JP2017526805A - モリブデン酸ランタンのアブレイダブル皮膜、その形成方法、及び用途 - Google Patents

Abstract

表面（１０３）を画成する基板（１０２）と、基板（１０２）の表面（１０３）上のアブレイダブル皮膜（１０６）とを含みうる被覆基板（１００）が提供される。アブレイダブル皮膜（１０６）は結晶構造を形成するＬａ2-xＡxＭｏ2-y-y'ＷyＢy'Ｏ9-δを含有しうる。式中Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ又はそれらの組合せを含み、０＜ｘ≦約０．２（例えば、約０．１≦ｘ≦約０．１５）であり、０≦ｙ≦約１．５（例えば、約０．０１≦ｙ≦約１．５）であり、ＢはＴａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｒｅ、Ｉｎ、Ｓ又はそれらの組合せを含み、０≦ｙ’≦約０．２（ただし、ｙとｙ’の合計は約０．０１〜約１．６である。）であり、０≦δ≦約０．２である。【選択図】図１

Description

本発明は一般にタービンに関する。より具体的には、本発明の諸実施形態は一般に金属シュラウド、特にガスタービンエンジン内の金属シュラウドを対象とするアブレイダブル皮膜に関する。

ガスタービンエンジンのタービン部には、ロータ軸と１つ以上のタービン段とが備わっている。各タービン段は、軸に装架もしくは保持されるタービンディスク（又はロータ）と、ディスクに装架されてディスクの外縁から半径方向に伸びるタービンブレードとを備えている。タービンアセンブリは、一般に燃料の燃焼によって生成される高温の圧縮ガスを膨張させることによって回転軸動力を発生させる。ガスタービンの動翼（ブレードともいう）は一般に翼形をしており、流路ガスの熱エネルギー及び運動エネルギーをロータの機械的回転に変換するように設計されている。

タービンの性能及び効率は、回転ブレードの先端と静止シュラウドとの間の空間を狭め、それによって、ブレードを迂回していたはずの、ブレード上面の上又は周囲における空気の流れを制限することによって高めうる。例えば、ブレードは、その先端がエンジンの運転中にシュラウドと密接に適合するように構成しうる。このように、効率的な先端間隙（チップクリアランス）を形成及び維持することは効率の面において特に望ましい。

タービンブレードはさまざまな超合金（例えば、ニッケル基超合金）で製造しうるが、タービン用途ではその高温性能と軽量さゆえにセラミック基複合材（ＣＭＣ）がニッケル基超合金に代わる魅力的な代替材料となっている。しかしながら、高温蒸気の存在下における深刻な酸化及び減肉を避けるため、ＣＭＣ部品はタービンエンジン環境において耐環境コーティング（ＥＢＣ）によって保護する必要がある。

このように、一部の部品では、ＥＢＣの領域は隣接する部品との摩擦事象によって摩耗しやすいことがある。例えば、ＣＭＣブレードの場合、ブレード端のＥＢＣは金属シュラウド部品との摩擦による影響を受けやすい。ＥＢＣ被膜が完全に摩耗するとＣＭＣブレードが高温蒸気の侵食攻撃にさらされ、ＣＭＣブレード端と金属シュラウドとの間隙が開くことによってエンジンの効率が低下することになる。

したがって、タービン運転時の摩擦事象に起因する、ＣＭＣブレード端でのＥＢＣの摩耗を低減する材料及び方法を提供することが、当該分野において望まれている。

本発明の諸態様及び利点は、以下に部分的に説明しているか、又は以下から明らかでありうるか、又は本発明の実施を通して習得しうる。

被覆基板がその製造方法及び被覆方法とともに幅広く提供される。一実施形態では、被覆基板は、表面を画成する基板と、基板の表面上のアブレイダブル皮膜とを含む。アブレイダブル皮膜は、結晶構造を形成するＬａ_2-xＡ_xＭｏ_2-y-y'Ｗ_yＢ_y'Ｏ_9-δを含有しうる。式中Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ又はそれらの組合せを含み；０＜ｘ≦約０．２（例えば、約０．１≦ｘ≦約０．１５）であり；０≦ｙ≦約１．５（例えば、約０．０１≦ｙ≦約１．５）であり；Ｂは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｒｅ、Ｉｎ、Ｓ又はそれらの組合せを含み；０≦ｙ’≦約０．２（ただし、ｙとｙ’の合計は約０．０１〜約１．６である。）であり；０≦δ≦約０．２である。

