JP5147682B2 - マトリックスおよび層系 - Google Patents
マトリックスおよび層系 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5147682B2 JP5147682B2 JP2008503454A JP2008503454A JP5147682B2 JP 5147682 B2 JP5147682 B2 JP 5147682B2 JP 2008503454 A JP2008503454 A JP 2008503454A JP 2008503454 A JP2008503454 A JP 2008503454A JP 5147682 B2 JP5147682 B2 JP 5147682B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- jacket
- layer
- matrix
- core
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims description 59
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 52
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 40
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 29
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 29
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 13
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 10
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 85
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 48
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 21
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 21
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 5
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 4
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 238000010290 vacuum plasma spraying Methods 0.000 description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052575 non-oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011225 non-oxide ceramic Substances 0.000 description 3
- 229910001175 oxide dispersion-strengthened alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000009418 renovation Methods 0.000 description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007991 Si-N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006294 Si—N Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N alumanylidynechromium Chemical compound [Al].[Cr] QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 1
- 239000012700 ceramic precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003257 polycarbosilane Polymers 0.000 description 1
- 229920001709 polysilazane Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/288—Protective coatings for blades
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
- C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
- C23C28/3215—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer at least one MCrAlX layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
- C23C28/324—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal matrix material layer comprising a mixture of at least two metals or metal phases or a metal-matrix material with hard embedded particles, e.g. WC-Me
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
- C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/36—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including layers graded in composition or physical properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
- F05D2300/12—Light metals
- F05D2300/121—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
- F05D2300/13—Refractory metals, i.e. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
- F05D2300/132—Chromium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
- F05D2300/22—Non-oxide ceramics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
- F23M2900/05004—Special materials for walls or lining
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
- Y10T428/252—Glass or ceramic [i.e., fired or glazed clay, cement, etc.] [porcelain, quartz, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
- Y10T428/259—Silicic material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
- Y10T428/2991—Coated
- Y10T428/2993—Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
- Y10T428/2991—Coated
- Y10T428/2993—Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]
- Y10T428/2996—Glass particles or spheres
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明は、請求項１記載のマトリックスおよび請求項３５記載の層系に関する。
高温応用のための部材、例えばガスタービンのタービン翼や燃焼室壁は、酸化や腐食に対する保護層を有する。そのような層は例えばＭＣｒＡｌＸ型の合金からなり、このＭＣｒＡｌＸ層上に酸化アルミニウム保護層が形成される。ＭＣｒＡｌＸ合金からＭＣｒＡｌＸ層の表面にアルミニウムが拡散し、合金は元素アルミニウムが減少する。しかし、ＭＣｒＡｌＸ合金内のアルミニウム成分を予防的に過度に高めるとＭＣｒＡｌＸ層の機械的性質が劣化する。
さらに、腐食や浸食に対する保護層を備えた圧縮機翼が公知である。これらの圧縮機翼は製造時、金属を含有する無機結合剤を有する。この金属はガルバニック犠牲元素として役立ち、それゆえに部材の基材と導電的に結合されている。このような保護層の好適な組成が欧州特許第０１４２４１８号明細書により公知である。そこでも、金属が時間とともに消耗し、保護機能がもはや果たされないことに問題がある。
