专利名称：基体和分层系统的制作方法
基体和分层系统本发明涉及一种按权利要求1所述的基体和按权利要求35所述的分层 系统。应用于高温的构件，例如燃气轮机的涡轮叶片和燃烧室壁，有防氧化和 腐蚀的保护层。这些层例如由MCrAlX类型的合金组成，其中，在此MCrAlX 层上面生成一个起保护作用的氧化铝层。在这里，铝从MCrAlX合金扩散到 MCrAlX层的表面，从而消耗了该合金的元素铝。然而一开始在MCrAlX合 金内铝过高的预防性含量，会导致MCrAlX层不良的机械性质。此外已知一些设有防氧化和腐蚀的保护层的压缩机叶片。它们在制造时 有一种与金属的无机胶合剂，其中，金属用作电流的消耗元素，并因而与构 件的基层导电连接。由EP0142418B1已知这种保护层恰当的成分。在这里 存在的问题是，所述金属随时间消耗，从而不再满足保护功能。由US4741973已知包膜的由SiC组成的磨蚀性陶瓷粉末微粒(非氧化陶瓷)。EP0933448B1公开了在由铝组成的层内的氧化物微粒。 因此本发明的目的是推出一种基体和一种分层系统，它们有更长期的保 护效果。此目的通过按权利要求1所述的基体和按权利要求35所述的分层系统 达到。在各自的从属权利要求中列举了其他有利措施，它们可按有利的方式互 相任意组合。 其中
图1表示一个粉末微粒； 图2-6表示按本发明的实施例； 图7表示一个涡轮叶片； 图8表示燃烧室；以及 图9表示一台燃气轮机。图1表示用于按本发明的基体的微粒1横截面。微粒1由核7和膜4组
成。核7有第一种元素(化学元素！)或第一种化合物。 一种化合物由多种化学元素组成。核7可由一种金属、 一种有机化合物(例如陶瓷)、 一种非金属氧化物、 一种金属氧化物，亦即一种氧化物、或一种玻璃组成。核7不由碳化硅(SiC) 或一种非氧化物陶瓷(例如Si3N4)组成。核7同样可以由烧结的粉末微粒或粉 末晶粒组成。膜4围绕核7,它至少局部尤其完全包封核7。膜4也可以设 计为多孔的。核7的直径可处于微米、亚微米(〈ljam)或纳米(^500nm)范围内。作为直 径也可以理解为多面体(核7)最大的横向长度。第一种元素尤其是金属并例如可以是铝(A1)。同样，第一种元素可以是 铬(Cr)。 一种铝4各合金或一种铝化物。同理，核7可以是由两种金属(例如铬 和铝)组成的混合物，它们必要时可以构成一种合金，但不是熔合的。术语 金属的也应理解为合金。第一种元素的另一些例子是铁(Fe)、钬(Ti)、铂(Pt)、 钇(Y)、锌(Zn)、锡(Sn)和/或铜(Cu)。膜4有第二种化学元素或第二种化合物，它与第 一种元素或第 一种化合 物不同。第二种化合物，亦即膜4的材料，尤其是一种陶瓷(非氧化物陶瓷 或氧化物陶瓷)以及例如是氧化铝和/或氧化铬或另一种金属氧化物，如氧化 铁或氧化钛，或第一种金属元素或金属化合物的氧化物。膜4同样可以使用 一种有机材料，例如一种Si-O-C化合物。这种Si-O-C 化合物尤其由聚硅氧烷树脂制成。聚硅氧烷树脂是结构式XSiO,, 5的聚合物 陶瓷的前驱体，式中X;CH3、 -CH、 -CH2、 ，5等。这种材料是热交联的， 其中无机成分(Si-O-Si链)和基本上由X组成的有机侧链并列存在。接着，所 述前驱体通过在Ar、 N2、空气或真空环境内温度在60(TC与1200。C之间的 热处理陶资化。此时聚合的晶格瓦解并通过热的中间阶段从非晶态到晶态重 新结构化，其中，从聚硅氧烷前驱体出发形成一种Si-O-C晶格。同样，也 可以采用聚硅烷(Si-Si)、聚碳硅烷(Si-C)。聚硅氮烷(Si-N)或聚硼硅氮烷 (Si-B-C-N)类型的前驱体。