別の実施形態は、式：Ｌａ_2-xＹ_xＭｏ_2-y-y'Ｗ_yＢ_y'Ｏ_9-δを有し、結晶構造を形成する、基板を含む。ただし、約０．０５≦ｘ≦約０．１５；０≦ｙ≦約１．５；約０．０１≦ｙ’≦約０．２；かつ０≦δ≦約０．２である。

さらに別の実施形態は、式：Ｌａ_2-xＹ_xＭｏ_2-yＷ_yＯ_9-δを有し、結晶構造を形成する、基板を含む。ただし、約０．０５≦ｘ≦約０．１５；０≦ｙ≦約１．５；約０．０１≦ｙ’≦約０．２；かつ０≦δ≦約０．２である。

上述の被覆基板を備えるガスタービンも提供される。例えば、被覆基板はＣＭＣブレード端に隣接して位置づけられる金属シュラウドを画成することができ、ＣＭＣブレード端との接触時にアブレイダブル皮膜の一部が金属シュラウドから除去される。

本発明の上記及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照することによってさらによく理解されるだろう。添付の図面は本明細書に組み込まれてその一部を成しており、本発明の諸実施形態を図示するとともに、明細書の説明と合わせて本発明の原理を説明する役割を果たす。

本発明とみなされる内容は本明細書の最後の部分において具体的に指摘し、明確に主張している。しかしながら、本発明は、以下の説明を添付の図面と合わせて参照することによって最もよく理解できるだろう。

アブレイダブル皮膜を上面に備える一実施形態に係る例示的な被覆基板の断面図である。 例示的なターボファン式ガスタービンエンジンアセンブリの概略図である。 タービン内部の例示的なブレード及びシュラウドの概略図である。 アブレイダブル皮膜及び遮熱コーティング（ＴＢＣ）を上面に備える別の実施形態に係る例示的な被覆基板の断面図である。

本発明の諸実施形態について以下に詳細に説明する。また、その１つ以上の例を図面に示す。それぞれの例は本発明の説明を目的としたものであり、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲ないし要旨を逸脱せずに種々の改変及び変形が本発明において実施されうることは当業者にとって自明だろう。例えば、一実施形態の一部として図示ないし説明した特徴を別の実施形態と組合せて用いることによってさらに別の実施形態を生み出すことができる。したがって、添付の特許請求の範囲並びにその均等物の範囲内にある、かかる改変及び変形は、本発明の対象範囲に含まれるものとする。

基板、特にＣＭＣ部品（例えば、ＣＭＣタービンブレード）と間近に接して位置づけられる、タービン内の基板に対して、アブレイダブル皮膜が広く提供される。図１は被覆基板１００の断面を示したものであり、被覆基板１００は表面１０３上に被膜１０８を有する基板１０２を含む。被膜１０８は一般にアブレイダブル皮膜１０６と、任意実施のボンドコート１０４とを含む。基板１０２及び被膜１０４，１０６については後に詳しく説明する。

図２は、中心回転軸１２を有する例示的なターボファンエンジンアセンブリ１０の概略図である。この例示的な実施形態では、ターボファンエンジンアセンブリ１０は空気取入口側１４と排気側１６とを含む。ターボファンエンジンアセンブリ１０は、高圧圧縮機２０と、燃焼器２２と、高圧タービン２４とを備えるコアガスタービンエンジン１８をも含む。さらに、ターボファンエンジンアセンブリ１０は、コアガスタービンエンジン１８の軸方向下流側に配置された低圧タービン２６、及びコアガスタービンエンジン１８の軸方向上流側に配置されたファンアセンブリ２８を含む。ファンアセンブリ２８は、ロータハブ３２から半径方向外側に伸びるファンブレード３０の列を含む。またさらに、ターボファンエンジンアセンブリ１０は、ファンアセンブリ２８と低圧タービン２６との間に配置された第１のロータ軸３４と、高圧圧縮機２０と高圧タービン２４との間に配置された第２のロータ軸３６とを含む。このとき、ファンアセンブリ２８、高圧圧縮機２０、高圧タービン２４、及び低圧タービン２６は直列流れ連通（ｓｅｒｉａｌ ｆｌｏｗ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）し、ターボファンエンジンアセンブリ１０の中心回転軸１２に対して同軸上に心合わせされている。

