具有双层的MCrAlX金属层的层系统的制作方法
【专利摘要】一种具有高的铬含量的已知的保护层和附加的硅形成脆性相，所述脆性相在使用期间在受碳影响的情况下附加地脆化。根据本发明的保护层具有两件式的金属层，所述两件式的金属层仅在外部是包含钽的。
【专利说明】具有双层的MCrAIX金属层的层系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于尤其在高温下保护构件免受腐蚀和/或氧化的保护层。
【背景技术】
[0002]用于金属构件的、应提高其抗腐蚀性和/或抗氧化性的保护层在现有技术中是广泛已知的。大部分所述保护层以总称MCrAlX已知，其中M代表选自包括铁、钴和镍的组中的至少一种元素，并且其它主要组成成分是铬、铝和钇。
[0003]这种类型的典型的覆层从美国专利文献4，005，989和4，034，142中已知。也已知的是将铼(Re)添加至NiCoCrAH合金中。
[0004]在固定式燃气轮机和飞机发动机中提高进气温度的努力对燃气轮机的专业领域具有重大意义，因为进气温度是用于可借助燃气轮机实现的热力学效率的重要的特定参数。通过将专门研发的合金用作用于如导向叶片和转子叶片的要高热负荷的构件的基本材料，尤其是通过使用单晶超合金作为基本材料，进气温度可以明显高于1000°c。目前，现有技术在固定式燃气轮机中允许950°c和更高的进气温度以及在飞机发动机的燃气轮机中允许1100°C和更高的进气温度。
[0005]用于借助单晶基底构造就其而言能够复杂地构成的涡轮叶片的示例从W091/01433A1 中得出。
[0006]而用于闻负荷构件的目如研发的基本材料的物理负荷能力在可能进一步提闻进气温度方面不存在任何大的问题，为了实现足够的抗氧化性和抗腐蚀性必须采用保护层。除保护层在1000°c数量级的温度下能够预期由烟气(Rauchgasen)引起侵蚀的情况下存在足够的化学稳定性之外，保护层也必须具有足够良好的机械特性，尤其是在保护层和基本材料之间的机械的相互作用方面具有足够良好的机械特性。尤其地，保护层必须是具有足够延展性的，以便能够跟随基本材料的可能的变形并且不会撕裂，因为以该方式可能会为氧化和腐蚀提供侵蚀点。
【发明内容】
[0007]与此相应地，本发明基于的目的是，提出一种合金和一种保护层，所述合金和保护层具有在腐蚀和氧化方面的良好的耐高温性、具有良好的持久稳定性并且所述合金和保护层此外尤其好地匹配于尤其在高温下在燃气轮机中可预期的机械应力。
[0008]所述目的通过一种层系统来实现，
[0009]所述层系统至少具有:
[0010]基底，
[0011]至少双层的金属层，所述金属层由至少一个第一下部的层和在下部的层上的第二上部的层构成，
[0012]其中下部的层具有MCrAlX合金，不具有钽(Ta)并且不具有硅(Si)并且不具有铁(Fe)，
[0013]尤其是至少包含下述元素，
[0014]更尤其是由下述元素构成:
[0015](以重量百分比为单位说明):
[0016]22% 至 26% 的钴(Co )，
[0017]12% 至 16% 的铬(Cr)，
[0018]10% 至 12% 的铝(Al)，
[0019]0.2% 至 0.6% 的镍，
[0020]尤其其余是镍，
[0021]其中第二层具有MCrAlX合金，或者具有钽(Ta)和/或铁(Fe)或者具有Y和Y’相并且可选地具有β相，
[0022]X是可选的并且是包括钪、铼和稀土元素的组中的元素中的至少一种元素，尤其是钇(Y)。
[0023]其它的优点通过下述方式来实现:
[0024]?下部的层(7 )的合金包含24%至26%的钴(Co );
[0025]籲下部的层(7)的合金具有22%至23.5%的钴(Co)；
[0026]?下部的层(7)包含15%至16%的铬(Cr)；
[0027]?下部的层(7)包含12%至14%的铬(Cr)；
[0028]?下部的层(7)包含0.3%至0.5%的钇(Y);
[0029]?下部的层的合金由钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钇(Y)和镍(Ni)构成；
[0030]?钽(Ta)在上部的层的合金中的含量位于0.1重量％和7.0重量％之间、尤其是
≥I重量％ ；
[0031]?钽(Ta)在上部的层的合金中的份额为至少2.0重量％、尤其是位于3.0重量％和6.0重量%之间；
[0032]?钽(Ta)在上部的层的合金中的份额位于4重量％和8重量％之间、尤其是位于5重量％和7重量％之间、更尤其是6重量％ ；
[0033]?钴(Co)在上部的层的合金中的含量为至少I重量％ ；
[0034]?上部的层的合金具有至少I重量％的铬(Cr)；
[0035]?上部的层(10)的合金具有15重量％至16重量％的铬(Cr)、尤其是15.5重量％的Cr ；
[0036]?下部的层的合金不具有铼(Re );