第二种元素也可以是金属并例如由钛(Ti)组成或是一种合金。因此例如下列材料组合可用于微粒1(有机物=有机材料)核7由SiOC-膜4由金属，核7由SiOC-膜4由氧化物(金属氧化物或非金属氧化物)，核7由SiOC-膜4由陶瓷(有机物或Si-O-C)，核7由SiOC-膜4由玻璃，核7由金属-膜4由金属，核7由金属-膜4由氧化物(金属氧化物或非金属氧化物),核7由金属-膜4由陶瓷(有机物或Si-O-C),核7由金属-膜4由玻璃核7由金属-膜4由聚合物，核7由氧化物-膜4由金属，核7由氧化物-膜4由氧化物(金属氧化物或非金属氧化物),核7由氧化物-膜4由陶瓷(有机物或Si-O-C)，核7由氧化物-膜4由玻璃，核7由玻璃-膜4由金属，核7由玻璃-膜4由氧化物(金属氧化物或非金属氧化物)，核7由玻璃-膜4由陶瓷(有机物或Si-O-C)，核7由玻璃-膜4由玻璃。膜4其成分的浓度也可以例如有一种梯度。粉末微粒1的核7例如由铝 构成以及膜4部分由钛组成，其中，膜的材料浓度，优选地钛的浓度，从核 7的表面25出发直至膜4外表面28渐增。因此，在这种情况下核材料，亦 即例如铝在膜内的浓度，从内向外渐减以及在膜4的表面28与基体的铝相 比优选地有相同或较高的浓度。也可以设想有更多分层的膜4。膜4的层厚 例如达核7直径的1/5，尤其达1/10以及优选地厚10|^m。图2表示层16的一个按本发明的基体。层16是构件120、 130(见图7、 9)、燃烧室元件155(图8)或分层系统10的一部分，分层系统包括基层13, 层16设在此基层上。基层13例如是一个例如在汽轮机或燃气轮机IOO(图 9)中的高温构件，它由镍基、钴基或铁基超级高级合金制成。这种分层系统 IO使用于涡轮叶片120, 130、热屏元件155或机匣构件138中。层16有一个由基体材料组成的基体，微粒1均勾或局部不同(例如具有 一种梯度)地分布在基体内。微粒1优选均匀地分布在基体内。在这里也可以制造和使用多个分层16、 19，其中，微粒1存在于一个 或多个分层或边缘层内。微粒1可以用几乎任何镀层方法一起施加，亦即借 助高温等离子喷镀(APS大气等离子喷镀、VPS真空等离子喷镀、LPPS低压 等离子喷镀)、低温气体喷镀、HVOF(超音速火焰喷涂工艺)或电镀法施力口。 层16的基体可以是一种金属、陶资、玻璃或一种陶资/有机化合物(例如 Si-O-C)。例如层16是一种MCrAlX类型的合金，以及微粒1由一个铝核7 组成。优选地采用富铝的合金。微粒1可以分布在整个层16中或在层16外 表面22附近局部加浓。如上面已说明的那样，通过铝生成氧化铝，产生对MCrAlX合金的保护 功能，当然与此同时消耗在基体材料内的铝。在使用温度下，核7的铝在膜 4材料内的扩散系数比铝在层16基体内，在这里亦即在MCrAlX合金内的 扩散系数小例如至少5%,尤其10%。在高温下铝通过膜4緩慢扩散到层16 的基体中并由此在基体材料中重新补充因氧化而消耗掉的铝，所以在工作期 间MCrAlX合金的原始成分几乎或甚至完全没有改变，直至在粉末微粒1内 不再存在铝。由此达到显著延长保护层16使用寿命的目的。微粒1或只存在于层16(MCrAlX)内，或仅存在于基层13内。同样，微 粒可以不《又布设在层16内而且也布设在层13内。与微粒1是否也布设在处于基层13上面的层16内无关，当基层13内 存在微粒1时提供下列保护功能在分层系统10使用期间，可能发生层 16(MCrAlX或MCrAlX+陶瓷)在区域37内散裂，从而基层13表面31的一 部分不受保护(图4)。然而在表面附近的区域内布设有微粒1。