運転中、空気は空気取入口側１４から入り、ファンアセンブリ２８を通って高圧圧縮機２０に流入する。圧縮気は燃焼器２２に送られる。燃焼器２２からの空気流は高圧タービン２４及び低圧タービン２６を駆動した後、排気側１６を通ってターボファンエンジンアセンブリ１０から排出される。

高圧圧縮機２０、燃焼器２２、高圧タービン２４、及び低圧タービン２６はそれぞれ１以上のロータアセンブリを備えている。回転もしくはロータアセンブリがさらされる温度は、一般に、ターボファンエンジンアセンブリ１０内における軸方向の相対位置によって異なる。例えば、この例示的な実施形態では、ターボファンエンジンアセンブリ１０の運転温度は一般に前方側のファンアセンブリ２８に近いほど低く、後方側の高圧圧縮機２０に近いほど高い。したがって、高圧圧縮機２０内のロータ部品は、一般にファンアセンブリ２８のロータ部品向け製造材料よりも高温に耐えられる材料で製造される。

ターボファンエンジンアセンブリ１０は、図３に示すように、複数のロータブレード４０と、ロータブレード４０の周囲に同心円状に配置された外側のシュラウド４２とを備える。ロータブレード４０は、内側の付け根部４６と、翼形部４８と、外側の先端部４４とを備える。図３に最もよく示されるように、外側のシュラウド４２は、ブレード端４４との間に隙間４３を画成するようにブレード端４４から離れている。上記背景技術の箇所に概略的に記載したように、タービンの性能及び効率は隙間４３によって大きく影響される。隙間４３から漏れる流量が大きいほどターボファンエンジンアセンブリ１０の非効率性が高まる。なぜなら漏れ流れはブレード表面に駆動力を与えることがなく、したがって仕事をしないからである。こうして、ブレード端４４は動作状態において静止シュラウド４２に近接して位置づけられるため、ターボファンエンジンアセンブリ１０の動作中に摩擦事象もしくは衝突事象が起こりうる。

本明細書では本発明をターボファンエンジンアセンブリ１０の観点から記載しているが、本発明はターボファンエンジンアセンブリ１０において実施することに限定されない。本発明は多くの他の構成との関連において実施及び利用することができる。したがって、ターボファンエンジンアセンブリ１０は、本発明が実施及び利用可能な例示的なアセンブリであると理解するべきである。

ある特定の実施形態では、被覆基板１００はシュラウド４２を形成し、このとき（図１に示すような）アブレイダブル皮膜１０６はブレード端４４と対向する。例えば、アブレイダブル皮膜１０６は、動作状態においてタービンブレードのブレード端と近接するタービンの金属シュラウド上に設けられうる。ブレード端４４（例えば、ＥＢＣで被覆したＣＭＣブレード端）と被覆基板１００（例えば、被覆した金属シュラウド４２）との間の摩擦事象では、ブレード端からＥＢＣが除去されるのではなく、基板１０２からアブレイダブル皮膜が除去されるよう、アブレイダブル皮膜１０６はＥＢＣ被膜より軟度が高く構成される。アブレイダブル皮膜は比較的高密度であり、一般にタービンエンジン環境中においてスポーリングに対する機械的耐性を有する。詳細は後述するが、アブレイダブル皮膜は一般にモリブデン酸ランタン系材料を含有する。

以下では金属シュラウドについて論じるが、アブレイダブル皮膜を施した基板はタービン内の任意の部品、特に金属部品とすることができる。基板１００が金属シュラウド等の金属部品である場合、いくつかの特定の実施形態では、金属基板１００とアブレイダブル皮膜１０６との間に移行層１０４が設けられる。例えば、移行層１０４は、基板材料（例えば、金属合金そのもの、又は基板上に堆積したボンドコート）が熱によって酸化するときに形成される、不動態酸化アルミニウム系のスケール層とすることができる。移行層１０４はボンドコート、例えば、拡散皮膜でありうる。好適なボンドコートの例として、例えば、ニッケルアルミナイド、白金アルミナイド、アルミニウム、及び酸化アルミニウム又はそれらの組合せが挙げられよう。また、式：ＭＣｒＡｌＹ（式中、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、又はその混合物）を有するボンドコートを使用しうる。