[0037]?铝(Al)在上部的层的合金中的含量位于5重量％和15重量％之间、尤其是位于8重量％和12重量％之间；
[0038]?铝(Al)在上部的层(10)的合金中的含量位于10.5重量％和12重量％之间、尤其是11.5重量％ ；
[0039]?上部的层的合金不具有铼(Re);
[0040]?对于金属层的合金适用的是:
[0041 ]不包含锆(Zr )和/或
[0042]不包含钛(Ti )和/或[0043]不包含镓(Ga)和/或
[0044]不包含锗(Ge);
[0045]?下部的层的和/或上部的层的合金不包含硅(Si)；
[0046]?上部的层的合金位于22重量％和26重量％之间、尤其是位于24重量％和26重量％之间；
[0047]?上部的层(10)的合金具有至少I重量％的铬(Cr)；
[0048]?上部的层的合金是镍基的；
[0049]?下部的层的合金是镍基的；
[0050]?上部的层具有Y相、Y ’相并且可选地具有β相，尤其是也具有β相；
[0051]?上部的层的合金具有至少I重量％的铝(Al)；
[0052]?上部的层(10)的合金具有至少0.1重量％的钇(Y)、尤其是0.3重量％的钇、尤其是位于0.1重量％和0.7重量％之间的钇；
[0053]?钴(Co)在上部的层的合金中的含量位于15重量％和30重量％之间、尤其是位于18重量％和27重量％之间、更尤其是位于21重量％和24重量％之间；
[0054]?铬(Cr)在上部的 层的合金中的含量位于12重量％和22重量％之间、尤其是位于15重量％和19重量％之间；
[0055]?上部的层的包含β相，尤其是至少5体积％的β相；
[0056]?上部的层具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)和可选的钇(Y)构成的合金，尤其是由所述合金构成；
[0057]?上部的层具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)、铁(Fe)和可选的钇(Y)构成的合金，尤其是由所述合金构成；
[0058]?上部的层具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)和钇(Y)构成的合金，尤其是由所述合金构成；
[0059]?上部的层具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)、铁(Fe)和钇(Y)构成的合金，尤其是由所述合金构成；
[0060]?层(7，10)的合金不具有铁(Fe);
[0061]?铁(Fe)在上部的层的合金中的份额位于0.5重量％和5.0重量％之间、尤其是位于1.0重量％和4.0重量％之间并且更尤其是2.7重量％ ；
[0062]?铬(Cr)在上部的层的合金中的含量位于12重量％和16重量％之间、尤其是
14.4重量% ；
[0063]?铝(Al)在上部的层的合金中的份额位于7重量％和8重量％之间、尤其是7.75
重量%
[0064]?铼(Re)在上部的层的合金中的份额位于0.1重量％至2重量％ ；
[0065]?钽(Ta)在上部的层的合金中的含量位于5重量％和6.8重量％之间；
[0066]?金属层的合金不包含钼(Pt);
[0067]?钴(Co)在上部的层的合金中的含量位于11重量％和14.5重量％之间；
[0068]?铬(Cr)在上部的层的合金中的含量位于14重量％和16重量％之间；
[0069]?铝(Al)在上部的层的合金中的含量位于9重量％和13重量％之间；
[0070]?钇(Y)在上部的层的合金中的含量位于0.1重量％和0.7重量％之间；[0071]?上部的层的合金具有位于4重量％和7.5重量％之间的、尤其是位于3.0重量％和6.0重量%之间的钽(Ta)；
[0072]?钽(Ta)在上部的层的合金中的含量位于3.5重量％和5.5重量％之间、尤其是
4.5重量%
[0073]?钴(Co)在上部的层的合金中的含量位于21重量％和25重量％之间、尤其是位于22重量％和23.5重量％之间、更尤其是23重量％ ；
[0074]?铬(Cr)在上部的层的合金中的含量位于18重量％和22重量％之间；
[0075]?上部的层不具有钇(Y)
[0076]?铝(Al)在上部的层的合金中的含量位于8重量％和12重量％之间；
[0077]?钇(Y)在上部的层的合金中的含量位于0.1重量％和0.7重量％之间；
[0078]?钇在上部的层的合金中的含量位于0.2重量％和0.6重量％之间、尤其是位于0.3重量％和0.5重量％之间。
[0079]这些在上文中列举的措施能够任意地彼此组合，以便实现其它的优点。
[0080]在从属权利要求中列举了其它有利的措施，所述措施能够以有利的方式和方法任意地彼此组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0081]在下文中详细阐述本发明。