ＳｉＣ（非酸化物セラミックス）からなる被覆された磨耗性セラミックス粉末粒子が米国特許第４７４１９７３号明細書により公知である。
欧州特許第０９３３４４８号明細書は、アルミニドからなる層内の酸化物粒子を開示している。
そこで本発明の課題は、長期的保護作用を有するマトリックスおよび層系を明示することである。
この課題は、請求項１記載のマトリックスおよび請求項３３記載の層系によって解決される。
互いに任意に組合せることのできるその他の有利な措置は各従属請求項に挙げてある。
図１は本発明に係るマトリックス用の粒子１を横断面図で示す。粒子１はコア７と外被４とからなる。コア７は第１元素（化学元素）または第１化合物を有する。１つの化合物は複数の化学元素からなる。
コア７は金属、有機化合物（例えばセラミックス）、非金属酸化物、金属酸化物、つまり酸化物、またはガラスで構成することができる。コア７は炭化ケイ素（ＳｉＣ）または非酸化物セラミックス（例えばＳｉ3Ｎ4）で構成されるのではない。同様に、コア７は焼結粉末粒子または粉粒で構成することができる。コア７は外被４によって取り囲まれており、外被はコア７を少なくとも部分的に包み込む。外被４は多孔質に構成しておくこともできる。
コア７の直径はミクロン、サブミクロン（＜１μｍ）、またはナノ範囲（≦５００ｎｍ）内とすることができる。多面体（コア７）の横方向最大長さも直径と理解することができる。
第１元素は金属であり、例えばアルミニウム（Ａｌ）とすることができる。同様に、第１元素はクロム（Ｃｒ）、アルミニウムクロム合金またはアルミニドとすることができる。同様に、コア７は２つの金属（例えばクロムとアルミニウム）からなる混合物とすることができ、これらの金属は場合によっては１つの合金を形成することができるが、しかし合金されていなくてもよい。金属との用語のもとで合金も理解すべきである。第１元素用の他の例は鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、イットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）および／または銅（Ｃｕ）である。
外被４は、第１元素または第１化合物とは異なる第２化学元素または第２化合物を有する。第２化合物、つまり外被４の材料は特にセラミックス（非酸化物セラミックスまたは酸化物セラミックス）であり、例えば酸化アルミニウムおよび／または酸化クロム、または酸化鉄または酸化チタン等の別の金属酸化物、または第１金属元素の酸化物または金属化合物の酸化物である。
同様に、例えばＳｉ‐Ｏ‐Ｃ化合物等の有機材料を外被４用に使用することができる。Ｓｉ‐Ｏ‐Ｃ化合物は特にポリシロキサン樹脂から製造されている。ポリシロキサン樹脂は構造式ＸＳｉＯ 1.5 の高分子セラミックス前駆体であり、Ｘ＝−ＣＨ3、−ＣＨ、−ＣＨ2、−Ｃ 6 Ｈ 5 等とすることができる。材料は熱架橋され、無機成分（Ｓｉ‐Ｏ‐Ｓｉ鎖）と主としてＸからなる有機側鎖とが並置されている。引き続き前駆体は温度６００℃乃至１２００℃のＡｒ、Ｎ2、空気雰囲気または真空雰囲気中での温度処理を介してセラミックス化される。その際に高分子網が分解され、非晶相から熱中間段階を介して結晶相に至るまで新たに構造化され、ポリシロキサン前駆体から出発してＳｉ‐Ｏ‐Ｃ網が得られる。同様に、ポリシラン（Ｓｉ‐Ｓｉ）型、ポリカルボシラン（Ｓｉ‐Ｃ）型、ポリシラザン（Ｓｉ‐Ｎ）型またはポリボロシラザン（Ｓｉ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｎ）型の前駆体も使用することができる。
同様に、第２元素は金属とすることができ、例えばチタン（Ｔｉ）で構成し、または合金を形成することができる。
従って、粒子１について例えば以下の材料組合せが可能である：
ＳｉＯＣ製コア７ ‐ 金属製外被４
ＳｉＯＣ製コア７ ‐ 酸化物（金属酸化物または非金属酸化物）製外被４
ＳｉＯＣ製コア７ ‐ セラミックス（有機材料またはＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）製外被４
ＳｉＯＣ製コア７ ‐ ガラス製外被４
金属製コア７ ‐ 金属製外被４
金属製コア７ ‐ 酸化物（金属酸化物または非金属酸化物）製外被４
金属製コア７ ‐ セラミックス（有機材料またはＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）製外被４
金属製コア７ ‐ ガラス製外被４
金属製コア７ ‐ 高分子製外被４
酸化物製コア７ ‐ 金属製外被４
酸化物製コア７ ‐ 酸化物（金属酸化物または非金属酸化物）製外被４
酸化物製コア７ ‐ セラミックス（有機材料またはＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）製外被４
酸化物製コア７ ‐ ガラス製外被４
ガラス製コア７ ‐ 金属製外被４
ガラス製コア７ ‐ 酸化物（金属酸化物または非金属酸化物）製外被４
ガラス製コア７ ‐ セラミックス（有機材料またはＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）製外被４
ガラス製コア７ ‐ ガラス製外被４
ＳｉＯＣ製コア７ ‐ 金属製外被４
ＳｉＯＣ製コア７ ‐ 酸化物（金属酸化物または非金属酸化物）製外被４
ＳｉＯＣ製コア７ ‐ セラミックス（有機材料またはＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）製外被４
ＳｉＯＣ製コア７ ‐ ガラス製外被４
金属製コア７ ‐ 金属製外被４
金属製コア７ ‐ 酸化物（金属酸化物または非金属酸化物）製外被４
金属製コア７ ‐ セラミックス（有機材料またはＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）製外被４
金属製コア７ ‐ ガラス製外被４
金属製コア７ ‐ 高分子製外被４
酸化物製コア７ ‐ 金属製外被４
酸化物製コア７ ‐ 酸化物（金属酸化物または非金属酸化物）製外被４
酸化物製コア７ ‐ セラミックス（有機材料またはＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）製外被４
酸化物製コア７ ‐ ガラス製外被４
ガラス製コア７ ‐ 金属製外被４
ガラス製コア７ ‐ 酸化物（金属酸化物または非金属酸化物）製外被４
ガラス製コア７ ‐ セラミックス（有機材料またはＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）製外被４
ガラス製コア７ ‐ ガラス製外被４
外被４は例えばその成分の１つについて密度勾配を有することもできる。粉末粒子１のコア７は例えばアルミニウムで形成され、外被４は部分的に白金で形成され、外被材料、有利には白金の密度はコア７の表面２５から出発して外被４の外表面２８にかけて増加する。外被内のコア材料、つまり例えばアルミニウムの密度は内側から外側へと減少し、外被４の表面２８では、マトリックスのアルミニウムと比較して同じ密度または高い密度を有する。多層外被４も考えられる。外被４の層厚は例えばコア７の直径の例えば１／５未満、特に１／１０未満であり、有利には１０μｍ厚である。
図２は１つの層１６の本発明に係るマトリックスを示す。この層１６は部材１２０、１３０（図７、図９）、燃焼室要素１５５（図８）または層系１０の一部である。この層系は基材１３からなり、この基材上に層１６が配置されている。例えば基材１３は、例えば蒸気タービンまたはガスタービン１００（図９）におけるような高温用部材であり、ニッケル系、コバルト系または鉄系超合金からなる。このような層系１０はタービン翼１２０、１３０、遮熱要素１５５またはケーシング部分１３８において応用される。
層１６はマトリックス材料からなるマトリックスを有し、このマトリックス内に粒子１は均一に、または局所的にさまざまに（例えば勾配をもって）分布している。粒子１がマトリックス内に均一に分布しているのが有利である。
複数の層１６、１９を製造し使用することもでき、粒子１は単数または複数の部分層または縁層内に設けられている。粒子１はほぼあらゆる被覆法で、つまり熱プラズマ溶射（ＡＰＳ、ＶＰＳ、ＬＰＰＳ）、低温ガス吹付け、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）または電解被覆法によって、一緒に被着することができる。層１６のマトリックスは金属、セラミックス、ガラス、またはセラミックス化合物／有機化合物（例えばＳｉ‐Ｏ‐Ｃ）とすることができる。層１６は例えばＭＣｒＡｌＸ型の合金であり、粒子１はアルミニウム製のコア７からなる。有利には、アルミニウムリッチな合金が使用される。粒子１は層１６全体に分布させておくことができ、または局所的に集中させて層１６の外表面２２近傍に配置しておくことができる。
既に上で述べたように、アルミニウムが酸化アルミニウムを形成し、但しマトリックス材料内では減少することによって、ＭＣｒＡｌＸ合金の保護機能が得られる。コア７のアルミニウムは外被４の材料内で例えば、層１６のマトリックス内、つまりここではＭＣｒＡｌＸ合金内のアルミニウムよりも、利用温度において少なくとも５％、特に１０％少ない拡散係数を有する。高い温度のときアルミニウムは外被４を通して層１６のマトリックス内にゆっくりと拡散し、こうしてマトリックス材料内に酸化によって消耗するアルミニウムが再び満たされ、ＭＣｒＡｌＸ合金の最初の組成は粉末粒子１内にもはやアルミニウムが存在しなくなるまで運転期間にわたって殆どまたはまったく変化しない。こうして、保護層１６の寿命が著しく延長されることが達成される。