上述のように、アブレイダブル皮膜１０６は一般にモリブデン酸ランタン系材料を含有する。モリブデン酸ランタン系材料は、摩擦事象又は衝突事象に負ける表面を実現することにおいてシュラウド被膜の機能をもたらす。例えば、金属シュラウドに塗膜された場合、モリブデン酸ランタン系材料はＣＭＣブレード端との摩擦事象又は衝突事象の際に摩耗し、ＣＭＣブレード端のＥＢＣ被膜に深刻な摩耗が生じないようにする機能を実現する。

金属シュラウド上に設けられる場合、このモリブデン酸ランタン系材料の好ましい形態は高温立方晶相である。なぜなら、熱膨張がニッケル基及びコバルト基超合金に非常に近いためである。立方晶相は、ランタン及び／又はモリブデンが別の元素に置換された広範なモリブデン酸ランタン系組成物で、室温以下に対して安定化される（すなわち、動作温度範囲において相転移が生じないようにされる）ことができる。

一般に、モリブデン酸ランタン系材料は式：Ｌａ₂Ｍｏ₂Ｏ₉の親構造に基づく。この親構造は低温において単斜晶構造を有し、したがって広範な温度（室温未満から１３５０℃以上）にわたって他のさまざまな元素によって置換され、立方晶材料を形成する。そのため、アブレイダブル皮膜は、結晶構造を形成するＬａ_2-xＡ_xＭｏ_2-y-y'Ｗ_yＢ_y'Ｏ_9-δを含有する。式中Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ又はそれらの組合せを含み；０＜ｘ≦約０．２（すなわち、ｘはゼロより大きく約０．２以下）であり；０≦ｙ≦約１．５（すなわち、ｙはゼロ〜約１．５である。）であり；Ｂは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｒｅ、Ｉｎ、Ｓ又はそれらの組合せを含み；０≦ｙ’≦約０．２（すなわち、ｙ’はゼロ〜約０．２である。）（ただし、ｙとｙ’の合計は約０．０１〜約１．６である。）であり；０≦δ≦約０．２（すなわち、δはゼロ〜約０．２である。）である。いくつかの特定の実施形態では、ｘは約０．１〜約０．１５まで（すなわち、約０．１≦ｘ≦約０．１５）である。

上述のように、Ａは一般に何らかの希土類元素もしくは希土類元素の混合物を含み、結晶構造の同様の位置においてＬａと結合する。いくつかの特定の実施形態では、ＡはＹ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ又はそれらの組合せを含みうる。例えば、ある特定の実施形態ではＡはＹであり、このときアブレイダブル皮膜は、結晶構造を形成するＬａ_2-xＹ_xＭｏ_2-y-y'Ｗ_yＦｅ_y'Ｏ_9-δを含有する。ただし、約０．０５≦ｘ≦約０．１５（すなわち、ｘは約０．０５〜約０．１５である。）であり；０≦ｙ≦約１．５（すなわち、ｙはゼロ〜約１．５である。）であり；約０．０１≦ｙ’≦約０．２（すなわち、ｙ’は約０．０１〜約０．２である。）であり；０≦δ≦約０．２（すなわち、δはゼロ〜約０．２である。）である。

タングステン（Ｗ）が存在する場合、タングステンはアブレイダブル皮膜中の結晶構造のベータ相を安定化する、及び／又は立方晶相をより低温に対して安定化する、働きをすることができる。いくつかの実施形態では、ｙは約０．０１〜約１．５まで（すなわち、約０．０１≦ｙ≦約１．５）であり、このときアブレイダブル皮膜の結晶構造中に、ある量のＷが存在する。そのような実施形態では、ｙ’は０でありえ、アブレイダブル皮膜の結晶構造中にＢの元素が存在しないことがありうる。或いは、ｙ’はゼロより大きく約０．１５以下（すなわち、０＜ｙ’≦約０．１５）でありえ、このとき、Ｗと少なくとも１種類のＢ元素とがともにアブレイダブル皮膜の結晶構造中に存在することがありうる。Ｗの含有量はアブレイダブル皮膜の軟度調整に寄与する。

