一种耐高温结构的制作方法

文档序号:5219524阅读:203来源:国知局
专利名称:一种耐高温结构的制作方法
技术领域
本实用新型涉及冷却技术,尤其涉及一种耐高温结构。
背景技术
[0002]在燃气轮机的主要部件中,有多个部件(例如燃烧室、涡轮等)长期工作于高温高压的环境中,工作环境温度一般在1300K以上,光靠材料本身的耐高温性能,无法长期承受闻温恶劣环境。[0003]在现行冷却技术中,一般在部件与高温燃气接触的基体部分涂有耐高温涂层,利用耐高温涂层来阻隔外环基体与主燃气通道中高温燃气的接触。例如公开号为CN1427085A 的中国专利申请公布了一种用于结合层的合金组合物作为耐高温涂层,该涂层结构主要有基体、结合层与陶瓷涂层三层组合结构;公开号为CN1221067A的中国专利申请公布了一种具有柱状结构的氧化锆研磨层作为耐高温涂层。经试验证明,相同条件下,涂有耐高温涂层的部件比不涂有耐高温涂层的部件,热负荷可以减低一半,温度可以降低100至300°C,有利于保护高温部件,延长使用寿命,提高发动机性能。[0004]然而,这些现有的耐高温陶瓷涂层都为整块涂层,涂层面积很大,而其热膨胀系数通常与基体的热膨胀系数有一定的差别,在实际工作时,在热应力的作用下,整块大面积陶瓷涂层容易产生涂层脱落或裂纹问题。实用新型内容[0005]本实用新型的目的是提出一种耐高温结构,能够使设置有该耐高温结构的部件承受高温恶劣环境,且耐高温涂层不易脱落或产生裂纹。[0006]为实现上述目的,本实用新型提供了一种耐高温结构,包括在部件基体与高温燃气相接触的表面离散分布多排凹坑,每排凹坑有至少两个凹坑,在所述凹坑中布置有粘合层和耐高温涂层,所述耐高温涂层通过所述粘合层附着在所述部件基体上。[0007]进一步的,所述粘合层设置在所述凹坑的底部,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充且固定在所述凹坑内,每个凹坑内的耐高温涂层的表面与所述部件基体的表面形成平滑过渡的平整表面。[0008]进一步的,所述粘合层设置在所述凹坑的底部和内壁上,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充且固定在所述凹坑内,每个凹坑内的耐高温涂层的表面与所述部件基体的表面形成平滑过渡的平整表面。[0009]进一步的,所述部件基体上离散分布多排凹坑的表面部分相对于所述部件基体的外周部分下陷,所述粘合层设置在所述凹坑的底部,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充在所述凹坑和下陷部分,并且固定在所述凹坑内,所述耐高温涂层的表面与所述部件基体的外周部分的表面形成平滑过渡的平整表面。[0010]进一步的,所述部件基体上离散分布多排凹坑的表面部分相对于所述部件基体的外周部分下陷,所述粘合层设置在所述凹坑的底部和内壁以及下陷部分,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充在所述凹坑和下陷部分,并且固定在所述凹坑和下陷部分内,所述耐高温涂层的表面与所述部件基体的外周部分的表面形成平滑过渡的平整表面。[0011]进一步的,每排凹坑有五到十二个凹坑。[0012]进一步的,所述凹坑的截面形状为圆形或椭圆形。[0013]进一步的,所述粘合层的热膨胀系数介于所述部件基体和耐高温涂层的热膨胀系数之间。[0014]基于上述技术方案,本实用新型在部件基体表面布置了多排凹坑,并将耐高温涂层通过凹坑内的粘合层附着在部件基体上。填充在凹坑内的耐高温涂层被离散分布成多个涂层结构,避免了整块涂层容易出现的大块脱落或者裂纹现象。[0015]在另一个实施例中,所述粘合层设置在所述凹坑的底部,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充且固定在所述凹坑内,每个凹坑内的耐高温涂层的表面与所述部件基体的表面形成平滑过渡的平整表面。每个凹坑的耐高温涂层形成多个独立分布的涂层结构,相比于现有的大面积整块的涂层结构,这种独立分布的涂层结构的面积比较小,对应的膨胀热应力较小,就避免了大面积涂层结构由于热膨胀而产生的应力而导致的脱落或裂纹。[0016]在另一个实施例中,所述粘合层设置在所述凹坑的底部和内壁上,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充且固定在所述凹坑内,每个凹坑内的耐高温涂层的表面与所述部件基体的表面形成平滑过渡的平整表面。在凹坑的底部和内壁均填充有粘合层, 增加了粘合层与耐高温陶瓷涂层的粘合面积,使得粘结更加紧密,不易脱落。