粒子１は層１６（ＭＣｒＡｌＸ）内のみかまたは基材１３内のみのいずれかに設けておくことができる。同様に、粒子を層１６内にも基材１３内にも配置しておくことが可能である。
基材１３上に存在する層１６にも粒子１が配置されているか否かにかかわりなく、基材１３内に粒子１が存在する場合、以下の保護機能が得られる：層系１０の利用中、領域３７内で層１６（ＭＣｒＡｌＸまたはＭＣｒＡｌＸ＋セラミックス）の剥げ落ちることがあり、基材１３の表面３１の一部が保護されていないことになる（図４）。しかし表面近傍領域には粒子１が配置されている。高い温度Ｔにおいて長い時間ｔにわたって層系１０をさらに利用することによって領域３７内では基材１３の表面３１が腐食し、これにより粒子１の外被４は磨耗または熱で溶解し、粒子１のコア７が解放される。コア７の材料の反応によって基材１３の領域３７内で保護機能が生じる。ガスタービン翼用に使用される超合金の場合、コア７はアルミニウムまたはアルミニウム含有合金で構成され、領域３７内に酸化アルミニウム製の保護層４０が形成され、この保護層は粒子１のコア７のアルミニウム酸化によって生じたものである。
同様に、領域３７内で層１６なしに粒子１が受ける温度を高めることによって外被４内の拡散を高め、外被４を破り開かなくてもアルミニウムが領域３７内の表面に達し、そこで酸化され、こうして酸化物保護層４０を形成することが可能となる。
同様にこれらの粒子１は、いわゆるＯＤＳ合金（酸化物分散強化型合金）から知られているように超合金を補強するのに使用することができる。粒子１の粒径は超合金のγ'相の最適粒径に一致しているのが有利である。粒子１は、既に溶融体内に存在しており、一緒にモールドされるのが有利である。超合金内でのセラミックス粒子の配置様式および作用様式に関しては、ＯＤＳ合金に関する先行技術で指摘されている。その場合、粒子１の役目は機械的性質を改善し、非常動作特性を達成することである。
同様に、外被４の材料を次のように選択しておくことができる。すなわち、外被４が拡散によって層１６のマトリックス材料の結晶構造内で溶解し、場合によってはマトリックス材料内に析出物を形成し、一定時間後に初めてマトリックス内へのコア７の材料の直接的拡散を外被が可能とするように選択する。というのは、この時点に至るまで例えばＭＣｒＡｌＸ層の保護機能がまだ与えられているからである。マトリックス材料内の外被４の第２元素または第２化合物の１つの元素は第１元素内または第１化合物内よりも高い拡散係数を有する。
外被４は磨耗でおよび／または熱的および／または化学的に溶解することもでき、これによりコア７の被覆がなくなる。
同様に、例えば圧縮機翼の層１６内のアルミニウム等の金属は、上で述べたように例えば酸化アルミニウム製の外被４によって取り囲んでおくことができ、酸化アルミニウムはそれが少なくとも表面領域に配置されている場合浸食抵抗を高めるのに寄与する。
同様に、層１６は圧縮機翼の腐食および／または浸食に対する保護層となることができ、欧州特許第０１４２４１８号明細書に記載された化学組成を有する層１６内の粒子１は、所望の保護機能が得られるように、著しく長い期間にわたって十分な犠牲材料が提供されるようにする。その際、第１元素、特にアルミニウムは例えば結合剤または高分子からなる外被４によって取り囲まれている。
層１６の内部で、または基材１３の内部でも、粒子１に局所的な密度勾配を与えることができる。例えば粒子１の密度は基材１３の表面３１から出発して層１６の表面３４へと増加している。
圧縮機内で空気の圧縮時に発生することのある水は、状況によっては、空気中に含まれた別の元素と化合して電解質を形成し、この電解質は圧縮機翼の腐食や浸食をもたらすことがある。それゆえに腐食および／または浸食を防止するために圧縮機翼には一般に被覆が着けられる。その際特に、例えば、そのなかに分散した例えばアルミニウム粒子等の金属粒子とを含むリン酸塩結合ベースマトリックスを有する被覆１６が考慮に値する。このような被覆の保護作用は、基本被覆に埋め込まれた金属粒子が圧縮機翼の（一層貴な）金属および電解質と一緒にガルバニ電池を形成し、この電池内で金属粒子がいわゆる犠牲陽極となることにある。その場合、酸化もしくは腐食は犠牲陽極内、すなわち金属粒子内で起き、圧縮機翼の金属内では発生しない。
被覆のリン酸塩結合ベースマトリックスはガラスセラミックスの特性を有し、熱安定性、および耐食性であり、機械的作用、例えば摩耗や浸食に対して保護する。
金属粒子の他に、被覆は他の粒子を充填材として含有することができる。ここでは例示的に色素粒子を挙げておく。
リン酸塩結合被覆と並んで、他の種類の被覆１６も考慮に値する。欧州特許第０１４２４１８号明細書、欧州特許出願公開第０９０５２７９号明細書、欧州特許出願公開第０９９５８１６号明細書はクロメート／リン酸塩系の被覆を述べている。欧州特許出願公開第１０９６０４０号明細書はリン酸塩／ホウ酸塩系の被覆１６を述べ、欧州特許第０９３３４４６号明細書はリン酸塩／過マンガン酸塩系の被覆を述べている。
図３は本発明に係る層１６の他の実施例を示す。層系１０は基材１３と、本発明に係る層１６と、層１６のマトリックス上の他の層１９とからなる。これは例えば高温用途用の層系１０であり、基材１３は上で述べたように超合金であり、層１６はＭＣｒＡｌＸ型のマトリックスを有する。層１９はセラミックス断熱層であり、層１６と層１９との間に酸化アルミニウム保護層（ＴＧＯ）が生じる（図示せず）。本発明に係る粒子１は例えば層１６、１９間の境界面近傍に集中している。
同様に、粒子１を有する材料からなる部材を考えることができる。すなわち、粒子は被覆内にではなく塊状材料内に存在している。
図５は本発明に係る他の粒子１を示す。粒子１はやはりコア７、コア７の周りの内側外被４'、内側外被４'の周りのもう１つの外被４''からなる。つまり粒子１は多層外被４を有することができる。コア７は金属、外被４'はセラミックス、外側外被４''は金属を有するのが有利である。同様に、コア７が金属、内側外被４'がコア７の材料とは異なる金属、外側外被４''がセラミックスであると有利である。同様に、コア７は空洞とすることができ、内側外被４'は金属、外側外被４''はセラミックスとすることができる。
本発明に係るマトリックス１用の他の粒子１が図６に示してある。粒子１は３層外被を有する。外被材料４'、４''、４'''内の材料系列の実施例が次表に示してある。
外被４'の金属は外被４''もしくは外被４'''の金属とは異なるものとすることができる。ここでもコア７は空洞とすることができる。また、外被４'、４''（図５）、４'''（図６）の金属はコア７の金属とは異なるものとすることができる。
外被４、４'、４''の層厚は個々に調整することができ、なかんずく異なるものとすることができる。
図７は、長手軸線１２１に沿って延びる流体機械の動翼１２０または静翼１３０を斜視図で示す。
流体機械は航空機または発電所の発電用ガスタービン、または蒸気タービンまたは圧縮機とすることができる。
翼１２０、１３０は長手軸線１２１に沿って順次、固定部位４００、これに隣接する台座４０３、翼ブレード４０６、そして翼先端４１５を有する。静翼１３０として翼１３０はその翼先端４１５に他の台座を有することができる（図示せず）。
固定部位４００に形成されている翼脚部１８３は軸またはディスクに動翼１２０、１３０を固着するのに役立つ（図示せず）。翼脚部１８３は例えばＴ形頭として構成されている。クリスマスツリー状脚部またはダブテール状脚部としての別の構成も可能である。翼１２０、１３０は、翼ブレード４０６の脇を流れる媒体用に流入縁４０９と流出縁４１２を有する。
従来の翼１２０、１３０では、翼１２０、１３０のすべての部位４００、４０３、４０６において例えば塊状金属素材、特に超合金が使用される。このような超合金は例えば欧州特許第１２０４７７６号明細書、欧州特許第１３０６４５４号明細書、欧州特許出願公開第１３１９７２９号明細書、国際公開第９９／６７４３５号パンフレットまたは国際公開第００／４４９４９号パンフレットにより公知である。これらの明細書は合金の化学組成に関して本開示の一部である。その際、翼１２０、１３０は鋳造法、指向性凝固による鋳造法、鍛造法、フライス加工法またはそれらの組合せによっても、製造することができる。
単数または複数の単結晶構造を有する工作物は、運転時に高い機械的、熱的および／または化学的負荷に曝される機械用部材として利用される。このような単結晶工作物の製造は例えば溶融体からの指向性凝固によって行われる。この製造は、液状金属合金を単結晶構造体とし、すなわち単結晶工作物とする製造法、すなわち指向性凝固させる鋳造法である。樹枝状結晶が熱流に沿って整列され、柱状結晶粒構造（柱状、すなわち、工作物の全長にわたって延びる粒、ここでは、一般的用語法に従って、指向性凝固と称される）、または工作物全体が単一の結晶からなる単結晶構造のいずれかを形成する。この方法では、球状（多結晶）凝固に移行するのを避けねばならない。というのは、無指向性成長によって横方向および縦方向の粒界が不可避的に生じ、これらの粒界は指向性凝固した部材または単結晶部材の良好な特性を無にするからである。従って、指向性凝固組織に一般に言及される場合それは、粒界を持たない、または、せいぜい小角粒界を有する単結晶を意味し、また縦方向に延びる粒界を持つがしかし横方向粒界を持たない柱状結晶構造も意味している。第２に指摘したこの結晶構造は、指向性凝固組織（一方向凝固構造）とも言われる。そのような方法が米国特許第６０２４７９２号明細書、欧州特許出願公開第０８９２０９０号明細書により公知である。これらの方法は、凝固法に関して本開示の一部とされる。
