包含铬和铝的涂层组合物以及利用其形成的涂层的制作方法

本公开总体上涉及包含铬和铝的涂层组合物以及利用其形成的涂层，并且更具体地涉及用于各种气体轮机应用的粘结涂层组合物和涂层。

背景技术：

技术实现思路

1、本文公开了热喷涂原料材料的实施方式，该热喷涂原料材料包含以重量百分比(wt.％)计的镍：18-31；钴：18-31；铁：18-31；铬：16-27；和铝：2-13。在其他实施方式中，热喷涂原料材料包含，以重量百分比计：ni：约12.15-约23.73、co：约23.34-约48.78、fe：约11.56-约22.58、cr：约5.03-约21.03、和al：约8.84-约16.75。在一些实施方式中，原料材料进一步包含0.25-1wt.％的钇。

2、在一些实施方式中，原料材料被配置以在平衡热力学条件下具有85％或更高的第一和第二基体接近度。在一些实施方式中，原料材料被配置以在平衡热力学条件下具有90％或更高的第一和第二基体接近度。在一些实施方式中，原料材料被配置以在平衡热力学条件下具有95％或更高的第一和第二基体接近度。

3、在一些实施方式中，原料材料被配置以在平衡热力学条件下具有在0k至150k范围内的b2形成δ。在一些实施方式中，原料材料被配置以在平衡热力学条件下具有在25k至80k范围内的b2形成δ。在一些实施方式中，原料材料被配置以在热力学平衡条件下包含40％或更多的b2有序相。在一些实施方式中，原料材料被配置以在热力学平衡条件下包含45％或更多的b2有序相。在一些实施方式中，原料材料被配置以在热力学平衡条件下包含50％或更多的b2有序相。在一些实施方式中，原料材料被配置以在热力学平衡条件下包含由上述任何百分比所限定的范围内的任何百分比的b2有序相。

4、在一些实施方式中，原料材料被配置以在热力学平衡条件下包含5摩尔％或更多的抗氧化相。在一些实施方式中，原料材料被配置以在热力学平衡条件下包含10摩尔％或更多的抗氧化相。在一些实施方式中，原料材料被配置以在热力学平衡条件下包含20摩尔％或更多的抗氧化相。在一些实施方式中，原料材料被配置以在热力学平衡条件下包含由上述任何百分比所限定的范围内的摩尔％的抗氧化相。在一些实施方式中，抗氧化相包含碳化物，如铬碳化物。

5、本文还公开了由本文公开的原料材料形成的涂层的实施方式。该涂层可以是热喷涂涂层和/或粘结涂层。应当理解，在本文所述的各种实施方式中，原料材料和涂层中的一者的任何材料特征，包括组成和/或热力学性质，也可以存在于本文所述的原料和涂层中的另一者中。

6、在一些实施方式中，涂层包含至少85摩尔％或更多的精细尺度(fine scale)相。在一些实施方式中，涂层包含至少90摩尔％或更多的精细尺度相。在一些实施方式中，涂层包含至少95摩尔％或更多的精细尺度相。在一些实施方式中，涂层包含由上述任何百分比所限定的范围内的摩尔％的精细尺度相。

7、在一些实施方式中，涂层包含至少40摩尔％的b2有序相。在一些实施方式中，涂层包含至少45摩尔％的b2有序相。在一些实施方式中，涂层包含至少50摩尔％的b2有序相。在一些实施方式中，涂层包含由上述任何百分比所限定的范围内的摩尔％的b2有序相。

8、在一些实施方式中，涂层包含5体积％或更多的抗氧化相。在一些实施方式中，涂层包含15体积％或更多的抗氧化相。在一些实施方式中，涂层包含20体积％或更多的抗氧化相。在一些实施方式中，抗氧化相包含铬碳化物。在一些实施方式中，涂层包含由上述任何百分比所限定的范围内的体积％的抗氧化相。

9、在一些实施方式中，涂层在1150℃下的fct测试过程中可以呈现在失效前多于270次循环。在一些实施方式中，涂层在1150℃下的fct测试过程中可以呈现在失效前多于300次循环。在一些实施方式中，涂层在1150℃下的fct测试过程中可以呈现在失效前多于330次循环。

10、在一些实施方式中，涂层被施加在ni系超合金上。在一些实施方式中，涂层可包括施加到涂层上的热障涂层。在一些实施方式中，热喷涂涂层包含，以重量百分比(wt.％)计：镍：18-31；钴：18-31；铁：18-31；铬：16-27；和铝：2-13。

11、本文还公开了形成耐热涂层的方法的实施方式，该方法包括将粘结涂层施加到ni系超合金上，该粘结涂层包含ni：约12.15-约23.73、co：约23.34-约48.78、fe：约11.56-约22.58、cr：约5.03-约21.03、和al：约8.84-约16.75；以及将热障涂层施加到粘结涂层上。在一些实施方式中，形成方法包括热喷涂。在一些实施方式中，粘结涂层进一步包含0.25-1wt.％的钇。

12、本文公开了包含m、cr和al的粘结涂层材料的实施方式，其中m是ni、co和fe中的一种或多种，其在平衡热力学下将在冷却时从液体中析出bcc有序相，然后bcc或fcc晶体结构的无序金属(相)，其中微结构包括当以20°k/秒或更慢的速率从液态固化时占总微结构的85％或更多的精细尺度结构，其特征在于：100nm或更小尺寸的相。

13、在一些实施方式中，bcc有序相和无序相的形成温度为0-150k。在一些实施方式中，当比较两个相的化学性质时，bcc有序相和无序金属相在组成上相似——如大于85％的余弦(cosine)相似度所限定。在一些实施方式中，bcc有序相占总微结构的大于40％。在一些实施方式中，材料在热力学上形成10％或更大摩尔分数的抗氧化相。在一些实施方式中，材料形成10％或更大摩尔分数的铬碳化物抗氧化相。在一些实施方式中，微结构包含当以20°k/秒或更慢的速率从液态固化时占总微结构的85％或更多的精细尺度结构，其特征在于：100nm或更小尺寸的相。

14、在一些实施方式中，组合物包含，以wt.％计：ni：12.15-23.73(或约12.15-约23.73)、co：23.34-48.78(或约23.34-约48.78)、fe：11.56-22.58(或约11.56-约22.58)、cr：5.03-21.03(或约5.03-约21.03)、和al：8.84-16.75(或约8.84-约16.75)。在其他实施方式中，组合物包含，以wt％计：镍：18-31；钴：18-31；铁：18-31；铬：16-27；和铝：2-13。

15、在一些实施方式中，组合物包含，以wt.％计：ni：20-22(或约20-约22)、co：21-23(或约21-约23)、fe：20-24.2(或约20-约24.2)、cr：26-30(或约26-约30)、c：0.5-1(或约0.5-约1)、和al：6-8(或约6-约8)。

16、在一些实施方式中，组合物包含0.1-1wt.％的钇。

17、本文还公开了包含m、cr和al的粘结涂层材料的实施方式，其中m是ni、co和fe中的一种或多种，其在平衡热力学下将在冷却时从液体中析出bcc有序相，然后bcc或fcc晶体结构的无序金属(相)。

18、本文进一步公开了被配置用于高温使用的热喷涂原料材料的实施方式，该原料材料包含，以wt.％计：ni：约18-约31、co：约18-约31、fe：约18-约31、cr：约16-约27、和al：约2-约13。

19、本文进一步公开了被配置用于高温使用的热喷涂原料材料的实施方式，该原料材料包含，以wt.％计：ni：约21-约28、co：约21-约28、fe：约21-约28、cr：约18-约15、和al：约6-约10。