通过分层系统 IO较长时间t在高温T的条件下继续使用，基层13的表面31在区域37内 腐蚀，由此使微粒1的膜4磨蚀或热解并释出微粒1的核7。通过核7材料 的反应在基层13的区域37内产生保护功能。在燃气轮机叶片使用的超级高 温合金的情况下，核7由铝或一种含铝的合金组成，所以在区域37内生成 一种由氧化铝组成的保护层40，它是通过氧化微粒1核7的铝生成的。同样有可能，由于微粒1在区域37内没有层16时将经受高温作用，因 而可以增强其通过膜4的扩散，在这种情况下即使膜4没有破裂铝也可以到 达区域37的表面并在那里氧化，从而可以生成一个保护性氧化层40。为了增强超级高温合金同样可以使用微粒1，如由所谓的ODS合金(氧 化物弥散强化合金)已知的那样。微粒1的尺寸优选地与超级高温合金y' 相的最佳尺寸相应。微粒1优选地已存在于熔体中并与之一起浇铸。有关陶 资微粒在超级高温合金内的布置方式和作用方式，可参见涉及ODS合金的 先有技术。微粒l因而有下述功能改善机械性能和获得一种防摩擦性能。
膜4的材料同样可选择为，使膜4通过扩散到层16基体材料的晶体结构内溶解，以及有可能在基体材料内形成偏析并因而只有经过一定时间后核7的材料才有可能直接扩散到基体内，因为直到这一时刻仍给予例如 MCrAlX层的保护功能。在这里，膜4第二种元素或第二种化合物的一种元 素在基体材料内有例如比在第一种元素或第一种化合物内高的扩散系数。 膜4也可以磨蚀性和/或热解和/或化学溶解，由此释出核7。 一种金属，例如在压缩机叶片的一个层16内的铝，如上所述同样可被 例如氧化铝组成的膜4围绕，在这种情况下，至少布设在表面的区域内的氧 化铝有助于提高耐腐性。同样，层16可意味着是压缩机叶片的一个防腐蚀和/或侵蚀的保护层， 其中，在层16内具有按专利EP0142418B1所述化学成分的微粒1，导致在 一个相当长的时间内可有足够的消耗材料提供使用，由此得到期望的保护功 能。在这里，第一种元素，尤其铝，被例如由胶合剂或聚合物组成的膜4围 绕。在这里，在层16或也在基层13的内部存在微粒1的局部浓度梯度。例 如微粒1的浓度从基层13的表面31到层16的表面34渐增。在压缩机内压缩空气时会析出水，在有些情况下水与空气中所含的其他 元素化合形成一种电解液，它会导致腐蚀和侵蚀压缩机叶片。为防止这种腐 蚀和侵蚀，因此压缩机叶片通常加有镀层。在这里尤其考虑使用那些镀层16， 它们包括一个例如磷酸键合的基体和分散地分布在其中的金属粒子，如铝粒 子。这种镀层的保护作用在于，埋入基层中的金属粒子与压缩机叶片的(贵) 金属及电解液共同形成一个电流单元，在此单元中金属粒子构成所谓消耗阳 极。因此在消耗阳极内，亦即在金属粒子内而不在压缩机叶片的金属内发生 氧化或腐蚀。镀层磷酸键合的基体有玻璃陶瓷特性，它是热稳定的，同样是耐腐的和 防初4成作用如磨蚀和4曼蚀的。镀层除金属粒子外可含有其他粒子作为填充剂。在这里例如可列举颜料 粒子。除磷酸键合的镀层外可考虑其他类型的镀层16。 EP0142418B1、 EP0905279A1和EP0995816A1介绍了 一些以铬酸盐/磷酸盐为基的镀层16。 EP1096040A2介绍了 一种以磷酸盐/硼酸盐为基的镀层16，以及
EP0933446B1介绍了 一种以磷酸盐/高锰酸盐为基的镀层。
图3表示按本发明的层16另一种应用举例。分层系统10由基层13、 按本发明的层16和在层16基体上的另一个层19组成。这例如是应用于高 温的分层系统IO,其中，基层13仍如上所述是一种超级高温合金，以及层 16有MCrAlX类型的基体。因此层19是一个陶瓷隔热层，在这里，在层16 与层19之间构成氧化铝保护层(TGO)(未表示)。按本发明的微粒1例如集中 在层16与层19之间的界面附近。
