的稀±娃酸盐REzSizO,。
[0041] 可选的外层26可由耐火材料制成，例如对于需要表面处理的CMC部件，诸如需要 呈现光滑表面状态的满轮叶片。该外层然后可由莫来石、娃酸盐（如娃酸侣）或当然耐火 氧化物形成。表面光滑状态可通过加工或通过抛光获得。在一变型中，在运种应用中，自愈 层22可构成该环境屏障的外层，然后在自愈层22上进行任何表面加工或抛光。
[0042] 可选的外层26也可由耐磨材料制成，例如对于形成满轮环的CMC部件。运种耐磨 材料可由多孔陶瓷W已知方式构成，从而能够在移动叶片末端的刮片无损害的渗透到该耐 磨材料内，从而减少在叶片末端和满轮环之间的间隙。 阳0创衬层24可使用RE2O3和SiO2的固体粉末和/或RE2Si2〇7化合物粉末通过等离子喷 涂在衬底10上形成，并且可能包括其他次要组分的粉末。 W44] W类似方式，自愈层22可在衬层24上通过等离子喷涂由RE2〇3、Si〇2或REzSizOy的 固体粉末与MnOW及可能地如前所述的其他次要氧化物的粉末一起形成，喷涂粉末各自的 量根据所需最终成分选择。
[0045] 外层26也可在衬底10上通过等离子喷涂由陶瓷粉末形成。
[0046] 可W设想其他方法用于形成衬层24、自愈层22和外层26,如W溶胶-凝胶形式提 供粒子，W泥釉形式施加粉末、通过电泳、物理气相沉积（PVD)或当然化学气相沉积（CVD) 沉积。还可W使用先前沉积粉末的快速烧结或放电等离子烧结（SP巧方法。
[0047] 任何衬层24的厚度被选择为相对较薄，如位于10微米（μ m)到300 μ m的范围中。 自愈层22的厚度也可选择为相对较薄，如位于10μπι到300 μπι的范围中。任何外层26的 厚度应当根据需求选择并且可位于500 μ m到1500 μ m的范围中。运些层的厚度也可取决 于沉积方法的能力，所述沉积方法用于形成基本均匀厚度的均匀薄层。因此，例如，对于小 厚度，可优选地使用PVD和CVD沉积方法。
[0048] 自愈层的存在可具有一种在自愈溫度下有效、密封和长期的环境屏障。在返回到 低于自愈溫度的溫度的情况下，该液相结晶并且通过W并列颗粒形式的涂层继续确保密 封。一旦出现裂缝，提高溫度到自愈溫度能够封闭该裂缝。
[0049]示例1
[0050] 为了评估在不同溫度下各种成分的自愈潜能，制备小丸，每个形成娃酸锭Y2Si2〇7 的衬层，该娃酸锭Y2Si2〇7的衬层由Y2Si2〇7和MnO粉末的混合物形成的层覆盖。运两个层通 过快速烧结粉末形成，并且它们具有大致1毫米（mm)的厚度。该小丸然后在空气中加热处 理50个小时，然后在用扫描电子显微镜（SEM)观察之前被空气泽火。
[0051] 对于1200°C的热处理溫度，应该观察到的是，液相W所需数量形成用于提供自愈 功能，在Y2Si2〇7-MnO混合物中提供MnO的摩尔百分比为至少20%，该比例优选位于20mol% 到70mol%的范围中，从而在被稳定在表面上时获得在1200°C到1400°C的液相涂层，即存 在足够的固相W提供良好的抗吹走性能。 阳化引对于在该Y2Si2〇7-MnO体系中位于30%到50%范围中的MnO的摩尔含量，从115(TC开始，液相出现。 阳05引图2-17是Y2Si2〇7-MnO混合物的各种成分W及在如下表所列出的各种热处理溫度 的SEM照片，其提到了是否存在适用于实施自愈功能的液相（S-H相）：
[0054]
[0056]在图5至17中，可W看到在晶界存在液相，如图9通过示例示出。在图15中，该 液相是过多的，即可能导致该材料溶解在液相中，从而导致由于吹走减少该材料。 阳化7] 示俩I2 阳化引方法与示例1相同，除MnO由氧化嫁Ga2〇3取代外，Ga2〇3在Y2Si2〇7-Ga2〇3混合物中 的摩尔含量等于5 %、10 %、25 %W及53 %，并且热处理溫度为1300°C、1350°C和1400°C。没 有观察到能够实施自愈功能的液相的存在。 阳0巧]示俩I 3 W60] 方法与示例1相同，除了MnO由氧化妮佩2〇5取代外，佩2〇5在Y2Si2〇7-Nb2〇5混合 物中的摩尔含量等于5 %、10 %、25 %W及48 %、60 %和85 %，并且热处理溫度为1300°C、 1350°C和1400°C。没有观察到能够实施自愈功能的液相的存在。
[0061]示例4 阳06引方法与示例1相同，除了MnO由氧化锋ZnO取代外，ZnO在Y2Si2〇7-ZnO混合物的摩 尔含量等于5%、10%、15%、50%、60%和85%，并且热处理溫度为 1200°(：、1300°(：、13501： 和1400°C。没有观察到能够实施自愈功能的液相的存在。 阳〇6引示例2-4示出了当用氧化物6曰2〇3、佩2〇5或ZnO替代MnO与Y2Si2〇7混合时无法获 得上述种类的自愈层，所述氧化物同样具有降低烙点的能力。
【主权项】
