Термобарьерное покрытие компонента турбины с изменяющимися по глубине свойствами материала - заявка 2016134446 на патент на изобретение в РФ

1. Компонент турбины сгорания, имеющий теплоизоляционную внешнюю поверхность для воздействия газа сгорания, содержащий:
металлическую подложку, имеющую поверхность подложки;
закрепляющий слой, образованный на поверхности подложки;
термически напыленный или нанесенный осаждением из газовой фазы или нанесенный плазменным напылением раствора/суспензии слой термобарьерного покрытия (TBC), имеющий общую толщину TBC, внутреннюю поверхность, связанную с закрепляющим слоем, и внешнюю поверхность TBC для воздействия газа сгорания, причем свойства вязкости разрушения, модуля упругости пористости и теплопроводности материала слоя TBC изменяются от внутренней поверхности TBC к внешней поверхности TBC;
структуру в плане технических поверхностных элементов (ESF), выступающих из закрепляющего слоя, имеющих высоту выступания между приблизительно 2-75 процентами от общей толщины слоя TBC; и
структуру в плане технических элементов в виде канавок (EGF), образованных и проникающих в предварительно нанесенный слой TBC через внешнюю поверхность TBC, имеющих глубину канавки.
2. Компонент по п. 1, в котором закрепляющий слой дополнительно содержит термически напыленный или нанесенный осаждением из газовой фазы или нанесенный плазменным напылением раствора/суспензии участок слоя нижнего термобарьерного покрытия (LTBC), образующий структуру в плане ESF, и слой термобарьерного покрытия (TBC) дополнительно содержит участок слоя внешнего термобарьерного покрытия (OTBC), отдельно нанесенный поверх LTBC, имеющий внутреннюю поверхность OTBC, связанную с LTBC, и внешнюю поверхность OTBC для воздействия газа сгорания;
причем участок слоя LTBC имеет большую вязкость разрушения и модуль упругости, чем участок слоя OTBC; и
участок слоя OTBC имеет большую пористость и более низкую теплопроводность, чем участок слоя LTBC.
3. Компонент по п. 2, дополнительно содержащий термически напыленный стойкий к оксидам кальция, магния, алюминия и кремния (CMAS) слой, нанесенный поверх внешней поверхности OTBC и в EGF.
4. Компонент по п. 1, в котором закрепляющий слой дополнительно содержит слой связующего покрытия (BC), связанный с подложкой и ESF, образованными в BC.
5. Компонент по п. 1, в котором слой TBC содержит термически напыленный или нанесенный осаждением из газовой фазы или нанесенный плазменным напылением раствора/суспензии монолитный слой градиентного материала, который образован в процессе изменения состава материала слоя TBC постепенно по мере непрерывного нанесения слоя TBC поверх закрепляющего слоя.
6. Компонент, образованный процессом по п. 5, дополнительно содержащий изменение состава слоя TBC постепенно по мере нанесения слоя TBC поверх закрепляющего слоя путем постепенного уменьшения вязкости разрушения, модуля упругости и теплопроводности и постепенного увеличения пористости по мере нанесения слоя TBC поверх закрепляющего слоя.
7. Компонент по п. 6, дополнительно содержащий термически напыленный стойкий к оксидам кальция, магния, алюминия и кремния (CMAS) слой, нанесенный поверх внешней поверхности OTBC и в EGF.
8. Компонент по п. 6, в котором закрепляющий слой дополнительно содержит слой связующего покрытия (BC), связанный с подложкой и ESF, образованными в BC.
9. Компонент по п. 1, в котором закрепляющий слой дополнительно содержит слой связующего покрытия (BC), связанный с подложкой без элементов и ESF, образованными в BC.
10. Компонент по п. 9, в котором закрепляющий слой дополнительно содержит слой шероховатого связующего покрытия, нанесенный поверх слоя BC.
11. Турбинный двигатель сгорания, содержащий компонент по п. 1, в котором внешняя поверхность TBC компонента находится в сообщении с путем сгорания двигателя для воздействия газа сгорания.