同样可设想由一种有微粒1的材料组成构件，换句话说，微粒并不是存 在于一个镀层内，而是在一种实心材料内。图5表示另 一种按本发明的微粒1。这种微粒1仍由核7、围绕核7的 内膜4'和围绕内膜4'的另一个膜4〃组成。也就是说微粒1可以有多层膜4。 优选地核7是一种金属，膜4'是一种陶瓷和外膜4〃是一种金属。同样有利的 是，核7由金属组成，内膜4'仍是一种尤其与核7的材料不同的金属，以及 外膜4〃由一种陶瓷组成。核7也可以是一个空腔，内膜4'由金属和外膜4〃 由陶资组成。在图6中描绘了用于按本发明基体1的另一种微粒1。此微粒1有三层 膜。膜4'、 4〃、 4'〃材料的实施例依次表示在下表内。材料材料材料材料材料材料材料4,金属金属金属金属陶瓷陶瓷陶瓷4"金属陶瓷陶瓷金属金属金属陶瓷4'〃陶瓷金属陶瓷金属金属陶瓷金属膜4'的金属可以与膜4〃或4'〃的金属不同。在这里核7也可以是一个空 腔。4'、 4〃(图5)和4〃'(图6)的金属也可以与核7的金属不同。 膜4'、 4〃、 4'〃的层厚可逐个调整，尤其可以是不同的。 图8表示涡轮机工作叶片120或导向叶片130的透视图，它沿纵轴线 121延伸。涡轮机可以是飞机或发电用的电站的燃气轮机、汽轮机或压缩机。 叶片120、 130沿纵轴线121彼此相继地有固定区400、与之邻接的叶
片平台403以及叶身406和叶片顶端415。作为导向叶片130,叶片130在 其叶片顶端415可以有另一个平台(图中没有表示)。在固定区400内构成叶根183，它用于将工作叶片120、 130固定在轴 或盘上(图中没有表示)。叶根183例如设计为锤头状。也可以不同地设计为 批树形或燕尾形叶根。叶片120、 130有用于一种在叶身406上流过的介质 的进口边409和出口边412。在传统的叶片120、 130中叶片120、 130所有的区域400、 403、 406例 如均使用实心的金属材料，尤其超级高温合金。例如由EP1204776B1、 EP1306454、 EP1319729A1、 W099/67435或WO00/44949已知这些超级高温 合金；这些文件在合金的化学成分方面是本申请公开内容的一部分。在这里， 叶片120、 130可通过还借助定向凝固的铸造法、通过锻造法、通过铣削法 或组合这些方法制成。有单晶结构或多结构的工件用作一些机器的构件，这些机器在运行时遭受高的机械、热和/或化学负荷。这种单晶工件的制造例如通过熔体的定向凝 固完成。在这里涉及铸造方法，按此方法液态的金属合金定向凝固为单晶结 构，亦即单晶工件。其中树枝状晶体沿热流定向，以及，或构成一种条状晶 体结构(柱状的，亦即沿工件的全长延伸的晶粒，以及在这里按一般的习惯 用语称为定向凝固的晶粒)，或构成一种单晶结构，亦即整个工件由单个晶 体组成。在此方法中必须避免转变为球状(多晶的)凝固，因为通过不定向生 长必然构成横向和纵向的晶界，它们使定向凝固或单晶构件的良好特性;肖 失。因此，若笼统地谈论定向凝固组织，则既指没有晶界或最多有小角度晶 界的单晶体，也指条状晶体结构，它们虽然有纵向延伸的晶界，但没有横向 晶界。对于上述第二种晶体结构人们还称其为定向凝固结构(directionally solidified structures)。这些方法由US-PS6024792和EP0892090A1已知；这 些文件在凝固方法方面是本申请公开内容的一部分。