例中，所述分子式為MxVyOz的難熔金屬釩酸鹽選自:CeVO4、LaVO4、YVO4、GdVO4以及它們的組合。
[0038]所述發(fā)動機元件的基體通常是以耐高溫材料，如超合金材料和含硅材料等制成的。超合金材料的例子包括鎳基、鈷基和鐵基合金，含硅材料的例子包括這些在一個金屬或非金屬基質中具有分散的碳化硅、碳化硅、金屬硅化物、和/或硅強化材料的，以及這些具有碳化硅、碳化硅和/或含硅基質的材料，尤其是以碳化硅、碳化硅、金屬硅化物(例如，鈮硅化合物和鑰硅化物)和/或硅為基質和增強體的成分材料(例如，陶瓷基復合材料)。盡管本申請是結合燃氣渦輪發(fā)動機元件對本發(fā)明的優(yōu)勢進行描述的，但本發(fā)明的構思和內容普遍適用于基體和/或涂層系統(tǒng)易受熔融鹽腐蝕的任何元件。
[0039]在一些實施例中，對于用于高溫環(huán)境，比如高于1000°C的環(huán)境中的發(fā)動機元件，其基體上通常有熱障涂層來增強其耐高溫性能，對于這類發(fā)動機元件，所述耐腐蝕層可直接涂覆在所述熱障涂層上。典型地，所述熱障涂層包括隔熱材料，其沉積在環(huán)境防護黏合層(environmentally-protective bond coating)上形成以一個涂層系統(tǒng),稱為熱障涂層系統(tǒng)，其中所述環(huán)境防護黏合層是用來在所述隔熱材料和發(fā)動機元件的基體之間獲得更好的黏合效果的。所述耐腐蝕層可直接涂覆于所述熱障涂層系統(tǒng)之上，也即，直接涂覆于所述隔熱材料層之上。一種廣泛使用的隔熱材料是氧化乾穩(wěn)定氧化錯(yttria-stabiIizedzirconia，YSZ)。一種廣泛使用的黏合層材料包括分子式為RCrAlE的物質，其中R為鐵、鈷和/或鎳，E為釔、稀土金屬和/或其他活性金屬。
[0040]在一個具體的實施例中，如圖1所示,一種燃氣渦輪發(fā)動機元件100包括基體102、熱障涂層系統(tǒng)104、以及一種如上所述的包括分子式為MxVyOz的難熔金屬釩酸鹽的耐腐蝕層106。所述熱障涂層系統(tǒng)104包括形成于所述基體102上的黏合層108、在該黏合層108上的熱生長氧化物(thermally grown oxide, TG0)層110、以及沉積于所述TGO層110上作為熱障涂層的YSZ層112。在一個具體的實施例中，所述熱生長氧化物層包括Al2O315有了所述黏合層108，所述YSZ層112和TGO層110可以牢牢附著于發(fā)動機元件的基體102上。所述YSZ層112的厚度可在約100微米到1150微米的范圍內。所述耐腐蝕層106是直接涂覆于熱障涂層系統(tǒng)104上，即直接涂覆于YSZ層112上的。該耐腐蝕層106可保護其下的熱障涂層系統(tǒng)和基體，防止它們被熔融鹽雜質熱腐蝕。
[0041]在一些實施例中，對于用于溫度相對較低，如在800°C到1000°C，的環(huán)境中時，在發(fā)動機元件的基體上可能不需要熱防護層系統(tǒng)，因而所述耐腐蝕層可直接涂覆于所述基體上。特別地，在一些實施例中，可在耐腐蝕層和發(fā)動機元件的基體之間增加一個黏合層來增加粘接性能，這樣，所述耐腐蝕層是隔著所述黏合層涂覆在所述基體上。在一個具體的實施例中，所述耐腐蝕層和所述基體之間的黏合層包括鋁化物。
[0042]比如，在一個具體的實施例中，如圖2所示，一種發(fā)動機元件200包括基體202和一種如前所述的耐腐蝕層206，其直接附著于所述基體202上。在另一個具體的實施例中，如圖3所示，一種發(fā)動機元件300包括基體302和一種如前所述的耐腐蝕層306，其隔著黏合層304附著于所述基體202上，所述黏合層304可增強所述耐腐蝕層306和基體302之間的粘接力。
[0043]在一些實施例中，在使用過程中發(fā)動機元件的不同部位可能面對不同的處理環(huán)境或條件，在這樣的情況下，可在發(fā)動機元件的不同部位選擇覆蓋或不覆蓋熱障涂層系統(tǒng)，這取決于其所面對的環(huán)境。在元件的不同部位，耐腐蝕層可分別與熱障涂層系統(tǒng)和基體(或其它中間層)接觸。比如，在一個具體的實施例中，一種發(fā)動機元件包括一個具有第一部分和第二部分的基體，其中第一部分上有熱障涂層系統(tǒng)，第二部分上沒有熱障涂層系統(tǒng)。所述元件的耐腐蝕層的第一部分直接涂覆于所述覆蓋在基體第一部分的熱障涂層系統(tǒng)上，第二部分隔著黏合層涂覆于基體的第二部分上，其中該黏合層有助于將所述耐腐蝕層更好地附著于所述基體的第二部分。此外，所述耐腐蝕層可進一步包括第三部分，其直接涂覆于元件基體上，而不在該部分和基體之間設置熱障涂層系統(tǒng)或其它中間層。
[0044]在如前所述的實施例中，所述耐腐蝕層可能通過選自以下方法中的一種進行涂覆:熱噴涂、冷噴涂、溶膠凝膠、物理氣相沉積、化學氣相沉積、涂漿法、濺射法、以及它們的組合。所述耐腐蝕層的厚度可在約I微米到約300微米的范圍，或更進一步地，在約50微米到約200微米的范圍。
[0045]實例
[0046]在本實例中，首先，制備用來形成所述耐腐蝕層的涂層材料，然后，將其用于耐腐蝕試驗，在該試驗中，將所述制備好的材料與不同的鹽或如NaV03、Na2S04和V2O5等氧化物進行混合來測試其耐腐蝕性能。
[0047]合成:
[0048]所述涂層材料是將金屬氧化物和NH4VO3 (或氧化釩)按照所需比例混合后合成的，所述混合后的材料經過研磨后在1000-130(TC的溫度下加熱約5-24小時，以形成晶體粉末。然后用X射線衍射的方法對所述粉末進行分析，以確定物相。
[0049]耐腐蝕測試:
[0050]將前述粉末與鹽或NaVO3, Na2SO4, V2O5等氧化物按照從6:1到2:1的重量比混合，然后在800-92(TC加熱約1-3小時。然后將所述粉末用去離子水清洗，再將其干燥，進行X射線衍射檢測分析。結果顯示，在X射線衍射檢測的樣品中無新相生成，表明所述粉末是耐混合物中的鹽或氧化物的腐蝕的。
[0051]雖然結合特定的實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本領域的技術人員可以理解，對本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構思和范圍內的所有這些修改和變型。
【主權項】
1.一種發(fā)動機元件，包括: 用耐高溫材料制成的基體；以及 包含分子式為MxVyOz的難熔金屬f凡酸鹽的耐腐蝕層，其中M選自:堿土金屬、IV族和V族過渡金屬、稀土金屬、以及它們的組合,其中z=x+2.5y, z=l.5x+2.5y, z=2x+2.5y或z=2.5x+2.5y。
2.一種如權利要求1所述的發(fā)動機元件，其進一步包括熱障涂層系統(tǒng)，位于所述基體和至少一部分所述耐腐蝕層之間，該至少一部分耐腐蝕層是直接附著在所述熱障涂層系統(tǒng)上的。
3.—種如權利要求2所述的發(fā)動機元件，其中，所述熱障涂層系統(tǒng)包括厚度在100微米到1150微米之間的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯層、以及位于所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯層和所述基體之間的第一黏合層。
4.一種如權利要求3所述的發(fā)動機元件，其中，所述熱障涂層系統(tǒng)進一步包括位于所述第一黏合層和所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯層之間的熱生長氧化物層。
5.一種如權利要求1-4中任一項所述的發(fā)動機元件，其進一步包括第二黏合層，其位于所述基體和至少一部分所述耐腐蝕層之間，該至少一部分耐腐蝕層附著在所述第二黏合層上，所述第二黏合層在所述基體和所述至少一部分耐腐蝕層之間提供粘接力。
6.如權利要求1-4中任一項所述的發(fā)動機元件，其中，所述耐腐蝕層至少有一部分是直接附著在所述基體上的。
7.—種制造發(fā)動機元件的方法，其包括: 用耐高溫材料制成一個基體； 在該基體上形成耐腐蝕層，該耐腐蝕層包含分子式為MxVyOz的難熔金屬釩酸鹽，其中M選自:堿土金屬、IV族和V族過渡金屬、稀土金屬、以及它們的組合，其中z=x+2.5y，z=l.5x+2.5y, z=2x+2.5y 或 z=2.5x+2.5y。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述在基體上形成耐腐蝕層的步驟包括: 在所述基體的至少一部分上提供熱障涂層；以及 直接在所述熱障涂層上涂覆所述耐腐蝕層的至少一部分。
9.一種如權利要求7或8所述的方法，其中，所述在基體上形成耐腐蝕層的步驟包括: 在所述基體的至少一部分上提供第二黏合層；以及 在所述第二黏合層上直接形成至少一部分的所述耐腐蝕層。
10.一種如權利要求7或8所述的方法，其中，所述在基體上形成耐腐蝕層的步驟包括: 在所述基體的至少一部分上直接形成至少一部分的所述耐腐蝕層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及以耐腐蝕層保護的元件及制造該元件的方法，其中的一種燃氣輪機發(fā)動機元件，包括用耐高溫材料制成的基體和耐腐蝕層。所述耐腐蝕層包含分子式為MxVyOz的難熔金屬釩酸鹽，其中M選自堿土金屬、IV族和V族過渡金屬、稀土金屬、以及它們的組合，其中z=x+2.5y，z=1.5x+2.5y，z=2x+2.5y或z=2.5x+2.5y。
【IPC分類】F01D5-28, C23C30-00
【公開號】CN104562006
【申請?zhí)枴緾N201310513463
【發(fā)明人】王麗敏, 鐘大龍, 周宏 , 勞倫斯·B·庫爾, 張利明, 克里斯多夫·E·湯普森
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月25日
【公告號】DE102014115032A1, US20150118485