同様に、翼１２０、１３０は腐食または酸化に備えた被覆を有することができる。例えば、ＭＣｒＡｌＸ；Ｍは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）の群のうち少なくとも１つの元素、Ｘは活性元素であり、イットリウム（Ｙ）および／またはケイ素および／または少なくとも１つの希土類元素、もしくはハフニウム（Ｈｆ）である。このような合金は欧州特許第０４８６４８９号明細書、欧州特許第０７８６０１７号明細書、欧州特許第０４１２３９７号明細書または欧州特許出願公開第１３０６４５４号明細書により公知であり、これらは合金の化学組成に関して本開示の一部とする。密度は有利には理論密度の９５％である。（中間層または最外層としての）ＭＣｒＡｌＸ層上に酸化アルミニウム保護層が生じる（ＴＧＯ＝熱成長酸化物層）。ＭＣｒＡｌＸ層または基材が本発明に係るマトリックスを有する。
ＭＣｒＡｌＸ上にさらに断熱層を設けることができ、この断熱層は有利には最外層であり、例えばＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3‐ＺｒＯ2からなる。すなわち断熱層は酸化イットリウムおよび／または酸化カルシウムおよび／または酸化マグネシウムによって部分的にせよまたは完全にせよ安定化されていない。断熱層はＭＣｒＡｌＸ層全体を覆う。例えば電子ビーム蒸着（ＥＢ‐ＰＶＤ）等の好適な被覆法によって断熱層内に柱状粒が生成される。別の被覆法、例えば大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）、減圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）または化学気相成長法（ＣＶＤ）が考えられる。断熱層は熱衝撃特性を改善するために多孔質の粒、または、マイクロクラックあるいはマクロクラックを伴う粒を有することができる。つまり断熱層はＭＣｒＡｌＸ層よりも多孔質であるのが有利である。
再処理（改修）は、利用後に部材１２０、１３０から、場合によっては保護層が（例えばサンドブラストによって）除去されねばならないことを意味する。次に、腐食層および／または酸化層もしくは腐食生成物および／または酸化生成物の除去が行われる。場合によってはなお部材１２０、１３０の亀裂も修復される。次に、部材１２０、１３０の再被覆と部材１２０、１３０の再利用が行われる。
翼１２０、１３０は中空または中実に実施しておくことができる。翼１２０、１３０が冷却されねばならない場合、翼は中空であり、場合によってはなお膜冷却孔４１８（破線で表示）を有する。
図８はガスタービンの燃焼室１１０を示す。燃焼室１１０は例えばいわゆる環状燃焼室として構成されており、そこでは回転軸線１０２の周りに周方向で配置されるバーナ１０７が共通の燃焼室空間１５４に開口し、火炎１５６を生成する。このため燃焼室１１０はその総体において環状構造として構成され、回転軸線１０２の周りに位置決めされている。
比較的高い効率を達成するために燃焼室１１０は作動媒体Ｍの比較的高い概ね１０００℃乃至１６００℃の温度用に設計されている。材料にとって不都合なこれらの運転温度においても比較的長期の運転時間を可能とするために、燃焼室壁１５３は作動媒体Ｍに向き合うその側に遮熱要素１５５で形成される内張りを備えている。合金からなる各遮熱要素１５５は作動媒体側に超耐熱性の保護層（ＭＣｒＡｌＸ層および／またはセラミックス被覆）を装備しており、または耐熱性材料（中実セラミックス煉瓦）から作製されている。これらの保護層はタービン翼と類似させておくことができ、つまり例えばＭＣｒＡｌＸを意味する。Ｍは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）の群のうち少なくとも１つの元素、Ｘは活性元素であり、イットリウム（Ｙ）および／またはケイ素および／または少なくとも１つの希土類元素、もしくはハフニウム（Ｈｆ）である。このような合金は欧州特許第０４８６４８９号明細書、欧州特許第０７８６０１７号明細書、欧州特許第０４１２３９７号明細書または欧州特許出願公開第１３０６４５４号明細書により公知であり、これらは合金の化学組成に関して本開示の一部とする。
遮熱要素１５５のＭＣｒＡｌＸ層または基材が本発明に係るマトリックスを有する。
ＭＣｒＡｌＸ上に例えばセラミックス断熱層を設けておくことができ、この断熱層は例えばＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3‐ＺｒＯ2からなる。すなわち断熱層は酸化イットリウムおよび／または酸化カルシウムおよび／または酸化マグネシウムによって部分的にせよまたは完全にせよ安定化されていない。例えば電子ビーム蒸着（ＥＢ‐ＰＶＤ）等の好適な被覆法によって断熱層内に柱状粒が生成される。別の被覆法、例えば大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）、ＬＰＰＳ、ＶＰＳまたはＣＶＤが考えられる。断熱層は熱衝撃特性を改善するために多孔質の粒、または、マイクロクラックあるいはマクロクラックを伴う粒を有することができる。
再処理（改修）は、利用後に遮熱要素１５５から、場合によっては保護層が（例えばサンドブラストによって）除去されねばならないことを意味する。次に、腐食層および／または酸化層もしくは腐食生成物および／または酸化生成物の除去が行われる。場合によってはなお遮熱要素１５５の亀裂も修復される。次に、遮熱要素１５５の再被覆と遮熱要素の再利用が行われる。
それに加えて、燃焼室１１０の内部が高温であるので、遮熱要素１５５もしくはその保持要素用に冷却システムを設けておくことができる。その場合、遮熱要素１５５は例えば中空であり、場合によってはなお燃焼室空間１５４に開口する冷却孔（図示せず）を有する。
図９は例示的にガスタービン１００を部分縦断面図で示す。
ガスタービン１００は、軸１０１を備えて回転軸線１０２の周りを回転可能に軸受けされたロータ１０３を内部に有し、このロータはタービンロータとも称される。ロータ１０３に沿って順次、吸込ケーシング１０４、圧縮機１０５、例えばトーラス状燃焼室１１０、特に環状燃焼室、複数の同軸に配置されるバーナ１０７、タービン１０８、排気ケーシング１０９が続く。環状燃焼室１１０は例えば環状の高温ガス通路１１１と連通している。そこで、例えば前後に接続される４つのタービン段１１２がタービン１０８を形成する。各タービン段１１２は例えば２つの翼輪で形成されている。作動媒体１１３の流れ方向に見て高温ガス通路１１１中で静翼列１１５に、動翼１２０で形成される列１２５が続く。
静翼１３０がステータ１４３の内部ケーシング１３８に固定されているのに対して、列１２５の動翼１２０は例えばタービンディスク１３３によってロータ１０３に取付けられている。ロータ１０３に発電機または作業機械（図示せず）が連結されている。
ガスタービン１００の運転中、圧縮機１０５によって吸込ケーシング１０４を通して空気１３５が吸い込まれて圧縮される。圧縮機１０５のタービン側末端に提供される圧縮された空気はバーナ１０７へと送られ、そこで燃焼剤と混合される。混合物は次に作動媒体１１３を形成しながら燃焼室１１０内で燃焼される。そこから作動媒体１１３は高温ガス通路１１１に沿って静翼１３０および動翼１２０の脇を流れる。作動媒体１１３は動翼１２０で膨張し、衝動を伝達し、動翼１２０はロータ１０３を駆動し、ロータはこれに連結された作業機械を駆動する。
高温の作動媒体１１３に曝される部材はガスタービン１００の運転中に熱負荷を受ける。作動媒体１１３の流れ方向に見て第１タービン段１１２の静翼１３０と動翼１２０は、環状燃焼室１１０に内張りされる遮熱要素と並んで最も多く熱負荷を受ける。そこで支配的な温度に耐えるために翼は冷却材によって冷却することができる。同様に、この部材の基材は指向性構造を有することができる。すなわち、基材は単結晶（ＳＸ構造）であり、または長手方向を向く粒のみを有する（ＤＳ構造）。部材、特にタービン翼１２０、１３０および燃焼室１１０の部材用の材料として例えば鉄系、ニッケル系またはコバルト系超合金が使用される。このような超合金は例えば欧州特許第１２０４７７６号明細書、欧州特許第１３０６４５４号明細書、欧州特許出願公開第１３１９７２９号明細書、国際公開第９９／６７４３５号パンフレットまたは国際公開第００／４４９４９号パンフレットにより公知である。これらの明細書は合金の化学組成に関して本開示の一部である。
同様に、翼１２０、１３０は腐食に備えた被覆を有することができる（ＭＣｒＡｌＸ；Ｍは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）の群のうち少なくとも１つの元素、Ｘは活性元素であり、イットリウム（Ｙ）および／またはケイ素、スカンジウム（Ｓｃ）および／または少なくとも１つの希土類元素、もしくはハフニウムである）。このような合金は欧州特許第０４８６４８９号明細書、欧州特許第０７８６０１７号明細書、欧州特許第０４１２３９７号明細書または欧州特許出願公開第１３０６４５４号明細書により公知であり、これらは合金の化学組成に関して本開示の一部とする。
ＭＣｒＡｌＸ上になお設けておくことのできる断熱層は例えばＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3‐ＺｒＯ2からなる。すなわち断熱層は酸化イットリウムおよび／または酸化カルシウムおよび／または酸化マグネシウムによって部分的にせよまたは完全にせよ安定化されていない。例えば電子ビーム蒸着（ＥＢ‐ＰＶＤ）等の好適な被覆法によって断熱層内に柱状粒が生成される。