上述のように、ＢはＴａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｒｅ、Ｉｎ、Ｓ又はそれらの組合せを含む。Ｂはアブレイダブル皮膜の結晶構造において（上述のように）Ｗとともに存在してもいいし、Ｗが存在しなくてもよい（すなわち、ｙは０）。いくつかの実施形態では、Ｂは立方晶相を低温に対して安定化するのを助けることができる。特にＢがＴａ、Ｎｂ、Ｖ又はそれらの組合せを含むときにそうである。さらに、Ｂは、Ｍｏがその酸化状態を変える（例えば、還元）のを抑止することによってアブレイダブル皮膜の結晶構造中のＭｏの安定化を助ける、材料の処理温度を下げる、及び／又は材料と金属基板もしくはボンドコートとの相互作用を低減する、ことができる。かかる特性は、特にＢがＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ又はそれらの組合せを含む場合に実現されうる。

いずれの場合も、これらモリブデン酸ランタン材料の結晶性材料における立方晶相は、アブレイダブル皮膜と基板（特に金属基板）との熱膨張差を極めて低く抑える。そのため、エンジン内の熱サイクル挙動において頑健な、それでいて十分な軟度を有することにより、ＣＭＣブレード端がこれらモリブデン酸ランタン材料の立方晶相と接触する浸入事象においてＥＢＣ被膜がブレードから急速に除去されることなく摩擦する高密度の無亀裂層として、立方晶相を堆積することができる。

耐久性を高めるため、図４に示すように、ボンドコート１０４とアブレイダブル皮膜１０６との間に任意実施のＴＢＣ１１０を設けてもよい。このＴＢＣは耐侵食性の向上をもたらし、比較的硬い追加層として、摩擦事象もしくは長時間の侵食の後に裸の基板が露出するリスクを低減する働きをする。ＴＢＣ１１０の選択肢の例として、例えば、希土類ジルコン酸塩及びハフニウム酸塩、例えば、ジルコン酸スカンジウム、ジルコン酸イットリウム、ジルコン酸ランタン、ジルコン酸セリウム、ジルコン酸プラセオジム、ジルコン酸ネオジム、ジルコン酸プロメチウム、ジルコン酸サマリウム、ジルコン酸ユーロピウム、ジルコン酸ガドリニウム、ジルコン酸テルビウム、ジルコン酸ジスプロシウム、ジルコン酸ホルミウム、ジルコン酸エルビウム、ジルコン酸ツリウム、ジルコン酸イッテルビウム、及びジルコン酸ルテチウム、並びにハフニウム酸スカンジウム、ハフニウム酸イットリウム、ハフニウム酸ランタン、ハフニウム酸セリウム、ハフニウム酸プラセオジム、ハフニウム酸ネオジム、ハフニウム酸プロメチウム、ハフニウム酸サマリウム、ハフニウム酸ユーロピウム、ハフニウム酸ガドリニウム、ハフニウム酸テルビウム、ハフニウム酸ジスプロシウム、ハフニウム酸ホルミウム、ハフニウム酸エルビウム、ハフニウム酸ツリウム、ハフニウム酸イッテルビウム、及びハフニウム酸ルテチウム、さらには希土類をドープした、立方晶相又は正方晶相を含むジルコニア、希土類をドープした、立方晶相又は正方晶相を含むハフニア、アルカリ土類をドープした、立方晶相又は正方晶相を含むジルコニア、アルカリ土類をドープした、立方晶相又は正方晶相を含むハフニア又はそれらの組合せが挙げられよう。塗着方法並びにＴＢＣ１１０の厚さは約０．００３インチ〜約０．０３０インチまでとなるが、部品に対する具体的な必要性によってはそれより上となりうる。ＴＢＣに関するそれ以外の説明は、２０１４年１０月２８日に出願された「Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（遮熱及び耐環境コーティング組成物と堆積方法）」と題する米国仮特許出願第６２／０６９３４６号明細書、及び２０１４年６月３０日に出願された「Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（遮熱及び耐環境コーティング組成物と堆積方法）」と題する米国仮特許出願第６２／０１８９８３号明細書に記載されている。これらの仮特許出願の開示内容は参照によって本願明細書に援用される。