叶片120、 130同样可以有防腐或防氧化的镀层，例如(MCrAlX;其中 M是元素组铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)中至少一种元素，X是一种活性元素以 及代表钇(Y)和/或硅和/或代表至少一种稀土元素，或者铪(Hf))。这些合金由 EP0486489B1、 EP0786017B1、 EP0412397B1或EP1306454A1是已知的，它 们在合金的化学成分方面应是本申请公开内容的一部分。密度优选地为理论 密度的约95 % 。在(作为中间层或作为最外层的)MCrAlX层上形成一个氧化4吕寸呆4户层(TGO二thermal grown oxide layer)。此MCrAlX层或基层有一种按本 发明的基体。在MCrAlX上还可以存在一个隔热层，它优选地是最外层，以及例如由 Zr02、 Y20rZr02组成，也就是说，通过氧化4乙和/或氧化钙和/或氧化镁，它 是不稳定、部分稳定或完全稳定的。此隔热层覆盖整个MCrAlX层。采用恰 当的镀层工艺，例如电子束喷雾(EB-PVD)，在隔热层内生成条状晶粒。也可 以设想其他镀层方法，例如空气等离子喷镀(APS)、 LPPS、 VPS或CVD(化 学汽相沉积)。为了改善耐热冲击稳定性，隔热层可以有多孔的、附带微小 或宏观裂紋的晶粒。也就是说，隔热层优选地比MCrAlX层有更多孔。再加工(整修)的意思是，构件120、 130在它们使用后必要时必须除去 防护层(例如通过喷砂处理)。然后进行腐蚀和/或氧化层亦即腐蚀和/或氧化产 物的去除。必要时也还应修理构件120、 130中的裂紋。在这之后进行构件 120、 130的再加工和重新使用构件120、 130。叶片120、 130可以设计为空心或实心。若叶片120、 130应冷却，则它 们是空心的和必要时还有气膜冷却孔418(图中用虚线表示)。图9表示燃气轮机的燃烧室110。此燃烧室110例如设计为所谓的环形 燃烧室，其中多个沿周向绕旋转轴线102排列的燃烧器107汇入一个公共的 燃烧室腔154内产生火焰156。为此，燃烧室110总体上设计为环形结构， 它围绕着旋转轴线102定位。为了达到比较高的效率，燃烧室110针对工质M比较高的约1000。C至 1600°C温度设计。为了即使在这种对于材料不利的运行参数下仍能有比较长 的工作寿命，燃烧室壁153在其面朝工质M那一侧设置一种由热屏元件155 构成的内衬。每个由合金制成的热屏元件155在工质侧设计有一种特别耐热 的保护层(MCrAlX层和/或陶瓷涂层)，或用耐高温的材料(实心陶瓷片)制成。 这些保护层可类似于涡轮叶片，亦即意味着例如是MCrAlX: M是元素组铁 (Fe)、钴(Co)、镍(Ni)中至少一种元素，X是一种活性元素以及代表钇(Y) 和/或硅和/或代表至少一种稀土元素，或者铪(Hf))。这些合金由 EP0486489B1、 EP0786017B1、 EP0412397B1或EP1306454A1是已知的，它 们在合金的化学成分方面应是本申请公开内容的一部分。热屏元件155的 MCrAlX层或基层有按本发明的基体。在MCrAlX上还可以存在一个例如陶覺隔热层，以及例如由Zr02、Y203-Zr02组成，也就是说，通过氧化钇和/或氧化钓和/或氧化4美，它是不稳定、部分稳定或完全稳定的。采用恰当的镀层工艺，例如电子束喷雾(EB-PVD)， 在隔热层内生成条状晶粒。也可以设想其他镀层方法，例如空气等离子喷镀 (APS)、 LPPS、 VPS或CVD。为了改善耐热沖击稳定性，隔热层可以有多孔 的、附带微小或宏观裂紋的晶粒。再加工(整修)的意思是，热屏元件155在它们使用后必要时必须除去防 护层(例如通过喷砂处理)。