[0082]附图示出:
[0083]图1示出具有保护层的层系统；
[0084]图2示出超合金的组分；
[0085]图3示出燃气轮机；
[0086]图4示出涡轮机叶片；以及
[0087]图5示出燃烧室。
[0088]附图和说明书仅代表本发明的实施例。
【具体实施方式】
[0089]根据本发明，用于在高温下保护具有基底4的构件免受腐蚀和氧化的层系统1、120,130,155 (图1)具有下述组成部分:
[0090]双层的金属层7、10，所述金属层由至少一个第一下部的层和第二上部的层10构成，
[0091]其中下部的层7具有MCrAl合金，不具有钽Ta并且不具有硅(Si)并且不具有铁(Fe)，
[0092]尤其包含下述元素:
[0093](以重量百分比为单位说明)
[0094]22%至26%的、尤其是25%的钴(Co )、
[0095]12%至16%的、尤其是13%的铬(Cr)、
[0096]10%至12%的、尤其是11%的铝(Al)、
[0097]0.2%至0.6%、更尤其是0.3%的镍，[0098]包括钪和稀土元素的组中的至少一种元素、尤其是钇(Y ),
[0099]尤其其余是镍，
[0100]其中第二层10具有MCrAl合金，或者具有钽(Ta)和/或铁(Fe)或者具有Y和Y ’相并且可选地具有β相。
[0101]保护层13在抗腐蚀性良好的情况下具有尤其良好的抗氧化性并且其特征也在于尤其良好的可延展特性，使得所述保护层尤其胜任于在进气温度继续升高的情况下应用在燃气轮机100 (图3)中。
[0102]保护层13具有下部的MCrAlX层7和靠外的层10，所述层10具有带有钽(Ta)和/或铁(Fe)的MCrAlX合金。X是可选的并且优选是钪、稀土族、尤其是钇和/或铼。在下部的层7中能够弃用通常所使用的铼(Re)，以至于不形成脆性的铼相，所述脆性的铼相可能会降低下部的层7的可延展性。
[0103]下部的层7优选是纯的NiCoCrAl层，也就是说不具有钽和/或铁的添加物，其中靠外的层10具有如钽和/或铁的添加物以用于设定用于良好的抗氧化保护的相、相过渡。
[0104]下部的层7在其组分方面优选相对窄地设定并且尤其根据图2匹配于镍或者钴超合金，或者适合于相同的扩展和良好的粘附。所述下部的层的可延展性与靠外的金属层10的可延展性相比表现得明显更高，高至少10%、尤其是20%。
[0105]因此，靠外的层10能够是极其多变地、明显与基底(4)的组分无关地并且根据应用在没有妥协的情况下构成为:高的使用温度(伴随快速的氧化物生长)或平均温度以及长期的抗氧化保 护:
[0106]N1-13Co-15Cr-llAl(4, 5-6) Ta, -0.3Y
[0107]N1-Co-Cr-Al-Fe。
[0108]靠外的层10具有突出的氧化保护，而下部的层具有非常高的韧性从而保护基底4，所述基底因此能够无损地再次重新使用。
[0109]粉末例如通过等离子喷涂来施加(大气等离子喷涂APS、低压等离子喷涂LPPS、真空等离子喷涂VPS……)。同样也能够考虑其它方法(物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD、冷气喷涂，……)。
[0110]所描述的保护层13也作用为用于超合金的增附层。能够将其它的层、尤其是陶瓷的隔热层16施加到所述保护层7上。
[0111]在构件1、120、130中，尤其是根据图2，保护层13有利地涂覆到由镍基的或钴基的超合金构成的基底4上。
[0112]这种类型的组分作为名称为GTD222、IN939、IN6203和Udimet500的浇铸合金已知。在图2中列出构件1、120、130、155的基底4的其它的替选方案。
[0113]构件I上的保护层13的厚度优选地被确定为位于大约ΙΟΟμπι和300μπι之间的数值。
[0114]保护层13尤其适合于保护构件1、120、130、155免受腐蚀和氧化，而构件在材料温度大约为950°C时、在飞机涡轮机的情况下也在大约为1100°C时加载有烟气。
[0115]因此，根据本发明的保护层13尤其胜任于保护燃气轮机100的构件、尤其是导向叶片120、转子叶片130或热屏蔽元件155，所述热屏蔽元件在燃气轮机100的或蒸汽轮机的涡轮机的上游或在其中加载有热的气体。保护层13能够用作覆盖层(保护层是外层)或用作接合层(Bondcoat)(保护层是中间层)。
[0116]图1示出作为构件的层系统I。层系统I具有基底4。基底4能够是金属的和/或陶瓷的。尤其在涡轮机构件中，例如在涡轮机转子叶片120(图4)或涡轮机导向叶片130(图3、4)、热屏蔽元件155 (图5)以及蒸汽轮机的或燃气轮机100 (图3)的其它壳体部件中，基底4具有镍基超合金、钴基超合金，尤其是由上述材料制成。优选地使用镍基超合金。