静翼１３０は、タービン１０８の内部ケーシング１３８に向き合う静翼脚部（ここには図示せず）と静翼脚部とは反対側の静翼頭部とを有する。静翼頭部はロータ１０３に向き合い、ステータ１４３の固着リング１４０に固定されている。
１ 粒子
４ 外被
７ コア
１０ 層系
１３ 基材
１６、１９ 層
２５ （コア）表面
２８ （外被）表面
３１ （基材）表面
３４ （層）表面
３７ （基材）領域
４０ 酸化物保護層
１００ タービン
１０１ 軸
１０２ 回転軸線
１０３ ロータ
１０４ 吸込ケーシング
１０５ 圧縮機
１０７ バーナ
１０８ タービン
１０９ 排気ケーシング
１１０ 燃焼室
１１１ 高温ガス通路
１１２ タービン段
１１３ 作動媒体
１１５ 静翼列
１２０ 動翼
１２１ 長手軸線
１２５ 動翼列
１３０ 静翼
１３３ タービンディスク
１３５ 空気
１３８ ケーシング部分
１４０ 固着リング
１４３ ステータ
１５４ 燃焼室空間
１５５ 遮熱要素
１５６ 火炎
１８３ 翼脚部
４００ 固定部位
４０３ 台座
４０６ 翼ブレード
４０９ 流入縁
４１２ 流出縁
４１５ 翼先端
４ 外被
７ コア
１０ 層系
１３ 基材
１６、１９ 層
２５ （コア）表面
２８ （外被）表面
３１ （基材）表面
３４ （層）表面
３７ （基材）領域
４０ 酸化物保護層
１００ タービン
１０１ 軸
１０２ 回転軸線
１０３ ロータ
１０４ 吸込ケーシング
１０５ 圧縮機
１０７ バーナ
１０８ タービン
１０９ 排気ケーシング
１１０ 燃焼室
１１１ 高温ガス通路
１１２ タービン段
１１３ 作動媒体
１１５ 静翼列
１２０ 動翼
１２１ 長手軸線
１２５ 動翼列
１３０ 静翼
１３３ タービンディスク
１３５ 空気
１３８ ケーシング部分
１４０ 固着リング
１４３ ステータ
１５４ 燃焼室空間
１５５ 遮熱要素
１５６ 火炎
１８３ 翼脚部
４００ 固定部位
４０３ 台座
４０６ 翼ブレード
４０９ 流入縁
４１２ 流出縁
４１５ 翼先端
Claims (27)
- 部材（１０、１２０、１３０、１３８、１５５）または層（１６、１９）用のマトリックスであって、このマトリックスを構成するマトリックス材料が粒子（１）を含有しており、この粒子がコア（７）とこのコア（７）の周りの外被（４）とを備えており、前記コア（７）が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記外被（４、４'、４''、４'''）が少なくとも部分的にセラミックスであり、前記マトリックス材料がＭＣｒＡｌＸ型の合金であり、さらに、前記コア（７）の直径が５００ｎｍ以下であり、かつ、前記外被（４）の厚さが前記コア（７）の直径の最高で１／５、即ち、１００ｎｍ以下であることを特徴とするマトリックス。
- 前記コア（７）がアルミニウムとクロムを有することを特徴とする請求項１記載のマトリックス。
- 前記コア（７）がアルミニウム富化合金またはアルミニドであることを特徴とする請求項１記載のマトリックス。
- 前記セラミックスがマトリックスの結晶構造内で可溶であり、またはマトリックス材料内に析出物を形成するのに適しており、前記外被（４）が少なくとも部分的にマトリックス内で溶解できることを特徴とする請求項１記載のマトリックス。
- 前記セラミックスが酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）および／または酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）であることを特徴とする請求項１または４記載のマトリックス。
- 前記外被（４）が多孔質であることを特徴とする請求項１または４記載のマトリックス。
- 前記外被（４）が密度勾配を有し、コア（７）の前記金属の密度が外被（４）の内部から外側の表面（２８）にかけて減少していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のマトリックス。
- 前記コア（７）が粒状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のマトリックス。
- 前記外被（４）が多層（４'、４''、４'''）に構成されていることを特徴とする請求項１、４、６または７記載のマトリックス。
- 前記外被（４）が第１外被（４'）および第２外被（４''）の２つの層（４'、４''）からなることを特徴とする請求項９記載のマトリックス。
- 前記コア（７）がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、コア（７）の周りの前記第１外被（４'）が金属であり、前記第１外被（４'）上の前記第２外被（４''）がセラミックス製であることを特徴とする請求項１０記載のマトリックス。
- 前記コア（７）がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、コア（７）の周りの前記第１外被（４'）がセラミックス製であり、前記第２外被（４''）が金属であることを特徴とする請求項１０記載のマトリックス。
- 前記外被（４）が３つの層（４'、４''、４'''）からなることを特徴とする請求項１、４、６、７または９記載のマトリックス。
- 前記コア（７）がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記第１外被（４'）がセラミックス製であり、前記第２外被（４''）が金属であり、前記外側外被（４'''）がセラミックス製であることを特徴とする請求項１３記載のマトリックス。
- 前記コア（７）がアルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記第１外被（４'）が金属であり、前記第２外被（４''）が金属であり、前記外側外被（４'''）がセラミックス製であることを特徴とする請求項１３記載のマトリックス。
- 前記コア（７）の金属、即ちアルミニウム又はアルミニウム合金が前記外被（４'、４''、４'''）の少なくとも１つの金属に一致していることを特徴とする請求項１１、１２、１４または１５記載のマトリックス。
- 前記層（４'、４''）の層厚が異なる厚さに形成されていることを特徴とする請求項９乃至１６のいずれか１つに記載のマトリックス。
- 少なくとも１つの外被（４'、４''、４'''）がセラミックスであることを特徴とする請求項１、９または１３記載のマトリックス。
- １つの外被（４'、４''、４'''）のみがセラミックスであることを特徴とする請求項１、９または１３記載のマトリックス。
- 層系であって、基材（１３）または前記少なくとも１つの層（１６）を有し、この層が前記基材（１３）上に配置されており、前記基材（１３）または前記層（１６）が請求項１乃至１９のいずれか１つに記載のマトリックスを有する層系。
- 前記層（１６）上に他の層（１９）が配置されていることを特徴とする請求項２０記載の層系。
- 前記層（１６）または前記基材（１３）の内部に粒子（１）の密度勾配が存在することを特徴とする請求項２０または２１記載の層系。
- 前記基材（１３）のみが請求項１乃至１９のいずれか１つに記載のマトリックスを有することを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか１つに記載の層系。
- 前記層（１６）のみが請求項１乃至１９のいずれか１つに記載のマトリックスを有することを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか１つに記載の層系。
- 前記基材（１３）がコバルト系、ニッケル系または鉄系超合金であり、この超合金上にＭＣｒＡｌＸからなるマトリックスを有する層（１６）が被着されており、この層上に、酸化ジルコニウム材料からなるセラミックス断熱層が設けられていることを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれか１つに記載の層系。
- 前記層系（１０）が部材用、タービンの遮熱要素（１５５）またはケーシング部分（１３８）用に使用されることを特徴とする請求項２０乃至２５のいずれか１つに記載の層系。
- 前記層系（１０）がガスタービン（１００）の圧縮機翼用に使用されることを特徴とする請求項２６記載の層系。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP05007093.7 | 2005-03-13 | ||
| EP05007093A EP1707650A1 (de) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Matrix und Schichtsystem |
| PCT/EP2006/050506 WO2006103127A1 (de) | 2005-03-31 | 2006-01-30 | Matrix und schichtsystem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008537581A JP2008537581A (ja) | 2008-09-18 |
| JP5147682B2 true JP5147682B2 (ja) | 2013-02-20 |
Family
ID=34979524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008503454A Expired - Fee Related JP5147682B2 (ja) | 2005-03-31 | 2006-01-30 | マトリックスおよび層系 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090202814A1 (ja) |