然后进行腐蚀和/或氧化层亦即腐蚀和/或氧化产物 的去除。必要时也还应修理热屏元件155中的裂紋。在这之后进行热屏元件 155的再加工和重新^使用热屏元件155。此外，由于燃烧室110内部的高温，可以为热屏元件155或为其固定件 设冷却系统。因此热屏元件155例如是空心的以及必要时还有通入燃烧室腔 154内的冷却孔(未表示)。图7举例表示燃气轮机100的局部纵剖面。燃气轮机100在内部有一个 绕旋转轴线102旋转地支承有一根轴101的转子103,它也称为涡轮转子。 沿转子103彼此相继地有进气机匣104、压气机105、例如花托状有多个同 轴排列的燃烧器107的燃烧室110,尤其环形燃烧室、涡4仑108和排气才几匣 109。环形燃烧室110与一个例如环形的热燃气通道111连通。在那里例如 四个串联的涡轮级112构成涡轮108。每个涡轮级112例如由两个叶片环构 成。沿工质113的流向看，在热燃气通道lll内随导向叶片环115之后的是 一个由工作叶片120组成的叶片环125。在这里，导向叶片130固定在静子143的一个内机匣138上，反之，叶 片环125的工作叶片120例如借助涡轮盘133安装在转子103上。在转子103 上连接发电机或工作机械(图中未表示)。在燃气4仑才几100运4亍期间，由压气枳』105通过进气才几匣104吸入并压缩 空气135。压气机105在涡轮一侧的端部制备好的压缩空气供入燃烧器107, 并在那里与燃料混合。然后此混合物为了形成工质113在燃烧室110内燃烧。 工质113从那里流出，沿热燃气通通111经过导向叶片130和工作叶片120。 工质113在工作叶片120处膨胀，传递冲量，因此工作叶片120推动转子103, 以及转子驱动与它连接的加工机械。遭遇热工质113的构件在燃气轮机IOO运行期间受到热负荷。除了作为 环形燃烧室IIO衬垫的热屏片外，沿工质113流向看第一级涡轮112的导向
叶片130和工作叶片120热负荷最大。为了承受住那里存在的温度，它们可 借助一种冷却剂冷却。构件的这些基层同样可以有一种定向结构，也就是说， 它们是单晶体(SX结构)或只有纵向晶粒(DS结构)。作为用于尤其透平叶片 120、 130构件和燃烧室IIO构件的材料，例如采用铁基、镍基或钴基的超级 高温合金。这些超级高温合金由EP1204776B1、 EP1306454、 EP1319729A1、 W099/67435或WO00/44949是已知的；这些文件在合金的化学成分方面是 本申请^^开内容的一部分。叶片120、 130同样可以有防腐蚀的镀层(MCrAlX;其中M是元素组铁 (Fe)、钴(Co)、镍(Ni)中至少一种元素，X是一种活性元素以及代表钇(Y) 和/或硅、钪(Sc)和/或至少一种稀土元素，或者铪)。这些合金由EP0486489B1、 EP0786017B1、 EP0412397B1或EP1306454A1是已知的，它们在合金的化 学成分方面应是本申请公开内容的一部分。在MCrAlX上还可以存在一个隔热层并例如由Zr02、 Y203-Zr02组成， 也就是说，通过氧化钇和/或氧化钙和/或氧化镁，它是不稳定、部分稳定或 完全稳定的。采用恰当的镀层工艺，例如电子束喷雾(EB-PVD),在隔热层内 生成条状晶粒。导向叶片130有一个面朝涡轮108内机匣138的导向叶片叶根(图中未 表示)和一个与导向叶片叶根对置的导向叶片顶部。导向叶片顶部面朝转子 103并固定在静子143的固定环140上。
权利要求
