化合物である、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様６］
第２のシリサイドが、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、チタン、ルテニウム又はこれらの１以上の元素を含む組合せのシリサイドを含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様７］
第２のシリサイドが、ジシリサイド、低級シリサイド、又はこれらの組合せを含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様８］
第２のシリサイドが金属元素を含み、シリサイドを通るケイ素の拡散速度が、約１２００℃を上回る所与温度で金属元素よりも速い、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様９］
約１２００℃を上回る所与温度に関して、第２のシリサイドを通るケイ素の拡散が、酸素がシリカを通じて拡散する速度を上回る、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１０］
第２の層（１２０）の厚さが、約１μｍ〜約２５μｍの範囲内である、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１１］
第１の層（１１０）の第２の相の熱膨張率が、炭化ケイ素の熱膨張率以下である、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１２］
第２の相が、炭素、窒素、酸素、又はこれらの組合せを含むセラミック材料を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１３］
セラミック材料が、炭化物、窒化物、酸化物、又はこれらの組合せを含む、実施態様１２に記載の物品（１００）。
［実施態様１４］
第２の相が炭化ケイ素を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１５］
第２の相が窒化ケイ素を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１６］
第２の相が希土類二ケイ酸塩を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１７］
第２の相がＳｉＡｌＯＮを含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１８］
第１の層（１１０）有効熱膨張率が、約６ｐｐｍ／℃よりも低い、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１９］
第１の層（１１０）中のシリサイドの体積分率が、約１０％〜約７０％の範囲内である、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２０］
第１の層（１１０）中のシリサイドの体積分率が、約２０％〜約４０％の範囲内である、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２１］
第１のシリサイドがジシリサイドを含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２２］
第１のシリサイドがジシリサイド及び低級シリサイドを含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２３］
第１のシリサイドが、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、チタン、ルテニウム又はこれらの１以上の元素を含む組合せのシリサイドを含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２４］
第２の層（１２０）の上に配置された上層（１３０）をさらに含み、上層（１３０）が酸化物を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２５］
酸化物が、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、イットリア安定化ジルコニア、又は前述のいずれかを含む組合せを含む、実施態様２４に記載の物品（１００）。
［実施態様２６］
第２の層（１２０）と上層（１３０）との間に配置された追加の層（２０１）をさらに含み、追加の層（２０１）がシリカを含む、実施態様２４に記載の物品（１００）。
［実施態様２７］
追加の層（２０１）がドーパントをさらに含む、実施態様２６に記載の物品（１００）。
［実施態様２８］
ドーパントが、アルミニウム、ホウ素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、或いはこれらの１以上を含むいずれかの組合せを含む、実施態様２７に記載の物品（１００）。
［実施態様２９］
第２の層（１２０）と上層（１３０）との間に配置された中間層（３０１）をさらに含み、中間層（３０１）がアルミニウムを含む、実施態様２４に記載の物品（１００）。
［実施態様３０］
第２の層（１２０）と上層（１３０）との間に配置された中間層（３０１）をさらに含み、中間層（３０１）が、アルミニウム、ホウ素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、或いはこれらの１以上を含むいずれかの組合せを含む、実施態様２４に記載の物品（１００）。
［実施態様３１］
中間層（３０１）がムライトを含む、実施態様２９に記載の物品（１００）。
［実施態様３２］
物品が、ガスタービン組立体用の燃焼器ライナ、ガスタービン組立体用のトランジションピース、ガスタービン組立体用のシュラウド、ガスタービン組立体用のベーン、又はガスタービン組立体用のブレードである、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様３３］
物品（１００）でであって、
セラミック基複合材料を含む基材（１０１）と、
基材（１０１）の上に配置された第１の層（１１０）であって、第１の層（１１０）が、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相が、炭化ケイ素を含み、第１の層（１１０）中のシリサイドの体積分率が、約１０％〜約４０％の範囲内である、第１の層（１１０）と、
第１の層（１１０）の上に配置された第２の層（１２０）であって、第２の層（１２０）が、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む、第２の層（１２０）と、
第２の層（１２０）の上に配置された上層（１３０）であって、上層（１３０）が酸化物を含む、上層（１３０）と
を備える、物品（１００）。
［実施態様３４］
物品（１００）でであって、
セラミック基複合材料を含む基材（１０１）と、
基材（１０１）の上に配置された第１の層（１１０）であって、第１の層（１１０）が、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相が、窒化ケイ素を含み、第１の層（１１０）中のシリサイドの体積分率が、約１０％〜約５０％の範囲内である、第１の層（１１０）と、
第１の層（１１０）の上に配置された第２の層（１２０）であって、第２の層（１２０）が、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む、第２の層（１２０）と、
第２の層（１２０）の上に配置された上層（１３０）であって、上層（１３０）が酸化物を含む、上層（１３０）と
を備える、物品（１００）。
［実施態様３５］
物品（１００）でであって、
セラミック基複合材料を含む基材（１０１）と、
基材（１０１）の上に配置された第１の層（１１０）であって、第１の層（１１０）が、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相が、希土類二ケイ酸塩を含み、第１の層（１１０）中のシリサイドの体積分率が、約１０％〜約４０％の範囲内である、第１の層（１１０）と、
第１の層（１１０）の上に配置された第２の層（１２０）であって、第２の層（１２０）が、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む、第２の層（１２０）と、
第２の層（１２０）の上に配置された上層（１３０）であって、上層（１３０）が酸化物を含む、上層（１３０）と
を備える、物品（１００）。

１００ 物品
１０１ 基材
１１０ 第１の層
１２０ 第２の層
１３０ 上層
１４０ 表面、境界面
１５０ 酸化物の保護層（ＴＧＯ）
２０１ 追加の層
３０１ 中間層