| EP (2) | EP1707650A1 (ja) |
| JP (1) | JP5147682B2 (ja) |
| KR (1) | KR20070118169A (ja) |
| CN (1) | CN101133188B (ja) |
| RU (1) | RU2395624C2 (ja) |
| WO (1) | WO2006103127A1 (ja) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070248457A1 (en) * | 2006-04-25 | 2007-10-25 | General Electric Company | Rub coating for gas turbine engine compressors |
| DE102006026207A1 (de) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Siemens Ag | Bauteil für eine thermische Beanspruchung, insbesondere Turbinenschaufel |
| EP2061613A1 (de) * | 2006-09-14 | 2009-05-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum herstellen einer partikel enthaltenden nutzschicht und funktionselement mit einer solchen schicht |
| US8118556B2 (en) * | 2007-01-31 | 2012-02-21 | Caterpillar Inc. | Compressor wheel for a turbocharger system |
| DE102007046386B3 (de) * | 2007-09-21 | 2008-10-02 | Siemens Ag | Verfahren zur Reparatur eines Bauteils durch Beschichten |
| US20100061847A1 (en) * | 2008-09-09 | 2010-03-11 | General Electric Company | Steam turbine part including ceramic matrix composite (cmc) |
| JP5395574B2 (ja) | 2008-11-27 | 2014-01-22 | 株式会社東芝 | 蒸気機器 |
| DE102009010110B4 (de) * | 2009-02-21 | 2014-08-28 | MTU Aero Engines AG | Erosionsschutz-Beschichtungssystem für Gasturbinenbauteile |
| EP2481088B1 (en) | 2009-09-23 | 2019-03-20 | Crystalplex Corporation | Passivated nanoparticles |
| US8268134B2 (en) * | 2010-05-21 | 2012-09-18 | General Electric Company | System for protecting turbine engine surfaces from corrosion |
| DE102010022593A1 (de) * | 2010-05-31 | 2011-12-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Kaltgasspritzen einer Schicht mit einer metallischen Gefügephase und einer Gefügephase aus Kunststoff, Bauteil mit einer solchen Schicht sowie Verwendungen dieses Bauteils |
| CH704833A1 (de) * | 2011-04-04 | 2012-10-15 | Alstom Technology Ltd | Komponente für eine Turbomaschine und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Komponente. |
| US20140339497A1 (en) * | 2011-06-20 | 2014-11-20 | Crystalplex Corporation | Stabilized nanocrystals |
| WO2013014213A2 (de) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | Eckart Gmbh | Verfahren zur substratbeschichtung und verwendung additivversehener, pulverförmiger beschichtungsmaterialien in derartigen verfahren |
| DE102011052120A1 (de) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | Eckart Gmbh | Verwendung speziell belegter, pulverförmiger Beschichtungsmaterialien und Beschichtungsverfahren unter Einsatz derartiger Beschichtungsmaterialien |
| DE102011052118A1 (de) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | Eckart Gmbh | Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf einem Substrat, Beschichtung und Verwendung von Partikeln |
| WO2013021922A1 (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | 旭硝子株式会社 | ガラスセラミックス体、発光素子搭載用基板、および発光装置 |
| US20130082446A1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | General Electric Company | Method of repairing rotating machine components |
| EP2781616A1 (en) | 2013-03-19 | 2014-09-24 | ALSTOM Technology Ltd | Method for coating a component of a turbomachine and coated component for a turbomachine |
| JP6392027B2 (ja) * | 2013-08-30 | 2018-09-19 | 株式会社東芝 | タービン翼 |
| ITCO20130067A1 (it) | 2013-12-17 | 2015-06-18 | Nuovo Pignone Srl | Girante con elementi di protezione e compressore centrifugo |
| US10378450B2 (en) * | 2014-05-27 | 2019-08-13 | United Technologies Corporation | Chemistry based methods of manufacture for MAXMET composite powders |
| EP3971262B1 (en) | 2014-05-29 | 2024-04-24 | Tectus Corporation | Dispersion system for quantum dots |
| EP3029113B1 (en) * | 2014-12-05 | 2018-03-07 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Abrasive coated substrate and method for manufacturing thereof |
| DE102016002630A1 (de) * | 2016-03-07 | 2017-09-07 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Haftvermittlerschicht zur Anbindung einer Hochtemperaturschutzschicht auf einem Substrat, sowie Verfahren zur Herstellung derselben |
| CN105779978A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-07-20 | 江苏固格澜栅防护设施有限公司 | 金属防护栏及制备方法 |