1.一种用于构件(10、120、130、138、155)或层(16、19)的基体，其具有一种含有一些微粒(1)的基体材料，所述微粒包括一个有第一种元素或第一种化合物的核(7)和一个围绕该核(7)有第二种元素或第二种化物的膜(4)，其特征为第一种元素或第一种化合物由金属、金属氧化物、非金属氧化物、玻璃或Si-O-C化合物或它们的混合物组成；以及，膜(4、4′、4″、4)至少部分是陶瓷的，尤其是一种金属氧化物。
2. 按照权利要求1所述的基体，其特征为，第一种元素或第一种化合 物的一种元素在第二种元素内或第二种化合物内的扩散系数，比第一种元素 或比第一种化合物的一种元素在所述基体材料中的扩散系数小至少5%,尤 其至少10%。
3. 按照权利要求1或2所述的基体，其特征为，所述第一种元素是所 述基体材料的一种元素；或，所述第一种化合物就是所述基体材料。
4. 按照权利要求1所述的基体，其特征为，所述核(7)不是非氧化物陶瓷。
5. 按照权利要求1、 2或3所述的基体，其特征为，所述核(7)是金属的。
6. 按照权利要求1、 2、 3或5所述的基体，其特征为，所述第一种元 素是铬。
7. 按照权利要求1、 2、 3或5所述的基体，其特征为，所述第一种元 素是铝。
8. 按照权利要求l、 2、 3或5所述的基体，其特征为，所述核(7)有铝 和铬。
9. 按照权利要求1、 2、 3或5所述的基体，其特征为，所述第一种化 合物是一种富铝合金，尤其是一种铝-铬合金、 一种镍-铝合金或铝化物。
10. 按照权利要求1或2所述的基体，其特征为，所述第二种元素或第 二种化合物的一种元素可以溶解在所述基体的晶体结构内，或适用于在所述 基体材料内构成析出物，从而可使膜(4)至少部分溶解在基体内。
11. 按照权利要求l、 2或10所述的基体，其特征为，所述第二种化合 物是氧化铝(八1203)和/或氧化铬(&203)。
12. 按照权利要求l、 2或10所述的基体，其特征为，所述第二种化合 物是一种有机化合物，尤其是一种Si-O-C化合物。
13. 按照权利要求1或10所述的基体，其特征为，所述膜(4)是多孔的。
14. 按照前列诸权利要求中一项或多项所述的基体，其特征为，所述膜 (4)有一种尤其关于核(7)材料一种元素的浓度梯度，其中，核(7)材料所述元 素的浓度从内向外到膜(4)的表面(28)渐减。
15. 按照权利要求1、 4、 5、 6、 7、 8或9所述的基体，其特征为，所 述核(7)构成粒状。
16. 按照权利要求1或10所述的基体，其特征为，所述基体材料是陶 瓷或玻璃陶瓷。
17. 按照权利要求1或10所述的基体，其特征为，所述基体材料是金属。
18. 按照权利要求l、 10、 13或14所述的基体，其特征为，所述膜(4) 由多层(4'、 4〃、 4'〃)构成。
19. 按照权利要求18所述的基体，其特征为，所述膜(4)由两层(4'、 4〃) 组成。
20. 按照权利要求19所述的基体，其特征为，所述核(7)是金属，围绕 该核(7)的第一层膜(4')是金属；以及，在该内膜(4')上的外膜(4〃)是陶瓷层。
21. 按照权利要求19所述的基体，其特征为，所述核(7)是金属，围绕 该核(7)的第一层膜(4')由陶瓷组成，以及，外膜(4〃)是金属。
22. 按照权利要求1、 10、 13、 14或18所述的基体，其特征为，所述 膜(4)由三层(4'、 4〃、 4'〃)组成。
23. 按照权利要求22所述的基体，其特征为，所述核(7)是金属，第一 层膜(4)由陶瓷组成，第二层膜(4〃)是金属以及外膜(4'〃)由陶瓷组成。
24. 按照权利要求22所述的基体，其特征为，所述核(7)是金属，第一 层膜(4')是金属，第二层膜(4〃)是金属以及外膜(4〃')由陶瓷组成。