[0117]在基底4上存在根据本发明的保护层13。优选地，所述保护层13通过等离子喷涂(VPS、LPPS、APSI……)来施加。所述保护层能够用作外层(没有示出)或中间层(图1)。在后一种情况下，在保护层13上存在陶瓷的隔热层16。氧化铝层在运行期间形成在金属层13上和/或在涂覆陶瓷层16时形成。
[0118]能够将保护层13施加到新制成的构件和再处理的构件上。再处理(Refurbishment)意味着，将构件I在其使用之后在必要时与层(隔热层)分开并且例如通过酸处理(酸剥离)来移除腐蚀产物和氧化产物。必要时，还必须修复裂缝。随后能够对所述构件进行再覆层，因为基底4是极其昂贵的。
[0119]图3示例性地示出燃气轮机100的纵向剖面图。燃气轮机100在内部中具有带有轴101的、可围绕旋转轴线102转动地安装的转子103，该转子也称为涡轮机转子。沿着转子103依次为:进气壳体104 ;压缩机105 ;例如环状的燃烧室110，尤其为环形燃烧室，带有多个同轴设置的燃烧器107 ;涡轮机108 ;和排气壳体109。环形燃烧室110与例如环形的热气体通道111连通。在那里例如四个相继设置的涡轮级112形成涡轮机108。
[0120]每个涡轮级112例如由两个叶片环形成。沿工作介质113的流动方向观察，在热气体通道111中，由转子叶片120形成的排125跟随导向叶片排115。
[0121]在此，导向叶片130固定在定子143的内壳体138上，而该排125的转子叶片120例如借助涡轮盘133安装在转子1 03上。发电机或者做功机械(没有示出)耦联在转子103上。
[0122]在燃气轮机100工作期间，压缩机105通过进气壳体104将空气135吸入并且压缩。在压缩机105的涡轮侧端部处提供的压缩空气被引至燃烧器107并且在那里与燃料混合。接着混合物在燃烧室110中燃烧，从而形成工作介质113。工作介质113从那里起沿着热气体通道111流过导向叶片130和转子叶片120。工作介质113在转子叶片120处以传递动量的方式膨胀，使得转子叶片120驱动转子103，并且该转子驱动耦联在其上的做功机械。
[0123]暴露于热工作介质113的构件在燃气轮机100工作期间承受热负荷。除了加衬于环形燃烧室110的热屏蔽元件之外，沿工作介质113的流动方向观察的第一涡轮机级112的导向叶片130和转子叶片120承受最高的热负荷。为了经受住那里存在的温度，能够借助于冷却剂来冷却所述第一涡轮机级的导向叶片和转子叶片。同样，构件的基底能够具有定向结构，也就是说它们是单晶的(SX结构)或仅具有纵向定向的晶粒(DS结构)。例如，铁基超合金、镍基超合金或钴基超合金用作构件的材料，尤其是用作涡轮叶片120、130的和燃烧室 Iio 的构件的材料。例如由 EP1204776Bl、EP1306454、EP1319729Al、W099/67435 或W000/44949已知这样的超合金。
[0124]导向叶片130具有朝向涡轮机108的内壳体138的导向叶片根部(这里没有示出)，以及与导向叶片根部相对置的导向叶片顶部。导向叶片顶部朝向转子103并固定在定子143的固定环140处。
[0125]图4在立体图中示出流体机械的沿着纵轴线121延伸的转子叶片120或导向叶片130。
[0126]所述流体机械能够是飞机的或用于发电的发电厂的燃气轮机、蒸汽轮机或压缩机。
[0127]叶片120、130沿着纵轴线121相继具有:固定区域400、邻接于固定区域的叶片平台403以及叶身406和叶片梢部415。
[0128]作为导向叶片130，叶片130能够在其叶片梢部415处具有另一平台(没有示出)。
[0129]在固定区域400中形成有用于将转子叶片120、130固定在轴或盘(没有示出)上的叶片根部183。叶片根部183例如构成为锤头形。作为揪树形根部或燕尾形根部的其他设计方案是可行的。
[0130]叶片120、130对于流过叶身406的介质具有迎流棱边409和出流棱边412。
[0131]在传统的叶片120、130中，在叶片120、130的所有区域400、403、406中使用例如
实心的金属材料、尤其是超合金。
[0132]例如由EP1204776B1、EP1306454、EP1319729A1、W099/67435 或 W000/44949 已知这样的超合金。
[0133]在这种情况下，叶片120、130能够通过铸造法，也能够借助定向凝固、通过锻造法、通过铣削法或其组合来制造。
[0134]将带有一个或多个单晶结构的工件用作机器的在运行时承受高的机械的、热的和/或化学的负荷的构件。
