低热导率高韧性TBC组合物的制作方法

本发明总体上涉及适用于在暴露于高温环境(例如，通过燃气涡轮发动机的热气体流动路径)的部件上的涂层体系中使用的组合物。更具体地，本发明涉及适用于在热障涂层(tbc)体系中使用的组合物。

背景技术：

1、热障涂层在燃气涡轮发动机的部件(例如燃烧器、高压涡轮(hpt)叶片(blade)和轮叶(vane))上的使用日益增加。通常，tbc的隔热使得这样的部件能够经受住更高的工作温度，增加部件耐久性，并且改善发动机可靠性。为了使tbc在其保护的部件的整个计划生命周期中保持有效，期望tbc在部件的整个生命周期中具有低热导率，包括高温漂移(hightemperature excursion)。另外，期望tbc具有高韧性，从而减少侵蚀和冲击对hpt的旋转部件、燃烧器部件和静态涡轮部件(例如涡轮喷嘴)造成的损坏。低热导率tbc可以通过减少热损失并且潜在地允许更高的温度操作来提高效率。

2、当前tbc材料8ysz以其高韧性以及高热导率而著称。低热导率组合物例如55ysz缺乏高韧性。因此，期望进一步改进tbc技术，特别是当tbc被用于针对要求更高的发动机设计的部件进行热绝缘时。

技术实现思路

1、在一方面，本发明提供了一种组合物，所述组合物包含：具有四方结构且具有下式的稀土掺杂的锆氧化物：yalnbtaxnbzzr1-a-b-x-zo2-δ，式中，ln为稀土元素或稀土元素的混合物；0≤a≤0.06；0.06≤b≤0.12；0≤x≤0.1；0≤z≤0.1；0.08≤(x+z)≤0.1；0.16≤(a+b+x+z)≤0.22；以及0.01≤δ≤0.05。

2、在另一方面，本发明提供了一种涂层部件，所述涂层部件包括：具有表面的基底；以及在所述表面上的热障涂层；其中，所述热障涂层包括包含上述组合物的层。

3、在又一方面，本发明提供了一种形成涂层部件的方法，所述方法包括：将层施加到基底的表面上，其中，所述层包含上述组合物。

4、在又一方面，本发明提供了一种涂层部件，所述涂层部件包括：具有表面的基底；在基底的表面上的粘合涂层；以及在粘合涂层上的热障涂层；其中，所述热障涂层包括包含具有四方结构的稀土掺杂的锆氧化物的层，所述层根据astm e1461-13通过激光闪射法测量的在1000℃下的热导率为1.5w/m-k至1.8w/m-k。

技术特征：

1.一种组合物，所述组合物包含：

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，0.03≤a≤0.06。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中，a为0；以及0.08≤b≤0.12。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中，(a+b)为0.12。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中，(x+z)为0.1。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中，z为0，使得所述式为：

7.根据权利要求1所述的组合物，其中，ln包含sm、gd、yb、la、ce、nd、eu、dy、er、ho、lu或它们的混合物。

8.根据权利要求1所述的组合物，其中，ln基本上不含tb和pr。

9.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物根据astm e1461-13通过激光闪射法测量的在1000℃下的热导率为1.5w/m-k至1.8w/m-k。

10.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物选自如下：y0.06sm0.06ta0.1zr0.78o1.99；

技术总结
提供了一种组合物，所述组合物包含具有四方结构且具有下式的稀土掺杂的锆氧化物：Y<subgt;a</subgt;Ln<subgt;b</subgt;Ta<subgt;x</subgt;Nb<subgt;z</subgt;Zr<subgt;1‑a‑b‑x‑z</subgt;O<subgt;2‑δ</subgt;，式中，Ln为稀土元素或稀土元素的混合物；0≤a≤0.06；0.06≤b≤0.12；0≤x≤0.1；0≤z≤0.1；0.08≤(x+z)≤0.1；0.16≤(a+b+x+z)≤0.22；以及0.01≤δ≤0.05。还提供了用该组合物形成涂层的方法以及涂层部件。

技术研发人员：M·纳亚克,S·库马,J·R.·索尔兹伯里,A·森古普塔,J·纳拉亚南,V·拉朱·S,J·M·库恩
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15