25. 按照权利要求20、 21、 23或24所述的基体，其特征为，所述核(7) 的金属与所述膜(4'、 4〃、 4'〃)的金属不同。
26. 按照权利要求20、 21、 23或24所述的基体，其特征为，所述核(7) 的金属与所述膜(4'、 4〃、 4'〃)的至少一种金属相同。
27. 按照权利要求18至26之一所述的基体，其特征为，所述层(4'、 4〃) 的层厚设计为不同的厚度。
28. 按照权利要求l、 3、 10或17所述的基体，其特征为，所述基体材 料是MCrAlX类型的合金。
29. 按照权利要求1或25所述的基体，其特征为，所述核(7)的直径 S500nm，尤其^100nm。
30. 按照权利要求1、 18、 19或22所述的基体，其特征为，所述膜(4) 的厚度是所述核(7)直径的最多1/5,尤其最多1/10,尤其10iim。
31. 按照权利要求l、 5、 6、 7、 8或9所述的基体，其特征为，所述核 (7)由第 一种元素或第 一种化合物组成。
32. 按照权利要求1或11所述的基体，其特征为，所述膜(4)由第二种 元素或第二种化合物组成。
33. 按照权利要求l、 18或22所述的基体，其特征为，至少一层膜(4'、 4〃、 4'〃)是陶资的。
34. 按照权利要求1、 18或22所述的基体，其特征为，仅一层膜(4'、 4〃、 4'〃)是陶瓷的。
35. —种分层系统，它有一个基层(13)和/或它有至少一个设在该基层(13) 上的层(16),该至少一层(13、 16)有一个按照权利要求1至34中一项或多项 所述的基体。
36. 按照权利要求35所述的分层系统，其特征为，所述层(16)上设有另 一层(19)。
37. 按照权利要求35或36所述的分层系统，其特征为，在所述层(16) 和/或基层(13)内部存在一种微粒(l)浓度的梯度。
38. 按照权利要求35、 36或37所述的分层系统，其特征为，仅基层(13) 有一种按照权利要求1至34中一项或多项所述的基体。
39. 按照权利要求35、 36或37所述的分层系统，其特征为，仅所述层 (16)有一种按照权利要求1至34中一项或多项所述的基体。
40. 按照权利要求35、 36、 37、 38或39所述的分层系统，其特征为， 所述基层(13)是一种钴基、镍基或铁基的超级高温合金，在此超级高温合金 上尤其施加一个有一种由MCrAlX组成的基体的层(16),在此层上尤其存在 一个尤其由氧化锆材料组成的陶瓷隔热层。
41. 4安照权利要求35、 36、 37、 38、 39或40所述的分层系统，其特征 为，该分层系统(10)应用于构件，尤其应用于尤其燃气轮机(100)或汽轮机的 涡專仑叶片(120、 130)、热屏元件(155)或机匣构件(138)。
42.按照权利要求41所述的分层系统，其特征为，该分层系统(10)应用 于尤其燃气轮机(100)的压缩机叶片。
全文摘要
按先有技术的保护层为达到其保护功能采取的措施是，它消耗某种构成保护性氧化层或用作消耗材料的元素。当这种材料消耗时不再能保持保护功能。按本发明采用粉末微粒，它们含有消耗材料的储备，它延时释出。为做到这一点，这种材料被膜(4)包围。
文档编号F01D5/28GK101133188SQ200680006728
公开日2008年2月27日 申请日期2006年1月30日 优先权日2005年3月31日
发明者丹尼尔·柯特维莱西, 勒内·贾巴多, 厄休斯·克鲁格, 拉尔夫·赖奇, 简·斯坦巴克, 迈克尔·林德勒 申请人:西门子公司