[0017]在另一个实施例中,所述部件基体上离散分布多排凹坑的表面部分相对于所述部件基体的外周部分下陷,所述粘合层设置在所述凹坑的底部,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充在所述凹坑和下陷部分,并且固定在所述凹坑内,所述耐高温涂层的表面与所述部件基体的外周部分的表面形成平滑过渡的平整表面。耐高温涂层填充在凹坑内,并且在部件基体表面上还形成大面积的高温陶瓷涂层,这种大面积的耐高温涂层可以更好的阻隔高温燃气与部件基体的接触,并且由于耐高温涂层在凹坑内形成的插接结构使得耐高温涂层不容易在部件基体的平面的方向上发生滑动或错动,也就使耐高温涂层更加不容易脱落或出现裂纹。[0018]在另一个实施例中,所述部件基体上离散分布多排凹坑的表面部分相对于所述部件基体的外周部分下陷,所述粘合层设置在所述凹坑的底部和内壁以及下陷部分,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充在所述凹坑和下陷部分,并且固定在所述凹坑和下陷部分内,所述耐高温涂层的表面与所述部件基体的外周部分的表面形成平滑过渡的平整表面。 耐高温涂层通过粘合层粘贴在部件基体上凹坑的底部和内壁以及下陷部分,这极大地增加了部件基体与粘合层以及粘合层与耐高温涂层之间的结合面积,进而降低耐高温涂层脱落或开裂的概率。[0019]在另一个实施例中,每排凹坑有五到十二个凹坑。凹坑的个数与部件基体的尺寸有关,合适的凹坑数量不仅可以有效地避免涂层大面积脱落,而且加工难度也较低。[0020]在另一个实施例中,所述凹坑的截面形状为圆形或椭圆形。优选圆形的截面形状, 可以获得更大的接触面积,避免局部应力。[0021 ] 在另一个实施例中,所述粘合层的热膨胀系数介于所述部件基体和耐高温涂层的热膨胀系数之间。这种热膨胀系数的关系可以尽量消除部件基体与耐高温涂层之间的热膨胀程度较大差异所带来的影响。


[0022]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分, 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中[0023]图I为本实用新型的耐高温结构的第一实施例的多排凹坑结构的立体示意图。[0024]图2为本实用新型耐高温结构的第一实施例粘合层和耐高温涂层的剖面示意图。[0025]图3为本实用新型耐高温结构的第二实施例粘合层和耐高温涂层的剖面示意图。[0026]图4为本实用新型耐高温结构的第三实施例粘合层和耐高温涂层的剖面示意图。[0027]图5为本实用新型耐高温结构的第四实施例粘合层和耐高温涂层的剖面示意图。
具体实施方式
[0028]下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。[0029]如图I所示,为本实用新型的耐高温结构的第一实施例的多排凹坑结构的立体示意图。在本实施例中,耐高温结构包括在部件基体I与高温燃气相接触的表面11 (参见图 2)离散分布多排凹坑2,每排凹坑有至少两个凹坑。凹坑的数量与部件基体I的尺寸有关, 同时也要考虑到加工难度,优选每排凹坑有五到十二个凹坑,过少的凹坑对应的涂层过少, 其耐高温效果较差,而过多的凹坑会导致加工难度增加,提高加工成本。·[0030]结合图2的粘合层和耐高温涂层的剖面示意图可以看到,在凹坑2中布置有粘合层4和耐高温涂层3,耐高温涂层3通过粘合层4附着在部件基体I的与高温燃气相接触的表面11上。在图2中,粘合层4分别设置在每个凹坑的底部,对于每个凹坑,耐高温涂层3 通过粘合层独立的填充且固定在该凹坑内,同时每个凹坑内的耐高温涂层3的表面与部件基体I的表面11形成平滑过渡的平整表面。平滑过渡的平整表面可以避免部件基体的表面上温度的突变。粘合层应该是致密的,以便形成粘合牢固不易脱落的效果。[0031]由于每个凹坑的耐高温涂层形成多个独立分布的涂层结构,因此相比于现有的大面积整块的涂层结构,这种独立分布的涂层结构的面积比较小,对应的膨胀热应力较小,就避免了大面积涂层结构由于热膨胀而产生的应力而导致的脱落或裂纹。[0032]对于每个凹坑来说,凹坑的截面形状可以采用圆形或椭圆形。尤其优选圆形截面, 这可以尽可能的增大凹坑、粘合层与耐高温涂层之间的接触面积,使耐高温涂层更不容易脱落或产生裂痕。粘合层的热膨胀系数最好介于所述部件基体和耐高温涂层的热膨胀系数之间。这种热膨胀系数的关系可以尽量消除部件基体与耐高温涂层之间的热膨胀程度较大差异所带来的影响。[0033]如图3所示,为本实用新型耐高温结构的第二实施例粘合层和耐高温涂层的剖面示意图。与第一实施例相比,粘合层4不仅设置在凹坑的底部,还设置在凹坑的内壁上,耐高温涂层3通过粘合层4填充且固定在凹坑内,而每个凹坑内的耐高温涂层3的表面与部件基体I的表面11形成平滑过渡的平整表面。在凹坑的底部和内壁均填充有粘合层,增加了粘合层与耐高温陶瓷涂层的粘合面积,使得粘结更加紧密,不易脱落。[0034]如图4所示,为本实用新型耐高温结构的第三实施例粘合层和耐高温涂层的剖面不意图。相比于第一实施例,本实施例在部件基体I上离散分布多排凹坑的表面部分相对于部件基体I的外周部分下陷,粘合层4设置在凹坑的底部,耐高温涂层3通过粘合层4填充在凹坑和下陷部分5,并且固定在凹坑内,耐高温涂层3的表面与部件基体I的外周部分的表面11形成平滑过渡的平整表面。耐高温涂层填充在凹坑内,并且在部件基体表面上还形成大面积的高温陶瓷涂层,这种大面积的耐高温涂层可以更好的阻隔高温燃气与部件基体的接触,并且由于耐高温涂层在凹坑内形成的插接结构使得耐高温涂层不容易在部件基体的平面的方向上发生滑动或错动,也就使耐高温涂层更加不容易脱落或出现裂纹。[0035]如图5所示,为本实用新型耐高温结构的第四实施例粘合层和耐高温涂层的剖面示意图。与第三实施例相比,本实施例的部件基体I上离散分布多排凹坑的表面部分相对于部件基体I的外周部分下陷,粘合层4设置在凹坑的底部和内壁以及下陷部分5,耐高温涂层3通过粘合层4填充在凹坑和下陷部分5,并且固定在凹坑和下陷部分5内,耐高温涂层3的表面与部件基体I的外周部分的表面11形成平滑过渡的平整表面。耐高温涂层通过粘合层粘贴在部件基体上凹坑的底部和内壁以及下陷部分,这极大地增加了部件基体与粘合层以及粘合层与耐高温涂层之间的结合面积,进而降低耐高温涂层脱落或开裂的概率。[0036]上述各本实用新型耐高温结构的实施例可以适用于各种高温环境下的设备,尤其可应用在燃气轮机高温部件的隔热冷却。[0037]最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实 施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神,其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
权利要求1.一种耐高温结构,其特征在于,包括在部件基体与高温燃气相接触的表面离散分布多排凹坑,每排凹坑有至少两个凹坑,在所述凹坑中布置有粘合层和耐高温涂层,所述耐高温涂层通过所述粘合层附着在所述部件基体上。
2.根据权利要求I所述的耐高温结构,其特征在于,所述粘合层设置在所述凹坑的底部,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充且固定在所述凹坑内,每个凹坑内的耐高温涂层的表面与所述部件基体的表面形成平滑过渡的平整表面。
3.根据权利要求I所述的耐高温结构,其特征在于,所述粘合层设置在所述凹坑的底部和内壁上,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充且固定在所述凹坑内,每个凹坑内的耐高温涂层的表面与所述部件基体的表面形成平滑过渡的平整表面。
4.根据权利要求I所述的耐高温结构,其特征在于,所述部件基体上离散分布多排凹坑的表面部分相对于所述部件基体的外周部分下陷,所述粘合层设置在所述凹坑的底部, 所述耐高温涂层通过所述粘合层填充在所述凹坑和下陷部分,并且固定在所述凹坑内,所述耐高温涂层的表面与所述部件基体的外周部分的表面形成平滑过渡的平整表面。
5.根据权利要求I所述的耐高温结构,其特征在于,所述部件基体上离散分布多排凹坑的表面部分相对于所述部件基体的外周部分下陷,所述粘合层设置在所述凹坑的底部和内壁以及下陷部分,所述耐高温涂层通过所述粘合层填充在所述凹坑和下陷部分,并且固定在所述凹坑和下陷部分内,所述耐高温涂层的表面与所述部件基体的外周部分的表面形成平滑过渡的平整表面。
6.根据权利要求广5任一所述的耐高温结构,其特征在于,每排凹坑有五到十二个凹坑。
7.根据权利要求f5任一所述的耐高温结构,其特征在于,所述凹坑的截面形状为圆形或椭圆形。
8.根据权利要求I飞任一所述的耐高温结构,其特征在于,所述粘合层的热膨胀系数介于所述部件基体和耐高温涂层的热膨胀系数之间。
专利摘要本实用新型涉及一种耐高温结构,包括在部件基体与高温燃气相接触的表面离散分布多排凹坑,每排凹坑有至少两个凹坑,在所述凹坑中布置有粘合层和耐高温涂层,所述耐高温涂层通过所述粘合层附着在所述部件基体上。本实用新型在部件基体表面布置了多排凹坑,并将耐高温涂层通过凹坑内的粘合层附着在部件基体上。填充在凹坑内的耐高温涂层被离散分布成多个涂层结构,避免了整块涂层容易出现的大块脱落或者裂纹现象。
文档编号F02C7/00GK202789126SQ20122045843
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者闫怀喜, 陈潇, 苏伟, 王志强, 乔剑 申请人:中航商用航空发动机有限责任公司
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