[0135]这种单晶工件的制造例如通过由熔融物的定向凝固来进行。在此，这涉及一种浇注法，其中液态金属合金凝固为单晶结构、即单晶工件，或者定向凝固。在这种情况下，枝状晶体沿热流定向，并且形成柱状晶体的晶粒结构(柱状地，也就是说在工件的整个长度上分布的晶粒，并且在此根据一般的语言习惯称为定向凝固)，或者形成单晶结构，也就是说整个工件由唯一的晶体构成。在这些方法中，必须避免过渡成球形(多晶的)凝固，因为通过非定向的生长不可避免地构成横向和纵向晶界，所述横向和纵向晶界使定向凝固的或单晶的构件的良好特性不起作用。
[0136]如果一般性地提到定向凝固组织，则是指不具有晶界或最多具有小角度晶界的单晶和确实具有沿纵向方向分布的晶界但不具有横向晶界的柱状晶体结构。第二种所提到的晶体结构也称为定向凝固组织(directionally solidified structures)。由US-PS6, 024, 792 和 EP0892090A1 已知这样的方法。
[0137]叶片120、130同样能够具有根据本发明的抗腐蚀或抗氧化的保护层7。密度优选地是理论密度的95%。在(作为中间层或最外层的)MCrAlX层上形成保护性氧化铝层(TG0=thermal grown oxide layer (热生长氧化层))。
[0138]在MCrAlX上还能够存在隔热层，隔热层优选是最外层并例如由ZrO2J2O3-ZrO2组成，即隔热层通过氧化钇和/或氧化钙和/或氧化镁非稳定、部分稳定或完全稳定。隔热层覆盖整个MCrAlX层。通过例如电子束气相淀积(EB-PVD)的适当的覆层方法在隔热层中产生柱状晶粒。
[0139]其他覆层方法也是可以考虑的，例如大气等离子喷涂(APS)、LPPS (低压等离子喷涂)、VPS (真空等离子喷涂)或CVD (化学气相沉积)。隔热层能够具有多孔的、有微观裂缝或宏观裂缝的晶粒，以达到更好的耐热冲击性。因此，隔热层优选地比MCrAlX层更为多孔。
[0140]叶片120、130能够实施成空心的或实心的。如果要冷却叶片120、130，则叶片为空心的并且必要时还具有薄膜冷却孔418 (由虚线表示)。
[0141]图5示出燃气轮机100的燃烧室110。燃烧室110例如构成为所谓环形燃烧室，其中多个在周向上围绕旋转轴线102设置的燃烧器107通到共同的燃烧室腔154中，所述燃烧器产生火焰156。为此，燃烧室110的整体构成为环形的结构，所述环形的结构围绕旋转轴线102定位。
[0142]为了实现相对高的效率，针对为大约1000°C至1600°C的工作介质M的相对高的温度来设计燃烧室110。为了即使在这些对材料不利的工作参数的情况下也能够实现相对长的工作持续时间，燃烧室壁153在其朝向工作介质M的一侧上设有由热屏蔽元件155形成的内衬。
[0143]由于在燃烧室110的内部中的高温，此外能够为热屏蔽元件155或者为其保持元件设有冷却系统。那么，热屏蔽元件155例如是空心的或者必要时还具有通到燃烧室腔154中的冷却孔(没有示出)。
[0144]每个由合金构成的热屏蔽元件155在工作介质侧配备有尤其耐热的保护层(MCrAlX层和/或陶瓷覆层)或者由耐高温的材料(实心陶瓷石)制成。所述保护层7能够类似涡轮叶片。
[0145]在MCrAlX上还能够存在例如陶瓷的隔热层，并且隔热层例如由Zr02、Y203_Zr02构成，即隔热层通过氧化钇和/或氧化钙和/或氧化镁非稳定、部分稳定或完全稳定。通过例如电子束气相淀积(EB-PVD)的适当的覆层工艺在隔热层中产生柱状晶粒。其他覆层工艺，例如气相等离子喷涂(APS)、LPPS、VPS或CVD也是可行的。隔热层能够具有多孔的、有微观裂缝或宏观裂缝的晶粒，以达到更好的耐热冲击性。
[0146]再处理(Refurbishment)意味着,在使用润轮叶片120、130和热屏蔽元件155之后，必要时必须将保护层从涡轮叶片120、130和热屏蔽元件155上去除(例如通过喷砂)。接着，去除腐蚀层和/或氧化层或腐蚀产物和/或氧化产物。必要时，还修复在涡轮叶片120、130或热屏蔽元件155中的裂缝。然后，进行涡轮叶片120、130和热屏蔽元件155的再覆层以及涡轮叶片120、130或热屏蔽元件155的重新使用。
【权利要求】
1.一种层系统(I)， 至少具有: 基底⑷， 至少双层的金属层(7，10)，所述金属层由至少一个第一下部的层(7)和在所述下部的层(7)上的第二上部的层(10)构成， 其中所述下部的层(7)具有MCrAlX合金，不具有钽(Ta)、并且不具有硅(Si)并且不具有铁(Fe)，尤其至少包含下述元素，更尤其由下述元素构成(以重量百分比为单位来说明):22% 至 26% 的钴(Co)， 12% 至 16% 的铬(Cr)， 10%至12%、尤其是10.5%至12%、更尤其是11.5%的铝(A1)，0.2%至0.6%的、尤其是0.2%至0.5%的，出自包括钪(Sc)、铼(Re)和稀土元素的组中的元素中的至少一种元素，尤其是钇(Y)，更尤其仅是钇(Y)， 镍， 尤其其余是镍， 其中第二层(10)具有MCrAlX合金， 或者具有钽(Ta) 和/或铁(Fe) 或者具有Y和Y ’相并且可选地具有β相， 其中X分别是可选的并且是出自包括钪(Sc)、铼(Re)和稀土元素的组的元素中的至少一种元素，尤其是钇(Y)，更尤其仅是钇(Y)。