本発明はこれまで１つ以上の特定の実施形態について説明してきたが、当業者が他の形態を採用しうることは明らかである。本明細書に記載する被膜組成物に関して「含有する」の語を用いる場合、それはその被膜組成物が「本質的に」記載成分「からなる」（すなわち、記載成分を含有し、開示される基本的な新規の特徴に対して重大な悪影響を及ぼすそれ以外の成分を含有しない）実施形態と、その被膜組成物が記載成分「からなる」（すなわち、記載成分のそれぞれの中に自然かつ不可避的に存在する汚染物質を除いて記載成分のみを含有する）実施形態とを具体的に開示及び包含する。

本明細書は、最良の形態を含む例を用いて本発明を開示している。また、装置もしくはシステムの作製と使用、並びに内包される方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように書かれている。本発明の特許可能範囲は特許請求の範囲によって規定されるとともに、当業者が想到する他の例を含みうる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言とは異ならない構造要素を有する場合、或いは特許請求の範囲の文言と大差のない等価な構造要素を有する場合に、特許請求の範囲の範囲内にあるものと考えられる。

１０ ターボファンエンジンアセンブリ
１２ 中心回転軸
１４ 空気取入口側
１６ 排気側
１８ コアガスタービンエンジン
２０ 高圧圧縮機
２２ 燃焼器
２４ 高圧タービン
２６ 低圧タービン
２８ ファンアセンブリ
３０ ファンブレード
３２ ロータハブ
３４ 第１のロータ軸
３６ 第２のロータ軸
４０ ロータブレード
４２ 静止シュラウド、金属シュラウド
４３ 隙間
４４ ブレード端、先端部
４６ 内側の付け根部
４８ 翼形部
１００ 被覆基板、金属基板
１０２ 基板
１０３ 表面
１０４ 移行層、ボンドコート、被膜
１０６ アブレイダブル皮膜
１０８ 被膜
１１０ 遮熱コーティング（ＴＢＣ）

Claims (26)

1. 表面（１０３）を画成する基板（１０２）と、
   基板（１０２）の表面（１０３）上の、式：Ｌａ_2-xＡ_xＭｏ_2-y-y'Ｗ_yＢ_y'Ｏ_9-δを有し、結晶構造を形成するアブレイダブル皮膜（１０６）と
   を含む被覆基板（１００）。
   式中、
   Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ又はそれらの組合せを含み、
   ０＜ｘ≦約０．２であり、
   ０≦ｙ≦約１．５であり、
   Ｂは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｒｅ、Ｉｎ、Ｓ又はそれらの組合せを含み、
   ０≦ｙ’≦約０．２（ただし、ｙとｙ’の合計は約０．０１〜約１．６である。）であり、
   ０≦δ≦約０．２である。
2. アブレイダブル皮膜（１０６）が、Ｙ、Ｙｂ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びその組合せからなる群から選択されるＡを含有する、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
3. アブレイダブル皮膜（１０６）が、Ｙ及びＹｂ、並びにその組合せからなる群から選択されるＡを含有する、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
4. アブレイダブル皮膜（１０６）においてｙが０である、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
5. アブレイダブル皮膜（１０６）においてｙ’が０である、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
6. アブレイダブル皮膜（１０６）において０＜ｙ’≦約０．１５である、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
7. アブレイダブル皮膜（１０６）が、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ又はそれらの組合せからなる群から選択されるＢを含有する、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
8. アブレイダブル皮膜（１０６）が、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ又はそれらの組合せからなる群から選択されるＢを含有する、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
9. アブレイダブル皮膜（１０６）においてＢはＦｅである、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
10. 表面（１０３）を画成する基板（１０２）と、
    基板（１０２）の表面（１０３）上の、式：Ｌａ_2-xＹ_xＭｏ_2-y-y'Ｗ_yＢ_y'Ｏ_9-δを有し、結晶構造を形成するアブレイダブル皮膜（１０６）と
    を含む被覆基板（１００）。
    式中、
    約０．０５≦ｘ≦約０．１５、
    ０≦ｙ≦約１．５、
    約０．０１≦ｙ’≦約０．２、
    ０≦δ≦約０．２である。
11. アブレイダブル皮膜（１０６）においてｙが０であり、任意選択で約０．０５＜ｙ’＜約０．２である、請求項１０に記載の被覆基板（１００）。
12. 表面（１０３）を画成する基板（１０２）と、
    基板（１０２）の表面（１０３）上の、式：Ｌａ_2-xＹ_xＭｏ_2-yＷ_yＯ_9-δを有し、結晶構造を形成するアブレイダブル皮膜（１０６）と
    を含む被覆基板（１００）。
    式中、
    約０．０５≦ｘ≦約０．１５、
    ０≦ｙ≦約１．５、
    約０．０１≦ｙ’≦約０．２、
    ０≦δ≦約０．２である。
13. アブレイダブル皮膜（１０６）においてｙが０であり、任意選択で約０．０５≦ｙ’≦約０．２である、請求項１２に記載の被覆基板（１００）。
14. 結晶構造は、約１０体積％以下の二次相を含む単相構造を有することができる、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
15. 単相構造が立方晶相の結晶構造である、請求項１４に記載の被覆基板（１００）。
16. アブレイダブル皮膜（１０６）が約０．００５インチ以上の厚さを有する、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
17. 基板（１０２）が、Ｎｉ、Ｃｒ、及びＣｏ又はそれらの組合せからなる群から選択される母材金属を含む超合金である、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
18. 基板（１０２）とアブレイダブル皮膜（１０６）との間に位置するボンドコート（１０４）をさらに含む、請求項１に記載の被覆基板（１００）。
19. ボンドコート（１０４）がニッケルアルミナイド、白金アルミナイド、アルミニウム、及び酸化アルミニウム又はそれらの組合せからなる群から選択される拡散皮膜である、請求項１８に記載の被覆基板（１００）。
20. ボンドコート（１０４）が式ＭＣｒＡｌＹ（式中、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、又はその混合物である）のものである、請求項１８に記載の被覆基板（１００）。
21. ボンドコート（１０４）とアブレイダブル皮膜（１０６）との間に位置する遮熱コーティング（ＴＢＣ）（１１０）をさらに含む、請求項１８に記載の被覆基板（１００）。
22. ＴＢＣ（１１０）が、ジルコン酸スカンジウム、ジルコン酸イットリウム、ジルコン酸ランタン、ジルコン酸セリウム、ジルコン酸プラセオジム、ジルコン酸ネオジム、ジルコン酸プロメチウム、ジルコン酸サマリウム、ジルコン酸ユーロピウム、ジルコン酸ガドリニウム、ジルコン酸テルビウム、ジルコン酸ジスプロシウム、ジルコン酸ホルミウム、ジルコン酸エルビウム、ジルコン酸ツリウム、ジルコン酸イッテルビウム、及びジルコン酸ルテチウム又はそれらの組合せからなる群から選択されるジルコン酸塩である、請求項２１に記載被覆基板（１００）。
23. ＴＢＣ（１１０）は、ハフニウム酸スカンジウム、ハフニウム酸イットリウム、ハフニウム酸ランタン、ハフニウム酸セリウム、ハフニウム酸プラセオジム、ハフニウム酸ネオジム、ハフニウム酸プロメチウム、ハフニウム酸サマリウム、ハフニウム酸ユーロピウム、ハフニウム酸ガドリニウム、ハフニウム酸テルビウム、ハフニウム酸ジスプロシウム、ハフニウム酸ホルミウム、ハフニウム酸エルビウム、ハフニウム酸ツリウム、ハフニウム酸イッテルビウム、及びハフニウム酸ルテチウム又はそれらの組合せからなる群から選択されるハフニウム酸塩である、請求項２１に記載被覆基板（１００）。
24. 請求項１に記載の被覆基板（１００）を備えるガスタービン（１０）であって、
    被覆基板（１００）がブレード端（４４）に隣接して位置づけられるシュラウド（４２）を画成し、ブレード端（４４）との接触時にアブレイダブル皮膜（１０６）の一部がシュラウド（４２）から除去される、
    ガスタービン（１０）。
25. ブレード端（４４）がＣＭＣである、請求項２４に記載のガスタービン（１０）。
26. ブレード端（４４）が耐環境コーティング（ＥＢＣ）をさらに備え、アブレイダブル皮膜（１０６）がシュラウド（４２）から除去される速度はＥＢＣがブレード端（４４）から除去される速度より遅い、請求項２５に記載のガスタービン（１０）。