12. Турбинный двигатель сгорания по п. 11, в котором ESF компонента образуют совокупную площадь поверхности по меньшей мере на 20 процентов больше, чем эквивалентная плоская поверхность.
13. Способ изготовления компонента турбины сгорания, имеющего теплоизоляционную внешнюю поверхность для воздействия газа сгорания, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают металлическую подложку, имеющую поверхность подложки;
образуют закрепляющий слой на поверхности подложки; и
образуют термически напыленный или нанесенный осаждением из газовой фазы или нанесенный плазменным напылением раствора/суспензии монолитный слой термобарьерного покрытия (TBC), имеющий толщину слоя TBC, внутреннюю поверхность, связанную с закрепляющим слоем, и внешнюю поверхность TBC для воздействия газа сгорания, путем изменения состава материала слоя TBC постепенно по мере непрерывного нанесения слоя TBC поверх закрепляющего слоя.
14. Способ по п. 13, дополнительно содержащий этап, на котором изменяют состав слоя TBC постепенно по мере нанесения слоя TBC поверх закрепляющего слоя путем постепенного уменьшения вязкости разрушения, модуля упругости и теплопроводности и постепенного увеличения пористости по мере нанесения слоя TBC поверх закрепляющего слоя.
15. Способ по п. 14, дополнительно содержащий этап, на котором образуют структуру в плане технических элементов в виде канавок (EGF), проникающих в предварительно нанесенный слой TBC через внешнюю поверхность TBC, имеющих глубину канавки.
16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этап, на котором термически напыляют стойкий к оксидам кальция, магния, алюминия и кремния (CMAS) слой поверх внешней поверхности TBC и в EGF.
17. Способ по п. 13, дополнительно содержащий этап, на котором образуют структуру в плане технических элементов в виде канавок (EGF), проникающих в предварительно нанесенный слой TBC через внешнюю поверхность TBC, имеющих глубину канавки.
18. Способ по п. 17, дополнительно содержащий этап, на котором термически напыляют стойкий к оксидам кальция, магния, алюминия и кремния (CMAS) слой поверх внешней поверхности TBC и в EGF.
19. Способ изготовления компонента турбины сгорания, имеющего теплоизоляционную внешнюю поверхность для воздействия газа сгорания, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают металлическую подложку, имеющую поверхность подложки;
образуют закрепляющий слой на поверхности подложки, который включает в себя структуру в плане технических поверхностных элементов (ESF), выступающих из закрепляющего слоя;
образуют термически напыленный или нанесенный осаждением из газовой фазы или нанесенный плазменным напылением раствора/суспензии монолитный слой термобарьерного покрытия (TBC), имеющий толщину слоя TBC, внутреннюю поверхность, связанную с закрепляющим слоем, и внешнюю поверхность TBC для воздействия газа сгорания, путем изменения состава материала слоя TBC постепенно по мере нанесения слоя TBC поверх закрепляющего слоя; и
образуют структуру в плане технических элементов в виде канавок (EGF), проникающих в предварительно нанесенный слой TBC через внешнюю поверхность TBC, имеющих глубину канавки.
20. Способ по п. 19, в котором образование закрепляющего слоя дополнительно содержит этап, на котором:
наносят термически напыленный или нанесенный осаждением из газовой фазы или нанесенный плазменным напылением раствора/суспензии участок слоя нижнего термобарьерного покрытия (LTBC), образующий структуру в плане ESF; и
слой термобарьерного покрытия (TBC) дополнительно содержит участок слоя внешнего термобарьерного покрытия (OTBC), отдельно нанесенный поверх LTBC, имеющий внутреннюю поверхность OTBC, связанную с LTBC, и внешнюю поверхность OTBC для воздействия газа сгорания;
причем участок слоя LTBC имеет большую вязкость разрушения и модуль упругости, чем участок слоя OTBC; и
участок слоя OTBC имеет большую пористость и более низкую теплопроводность, чем участок слоя LTBC.
Наверх