2.根据权利要求1所述的层系统， 其中所述下部的层(7)的合金由钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钇(Y)和镍(Ni)构成。
3.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述下部的层(7)的合金中不具有铼(Re)。
4.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述下部的层(7)和/或所述上部的层(10)的合金不包含硅(Si)。
5.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中层(7，10)的相应的所述合金不具有铪(Hf)。
6.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述下部的层(7)的合金是镍基的。
7.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述金属层(7，10)的合金不包含钼(Pt)。
8.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中在所述下部的层(7)的合金中包含24%至26%的钴(Co)、尤其是24.5%至25.5%的钴(Co )、更尤其是25%的钴(Co )。
9.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述下部的层(7)的合金具有22%至23.5%的钴(Co)。
10.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中在所述下部的层(7)中包含15%至16%的铬(Cr)、尤其是15.5%的铬。
11.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统，其中在所述下部的层(7)中包含12%至14%的铬(Cr)。
12.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中在所述下部的层的合金中包含0.3%至0.5%的钇(Y)、尤其是0.4%的钇。
13.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽(Ta)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于0.1重量％和7.0重量％之间、尤其> I重量％。
14.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽(Ta)在所述上部的层(10)的合金中的份额为至少2.0重量％、尤其是位于3.0重量％和6.0重量％之间。
15.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽(Ta)在所述上部的层(10)的合金中的份额位于4重量％和8重量％之间、尤其是位于5重量％和7重量％之间、更尤其是6重量％。
16.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽(Ta)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于5重量％和6.8重量％之间。
17.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽(Ta)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于3.5重量％和5.5重量％之间、尤其是4.5重量％。
18.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽(Ta)的含量位于0.5重量％和1.5重量％之间、尤其是位于0.5重量％至1.0重量％之间。
19.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层(10)的合金中的含量为至少I重量％。
20.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于15重量％和30重量％之间、尤其是位于18重量％和27重量％之间、更尤其是位于21重量％和24重量％之间。
21.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层的合金中的含量位于21重量％和25重量％之间、尤其是位于22重量％和23.5重量％之间、更尤其是23重量％。