1. 一种包括衬底和环境屏障的部件，在所述衬底中与所述衬底的表面相邻的至少一部 分由一种包含硅的耐火材料制成，所述环境屏障在所述衬底的表面上形成并且具有包含稀 土硅酸盐的至少一个自愈层，所述部件的特征在于，所述自愈层的： ?至少90mol%由一种体系形成，该体系由30mol%到最多80mol%的至少一种稀土娃 酸盐RE2Si207以及至少20mol%到70mol%的氧化锰MnO构成，RE是稀土；以及 ?最多lOmol%由除MnO之外的一种或多种氧化物形成，该除MnO之外的一种或多种氧 化物与Si02的共晶点小于或等于1595°C; 所述自愈层至少在1200°C到1400°C的整个温度范围中呈现具有自愈功能的液相，同 时保存主要固相。2. 根据权利要求1所述的部件，其特征在于，RE从钇、钪和镧系元素中选择，镧系元素 特别地为镱和铒。3. 根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，所述环境屏障进一步包括一种插入在 所述衬底的表面和所述自愈层之间的衬层，该衬层选自： ?一种基本上由至少一个稀土娃酸盐RE2Si207构成的衬层； ?一种由沉积在硅涂层上的至少一种稀土硅酸盐RE2Si207构成的衬层，所述硅涂层在所 述衬底上形成； ?一种基本上由莫来石构成的衬层； ? 一种基本上由沉积在硅涂层上的莫来石构成的衬层，所述硅涂层在所述衬底上形成； 以及 ? 一种基本上具有硅-莫来石成分梯度的衬层，所述成分梯度从所述衬底旁边的硅开 始并以所述自愈层旁边的莫来石结束。4. 根据权利要求1到3任一所述的部件，其特征在于，所述自愈层插入在所述衬底和耐 火材料的外层之间。5. 根据权利要求1到3任一所述的部件，其特征在于，所述自愈层插入在所述衬底和耐 磨材料的外层之间。6. -种提供衬底的方法，在所述衬底中与表面相邻的至少一部分由一种包含硅的耐火 材料制成，通过在所述衬底的表面上形成环境屏障，当所述衬底在高温下在氧化介质中使 用时具有保护，所述屏障具有包含稀土硅酸盐的至少一个自愈层，并且所述方法的特征在 于，所述自愈层的： ?至少90mol%由一种体系形成，该体系由30mol%到最多80mol%的至少一种稀土娃 酸盐RE2Si207以及至少20mol%到70mol%的氧化锰MnO构成，RE是稀土；以及 ?最多lOmol%由除MnO之外的一种或多种氧化物形成，该除MnO之外的一种或多种氧 化物与Si02的共晶点小于或等于1595°C; 从而获得一个自愈层，所述自愈层至少在1200°C到1400°C的整个温度范围中呈现具 有自愈功能的液相，同时保存主要固相。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，稀土从钇、钪和镧系元素中选择，所述镧 系元素特别地为镱和铒。8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，形成一种还具有一个插入在所述衬底 的表面和所述自愈层之间的子层的环境屏障，所述子层选自： ? 一种基本上由至少一种稀土硅酸盐RE2Si207构成的衬层； ?一种由沉积在硅涂层上的至少一种稀土硅酸盐RE2Si207构成的衬层，所述硅涂层在所 述衬底上形成； ?一种基本上由莫来石构成的衬层； ? 一种基本上由沉积在硅涂层的莫来石构成的衬层，所述硅涂层在所述衬底上形成；以 及 ? 一种基本上具有硅-莫来石成分梯度的衬层，所述成分梯度从所述衬底旁边的硅开 始并以所述自愈层旁边的莫来石结束。9. 根据权利要求6到8任一所述的方法，其特征在于，在所述自愈层上形成耐火材料的 外层。10. 根据权利要求6到8任一所述的方法，其特征在于，在所述自愈层上形成耐磨材料 的外层。
【专利摘要】通过一种环境屏障(20)保护一种包括衬底(10)的部件，邻近该衬底的表面的至少一部分衬底由一种包含硅的耐火材料制成，该环境屏障在所述衬底的表面上形成并且具有包含稀土硅酸盐的至少一个自愈层(22)。至少90mol％的该自愈层(22)由一种包括30mol％到最多80mol％的至少一种稀土硅酸盐RE2Si2O7(RE是稀土)以及至少20mol％到70mol％的氧化锰(MnO)的体系形成；以及最多10mol％的该自愈层(22)由除MnO之外的一种或多种氧化物形成，所述一种或多种氧化物与SiO2的共晶点小于或等于1595℃，该自愈层(22)在至少从1200℃到1400℃的整个温度范围中呈现具有自愈功能的液相，同时保存主要固相。
【IPC分类】C04B41/89, F01D5/28, C04B41/85
【公开号】CN105263887
【申请号】CN201480032400
【发明人】卡罗琳·罗切特, 埃米莉·科尔科特, 弗朗西斯·瑞布莱特, 阿诺德·德勒霍泽
【申请人】海瑞克里兹, 波尔多大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2014年6月11日
【公告号】CA2913974A1, EP3008033A1, US20160130188, WO2014199075A1