| CN105779998A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-07-20 | 江苏固格澜栅防护设施有限公司 | 表面覆有ZrO2涂层的防护栏及其制备方法 |
| JP7175265B2 (ja) | 2016-05-19 | 2022-11-18 | クリスタルプレックス コーポレーション | カドミウムフリー量子ドット、調整可能な量子ドット、量子ドット含有ポリマー、それらを含有する物品、フィルム、および３ｄ構造ならびにそれらの作製および使用方法 |
| US11130191B2 (en) * | 2016-07-22 | 2021-09-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method of manufacturing metal articles |
| US20180179623A1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | GM Global Technology Operations LLC | Thermal spray deposition of hollow microspheres |
| WO2018160195A1 (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Protective oxide coating for a thermal barrier coating formed from particles having a metal oxide core and an oxidizable metal shell |
| CN110636998A (zh) * | 2017-03-14 | 2019-12-31 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 多孔陶瓷颗粒及形成多孔陶瓷颗粒的方法 |
| US11319819B2 (en) * | 2017-05-30 | 2022-05-03 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Turbine blade with squealer tip and densified oxide dispersion strengthened layer |
| CN109209528A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-15 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种氦气轮机机匣结构 |
| CN111816856B (zh) * | 2020-07-21 | 2022-08-26 | 深圳先进技术研究院 | 复合材料及其制备方法和负极 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4537632A (en) | 1983-10-19 | 1985-08-27 | Sermatech International, Inc. | Spherical aluminum particles in coatings |
| US4744725A (en) * | 1984-06-25 | 1988-05-17 | United Technologies Corporation | Abrasive surfaced article for high temperature service |
| US4741973A (en) * | 1986-12-15 | 1988-05-03 | United Technologies Corporation | Silicon carbide abrasive particles having multilayered coating |
| JPH01287242A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-17 | Hitachi Ltd | 表面改質部品およびその製法 |
| US4854196A (en) * | 1988-05-25 | 1989-08-08 | General Electric Company | Method of forming turbine blades with abradable tips |
| JPH0819535B2 (ja) | 1989-08-17 | 1996-02-28 | トーカロ株式会社 | 高温熱処理炉用ロールおよびその製造方法 |
| DE19521323A1 (de) * | 1995-06-12 | 1996-12-19 | Abb Management Ag | Teil mit einer galvanisch aufgebrachten Beschichtung und Verfahren zur Herstellung von galvanischen Schichten |
| JPH1025578A (ja) * | 1996-07-10 | 1998-01-27 | Toshiba Corp | 耐熱部材およびその製造方法 |
| JPH1088368A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-07 | Toshiba Corp | 遮熱コーティング部材およびその作製方法 |
| JPH10195547A (ja) * | 1997-01-08 | 1998-07-28 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗性、耐ビルドアップ性に優れたハースロールおよびその製造方法 |
| US5968240A (en) | 1997-08-19 | 1999-10-19 | Sermatech International Inc. | Phosphate bonding composition |
| US5863668A (en) * | 1997-10-29 | 1999-01-26 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Controlled thermal expansion coat for thermal barrier coatings |
| US6168874B1 (en) * | 1998-02-02 | 2001-01-02 | General Electric Company | Diffusion aluminide bond coat for a thermal barrier coating system and method therefor |
| US6074464A (en) | 1998-02-03 | 2000-06-13 | Sermatech International, Inc. | Phosphate bonded aluminum coatings |
| US6224657B1 (en) | 1998-10-13 | 2001-05-01 | Sermatech International, Inc. | Hexavalent chromium-free phosphate-bonded coatings |
| US6455167B1 (en) * | 1999-07-02 | 2002-09-24 | General Electric Company | Coating system utilizing an oxide diffusion barrier for improved performance and repair capability |
| US6372299B1 (en) * | 1999-09-28 | 2002-04-16 | General Electric Company | Method for improving the oxidation-resistance of metal substrates coated with thermal barrier coatings |
| US6368394B1 (en) | 1999-10-18 | 2002-04-09 | Sermatech International, Inc. | Chromate-free phosphate bonding composition |
| JP2003162962A (ja) * | 1999-12-21 | 2003-06-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 |
| EP1263691B1 (de) * | 2000-03-13 | 2004-12-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Keramikmasse, verfahren zur herstellung der keramikmasse und verwendung der keramikmasse |
| US6346134B1 (en) * | 2000-03-27 | 2002-02-12 | Sulzer Metco (Us) Inc. | Superalloy HVOF powders with improved high temperature oxidation, corrosion and creep resistance |