22.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层的合金中的含量位于21重量％和25重量％之间、尤其是位于22重量％和23.5重量％之间、更尤其是23重量％。
23.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层的合金中的含量位于21重量％和25重量％之间、尤其是位于22重量％和23.5重量％之间、更尤其是23重量％。
24.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层的合金中的含量位于21重量％和25重量％之间、尤其是位于22重量％和23.5重量％之间、更尤其是23重量％。
25.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层的合金中的含量位于22重量％和26重量％之间、尤其是位于24重量％和26重量％之间。
26.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金具有至少I重量％的铬(Cr)。
27.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金具有位于15重量％至16重量％之间的铬(Cr)、尤其是15.5重量％的铬(Cr)。
28.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝(Al)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于5重量％和15重量％之间、尤其是位于8重量％和12重量％之间。
29.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝(Al)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于10.5重量％和12重量％之间、尤其为11.5重量％。
30.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中在所述上部的层(10)的合金中不具有铼(Re)。
31.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 对于所述金属层(7，10)的`合金适用的是: 不包含锆(Zr)和/或 不包含钛(Ti)和/或 不包含镓(Ga)和/或 不包含锗(Ge)。
32.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金是镍基的。
33.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)具有Y相、Y’相并且可选地具有β相，尤其是也具有β相。
34.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金具有至少I重量％的铝(Al)。
35.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金具有至少0.1重量％的钇(Y)、尤其是位于0.1重量％和0.7重量％之间的钇、更尤其是0.3重量％的钇。
36.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中在所述上部的层的合金中包含0.2重量％至0.6重量％的钇(Y)、尤其是0.3重量％至0.5重量％的钇。
37.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬(Cr)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于12重量％和22重量％之间、尤其位于15重量％和19重量％之间。
38.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述层系统在所述上部的层(10)中包含β相，尤其是至少5体积％的β相。
39.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)和可选的钇(Y)构成的合金，尤其是由所述合金构成。
40.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)和钇(Y)构成的合金，尤其是由所述合金构成。
41.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)、铁(Fe)和可选的钇(Y)构成的合金，尤其是由所述合金构成。
42.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)具有由镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)、铬(Cr)、钽(Ta)、铁(Fe)和钇(Y)构成的合金，尤其是由所述合金构成。
43.根据上述权利要求1至23中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述层(7，10)的合金中不具有铁(Fe)。
44.根据上述权利要I至25中一项或多项所述的层系统， 其中铁(Fe)在所述上部的层(10)的合金中的份额位于0.5重量％和5.0重量％之间、尤其是位于1.0重量％和4.0重量％之间、更尤其是2.7重量％。
45.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬(Cr)在所述上部的层 (10)的合金中的含量位于12重量％和16重量％之间、尤其是14.4重量％。
46.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝(Al)在所述上部的层(10)的合金中的份额位于7重量％和8重量％之间、尤其是7.75重量％。
47.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铼(Re)在所述上部的层(10)的合金中的份额为0.1重量％和2重量％。
48.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴(Co)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于11.0重量％和14.5重量％之间。
49.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬(Cr)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于14重量％和16重量％之间。
50.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝(Al)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于9重量％和13重量％之间。
51.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钇(Y)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于0.1重量％和0.7重量％之间。
52.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)的合金具有位于4重量％和7.5重量％之间的、尤其是位于3.0重量％和6.0重量％之间的钽(Ta)。
53.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬(Cr)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于18重量％和22重量％之间。
54.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层(10)不具有钇(Y)。
55.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统，其中铝(Al)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于8重量％和12重量％之间。
56.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统，其中钇(Y)在所述上部的层(10)的合金中的含量位于0.1重量％和0.7重量％之间。
57.根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统，尤其是燃气轮机(100)的构件(120、130、155)，更尤其是，其中所述层系统(120、130、155)的基底(4)是镍基的或者钴基的，其中在 所述保护层(10)上施加有陶瓷的隔热层(16)。
【文档编号】C23C30/00GK103796828SQ201180073412
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2011年9月12日 优先权日:2011年9月12日
【发明者】乔治·博斯坦约格洛, 阿克塞尔·凯泽, 维尔纳·施塔姆, 扬·施泰因巴赫, 迪米特里奥斯·托迈迪斯 申请人:西门子公司