Claims (25)

1. 物品（１００）でであって、
   セラミック基複合材料を含む基材（１０１）と、
   基材（１０１）の上に配置された第１の層（１１０）であって、第１の層（１１０）が、互いに接合した第１のシリサイド、及び第２の相を含む、第１の層（１１０）と、
   第１の層（１１０）の上に配置された第２の層（１２０）であって、第２の層（１２０）が、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む、第２の層（１２０）と
   を備える物品（１００）。
2. 第２の層（１２０）が、第２のシリサイドから本質的になる、請求項１に記載の物品（１００）。
3. 第２のシリサイドが、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、チタン、ルテニウム又はこれらの１以上の元素を含む組合せのシリサイドを含む、請求項１に記載の物品（１００）。
4. 第２のシリサイドが、ジシリサイド、低級シリサイド、又はこれらの組合せを含む、請求項１に記載の物品（１００）。
5. 第２のシリサイドが金属元素を含み、シリサイドを通るケイ素の拡散速度が、約１２００℃を上回る所与温度で金属元素よりも速い、請求項１に記載の物品（１００）。
6. 約１２００℃を上回る所与温度に関して、第２のシリサイドを通るケイ素の拡散が、酸素がシリカを通じて拡散する速度を上回る、請求項１に記載の物品（１００）。
7. 第１の層（１１０）の第２の相の熱膨張率が、炭化ケイ素の熱膨張率以下である、請求項１に記載の物品（１００）。
8. 第２の相が、炭素、窒素、酸素、又はこれらの組合せを含むセラミック材料を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
9. 第２の相が炭化ケイ素を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
10. 第２の相が窒化ケイ素を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
11. 第２の相が希土類二ケイ酸塩を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
12. 第２の相がＳｉＡｌＯＮを含む、請求項１に記載の物品（１００）。
13. 第１の層（１１０）有効熱膨張率が、約６ｐｐｍ／℃よりも低い、請求項１に記載の物品（１００）。
14. 第１のシリサイドがジシリサイドを含む、請求項１に記載の物品（１００）。
15. 第１のシリサイドがジシリサイド及び低級シリサイドを含む、請求項１に記載の物品（１００）。
16. 第１のシリサイドが、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、チタン、ルテニウム又はこれらの１以上の元素を含む組合せのシリサイドを含む、請求項１に記載の物品（１００）。
17. 第２の層（１２０）の上に配置された上層（１３０）をさらに含み、上層（１３０）が酸化物を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
18. 第２の層（１２０）と上層（１３０）との間に配置された追加の層（２０１）をさらに含み、追加の層（２０１）がシリカを含む、請求項１７に記載の物品（１００）。
19. 追加の層（２０１）がドーパントをさらに含む、請求項１８に記載の物品（１００）。
20. ドーパントが、アルミニウム、ホウ素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、或いはこれらの１以上を含むいずれかの組合せを含む、請求項１９に記載の物品（１００）。
21. 第２の層（１２０）と上層（１３０）との間に配置された中間層（３０１）をさらに含み、中間層（３０１）が、アルミニウム、ホウ素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、或いはこれらの１以上を含むいずれかの組合せを含む、請求項１７に記載の物品（１００）。
22. 物品が、ガスタービン組立体用の燃焼器ライナ、ガスタービン組立体用のトランジションピース、ガスタービン組立体用のシュラウド、ガスタービン組立体用のベーン、又はガスタービン組立体用のブレードである、請求項１に記載の物品（１００）。
23. 物品（１００）でであって、
    セラミック基複合材料を含む基材（１０１）と、
    基材（１０１）の上に配置された第１の層（１１０）であって、第１の層（１１０）が、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相が、炭化ケイ素を含み、第１の層（１１０）中のシリサイドの体積分率が、約１０％〜約４０％の範囲内である、第１の層（１１０）と、
    第１の層（１１０）の上に配置された第２の層（１２０）であって、第２の層（１２０）が、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む、第２の層（１２０）と、
    第２の層（１２０）の上に配置された上層（１３０）であって、上層（１３０）が酸化物を含む、上層（１３０）と
    を備える、物品（１００）。
24. 物品（１００）でであって、
    セラミック基複合材料を含む基材（１０１）と、
    基材（１０１）の上に配置された第１の層（１１０）であって、第１の層（１１０）が、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相が、窒化ケイ素を含み、第１の層（１１０）中のシリサイドの体積分率が、約１０％〜約５０％の範囲内である、第１の層（１１０）と、
    第１の層（１１０）の上に配置された第２の層（１２０）であって、第２の層（１２０）が、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む、第２の層（１２０）と、
    第２の層（１２０）の上に配置された上層（１３０）であって、上層（１３０）が酸化物を含む、上層（１３０）と
    を備える、物品（１００）。
25. 物品（１００）でであって、
    セラミック基複合材料を含む基材（１０１）と、
    基材（１０１）の上に配置された第１の層（１１０）であって、第１の層（１１０）が、互いに接合した第１のシリサイド相、及び第２の相を含み、第２の相が、希土類二ケイ酸塩を含み、第１の層（１１０）中のシリサイドの体積分率が、約１０％〜約４０％の範囲内である、第１の層（１１０）と、
    第１の層（１１０）の上に配置された第２の層（１２０）であって、第２の層（１２０）が、第１のシリサイドと物質移動連通した第２のシリサイドを含む、第２の層（１２０）と、
    第２の層（１２０）の上に配置された上層（１３０）であって、上層（１３０）が酸化物を含む、上層（１３０）と
    を備える、物品（１００）。