| US6635362B2 (en) * | 2001-02-16 | 2003-10-21 | Xiaoci Maggie Zheng | High temperature coatings for gas turbines |
| EP1247941A1 (de) | 2001-04-03 | 2002-10-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Gasturbinenschaufel |
| JP2003266588A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-09-24 | Chubu Electric Power Co Inc | 耐久性遮熱コーティング部材及びその製造方法 |
| US6998151B2 (en) * | 2002-05-10 | 2006-02-14 | General Electric Company | Method for applying a NiAl based coating by an electroplating technique |
| EP1524327A1 (de) * | 2003-10-15 | 2005-04-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Schicht mit intrakristallinen Einlagerungen |
-
2005
- 2005-03-31 EP EP05007093A patent/EP1707650A1/de not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-01-30 JP JP2008503454A patent/JP5147682B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-01-30 RU RU2007140252/02A patent/RU2395624C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-01-30 EP EP06707885.7A patent/EP1866459B1/de not_active Not-in-force
- 2006-01-30 WO PCT/EP2006/050506 patent/WO2006103127A1/de active Application Filing
- 2006-01-30 KR KR1020077025295A patent/KR20070118169A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-01-30 US US11/887,290 patent/US20090202814A1/en not_active Abandoned
- 2006-01-30 CN CN2006800067289A patent/CN101133188B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007140252A (ru) | 2009-05-10 |
| WO2006103127A1 (de) | 2006-10-05 |
| RU2395624C2 (ru) | 2010-07-27 |
| EP1866459A1 (de) | 2007-12-19 |
| EP1707650A1 (de) | 2006-10-04 |
| CN101133188B (zh) | 2011-12-14 |
| CN101133188A (zh) | 2008-02-27 |
| EP1866459B1 (de) | 2014-01-01 |
| KR20070118169A (ko) | 2007-12-13 |
| JP2008537581A (ja) | 2008-09-18 |
| US20090202814A1 (en) | 2009-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5147682B2 (ja) | マトリックスおよび層系 | |
| US7744351B2 (en) | Material composition for producing a coating for a component made from a metallic base material, and coated metallic component | |
| JP4994395B2 (ja) | ２つのパイロクロア相を含有する層組織 | |
| EP2002030B1 (en) | Layered thermal barrier coating with a high porosity, and a component | |
| RU2388845C2 (ru) | Многослойная система тепловой защиты с фазой пирохлора | |
| JP5632017B2 (ja) | ナノ及びマイクロ構造化セラミック断熱コーティング | |
| JP5294689B2 (ja) | パイロクロア相と酸化物とを有するセラミック粉末、セラミック層及び層組織 | |
| JP5553485B2 (ja) | ２つのパイロクロア相と酸化物とを有するセラミック粉末、セラミック層及び層組織 | |
| JP2009517241A (ja) | ガドリニウム混晶パイロクロア相を有する層組織 | |
| JP2006281783A (ja) | 層組織 | |
| JP5653421B2 (ja) | ＭＣｒＡｌＸ層およびクロムリッチ層を含む層状コーティングシステムならびにその製造方法 | |
| JP2010241610A (ja) | ガドリニウム混晶パイロクロア相と酸化物とを有するセラミック粉末、セラミック層及び層組織 | |
| JPH09296702A (ja) | 断熱被覆製品並びに被覆法 | |
| JP2010241611A6 (ja) | パイロクロア相と酸化物とを有するセラミック粉末、セラミック層及び層組織 | |
| KR20110119800A (ko) | 파이로클로르 상을 갖는 2층의 다공성 층 시스템 | |
| CN102933734A (zh) | 合金、保护层和构件 | |
| RU2412277C2 (ru) | Матрица и слоистая система с нестехиометрическими частицами | |
| KR20070099675A (ko) | 고온에서의 부식 및 산화에 대해 부품을 보호하기 위한조성을 갖는 합금, 이러한 합금으로 이루어진 보호층, 및이러한 보호층을 갖춘 부품 | |
| US6521053B1 (en) | In-situ formation of a protective coating on a substrate | |
| JP5647762B2 (ja) | パイロクロア相と二次酸化物とを有する外側セラミック層を含有してなる層組織 | |
| CN103298607A (zh) | 合金、保护层和构件 | |
| JP2010242109A6 (ja) | パイロクロア相と酸化物とを有する２層層組織 | |
| KR20200084909A (ko) | 합금, 보호층 및 부품 | |
| US7998600B2 (en) | Dry composition, its use, layer system and coating process | |
| US20080138648A1 (en) | Layer system with blocking layer, and production process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100629 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100927 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20100927 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110208 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110422 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111018 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20120117 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20120124 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120619 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120913 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121030 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121127 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151207 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |