具有双层的金属层的层系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103649372 A (43)申请公布日 2014.03.19 CN 103649372 A (21)申请号 201180072189.X (22)申请日 2011.07.08 C23C 28/00(2006.01) C23C 30/00(2006.01) C23C 28/02(2006.01) F01D 5/28(2006.01) (71)申请人 西门子公司 地址 德国慕尼黑 (72)发明人 乔治博斯坦约格洛 阿克塞尔凯泽 维尔纳施塔姆 扬施泰因巴赫 迪米特里奥斯托迈迪斯 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 张春水 高少蔚 (。

2、54) 发明名称 具有双层的金属层的层系统 (57) 摘要 一种具有高的铬含量和附加的硅的已知的保 护层构成脆性相， 所述脆性相在使用期间在受碳 影响的情况下附加地变脆。根据本发明的保护层 具有两件式的金属层， 所述两件式的金属层仅在 外部是包含钽的。 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.01.08 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2011/061655 2011.07.08 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/007281 DE 2013.01.17 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 8 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识。

3、产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书8页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103649372 A CN 103649372 A 1/4 页 2 1. 一种层系统 （1） ， 至少具有 ： 基底 （4） ， 至少双层的金属层 （7， 10） ， 所述金属层由至少一个第一下部的层 （7） 和在所述下部的 层 （7） 上的第二上部的层 （10） 构成， 其中所述下部的层 （7） 具有 MCrAlX 合金， 不具有钽 （Ta） 并且不具有硅 （Si） 并且不具 有铁 （Fe） ， 尤其至少包含下述元素， 更尤其由下述元素构成 ：（数据以重量百分比来表示） 24% 至 26%、 尤其。

4、是 25% 的钴 （Co） ， 12% 至 14%、 尤其是 13% 的铬 （Cr） ， 10% 至 12%、 尤其是 11% 的铝 （Al） ， 0.2% 至 0.5%、 更尤其是 0.3% 的镍， 尤其其余是镍， 其中第二层 （10） 具有 MCrAlX 合金， 或者具有钽 （Ta） 和 / 或铁 （Fe） 或者具有 和 相并且可选地具有 相， 其中 X 分别是可选的并且是出自包括钪 （Sc） 、 铼 （Re） 和稀土元素的组的元素中的至少 一种元素， 尤其是钇 （Y） ， 更尤其仅是钇 （Y） 。 2. 根据权利要求 1 所述的层系统， 其中所述下部的层 （7） 的合金由钴 （Co） 、。

5、 铬 （Cr） 、 铝 （Al） 、 钇 （Y） 和镍 （Ni） 构成。 3. 根据权利要求 1 或 2 的一项或两项所述的层系统， 其中在所述上部的层 （10） 的合金中， 钽 （Ta） 的含量在 0.1 重量 % 和 7.0 重量 % 之间、 尤其是 1 重量 %。 4. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽 （Ta） 在所述上部的层 （10） 的合金中的份额为至少 2.0 重量 %、 尤其是在 3.0 重 量 % 和 6.0 重量 % 之间。 5. 根据权利要求 1 或 2 的一项或两项所述的层系统， 其中钽 （Ta） 在所述上部的层 （10） 的合金中的份额在 4 重量 。

6、% 和 8 重量 % 之间、 尤其是 5 重量 % 至 7 重量 % ； 更尤其是 6 重量 %。 6. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中在所述上部的层 （10） 的合金中， 钴 （Co） 的含量为至少 1 重量 %。 7. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 的合金具有至少 1 重量 % 的铬 （Cr） 。 8. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述下部的层 （7） 的合金中不具有铼 （Re） 。 9. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝 （Al） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 5 重量。

7、 % 至 15 重量 % 之间、 尤其 是在 8 重量 % 至 12 重量 % 之间。 10. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述上部的层 （10） 的合金中不具有铼 （Re） 。 权 利 要 求 书 CN 103649372 A 2 2/4 页 3 11. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中对于所述金属层 （7， 10） 的合金适用的是 ： 不包含锆 （Zr） 和 / 或 不包含钛 （Ti） 和 / 或 不包含镓 （Ga） 和 / 或 不包含锗 （Ge） 。 12. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述下部的层 （7） 的合金和 / 或。

8、所述上部的层 （10） 的合金不包含硅 （Si） 。 13. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述层 （7， 10） 的相应的合金不具有铪 （Hf） 。 14. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 的合金是镍基的。 15. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述下部的层 （7） 的合金是镍基的。 16. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 具有 相、 相并且可选地具有 相， 尤其是也具有 相。 17. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 的合金具有至少 1 。

9、重量 % 的铝 （Al） 。 18. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 的合金具有至少 0.1 重量 %、 尤其是在 0.1 重量 % 和 0.7 重量 % 之间、 更尤其是 0.3 重量 % 的钇 （Y） 。 19. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴 （Co） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 15 重量 % 和 30 重量 % 之间、 尤其 是 18 重量 % 至 27 重量 %、 更尤其是在 21 重量 % 和 24 重量 % 之间。 20. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬 （Cr） 在所述上部的层 （。

10、10） 的合金中的含量在 12 重量 % 至 22 重量 % 之间、 尤其 是在 15 重量 % 至 19 重量 % 之间。 21. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述上部的层 （10） 中包含 相、 尤其包含至少 5 体积 % 的 相。 22. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 具有由镍 （Ni） 、 钴 （Co） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 钽 （Ta） 和可选的钇 （Y） 构成的合金， 尤其是由其构成。 23. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 具有由镍 （Ni） 、 钴 （。

11、Co） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 钽 （Ta） 和钇 （Y） 构成 的合金， 尤其是由其构成。 24. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 具有由镍 （Ni） 、 钴 （Co） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 钽 （Ta） 、 铁 （Fe） 和可 选的钇 （Y） 构成的合金， 尤其是由其构成。 25. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 权 利 要 求 书 CN 103649372 A 3 3/4 页 4 其中所述上部的层 （10） 具有由镍 （Ni） 、 钴 （Co） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 钽 （Ta） 、 。

12、铁 （Fe） 和钇 （Y） 构成的合金， 尤其是由其构成。 26. 根据上述权利要求 1 至 23 中一项或多项所述的层系统， 所述层系统在所述层 （7， 10） 的合金中不具有铁 （Fe） 。 27. 根据上述权利要求 1 至 25 中一项或多项所述的层系统， 其中铁 （Fe） 在所述上部的层 （10） 的合金中的份额在 0.5 重量 % 至 5.0 重量 % 之间、 尤 其是在 1.0 重量 % 至 4.0 重量 % 之间、 并且更尤其是 2.7 重量 %。 28. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬 （Cr） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 12 重量 % 至。

13、 16 重量 % 之间、 尤其 是 14.4 重量 %。 29. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝 （Al） 在所述上部的层 （10） 的合金中的份额在 7 重量 % 和 8 重量 % 之间、 尤其是 7.75 重量 %。 30. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铼 （Re） 在所述上部的层 （10） 的合金中的份额为 0.1 重量 % 至 2 重量 %。 31. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽 （Ta） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 5 重量 % 和 6.8 重量 % 之间。 32. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统。

14、， 其中所述金属层 （7， 10） 的合金不包含铂 （Pt） 。 33. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴 （Co） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 11.0 重量 % 至 14.5 重量 % 之间。 34. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬 （Cr） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 14 重量 % 和 16 重量 % 之间。 35. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝 （Al） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 9 重量 % 和 13 重量 % 之间。 36. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其。

15、中钇 （Y） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 0.1 重量 % 和 0.7 重量 % 之间。 37. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中所述上部的层 （10） 的合金具有在4重量%和7.5重量%之间、 尤其是在3.0重量% 和 6.0 重量 % 之间的钽 （Ta） 。 38. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钽 （Ta） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 3.5 重量 % 和 5.5 重量 % 之间、 尤 其是 4.5 重量 %。 39. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钴 （Co） 在所述上部的层的合金中的含量在 21 重量。

16、 % 和 25 重量 % 之间、 尤其是在 22 重量 % 和 23.5 重量 % 之间、 更尤其是 23 重量 %。 40. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铬 （Cr） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 18 重量 % 和 22 重量 % 之间。 41. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 权 利 要 求 书 CN 103649372 A 4 4/4 页 5 其中所述上部的层 （10） 不具有钇 （Y） 。 42. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中铝 （Al） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 8 重量 % 和 12 重量 % 之。

17、间。 43. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 其中钇 （Y） 在所述上部的层 （10） 的合金中的含量在 0.1 重量 % 和 0.7 重量 % 之间。 44. 根据上述权利要求中一项或多项所述的层系统， 尤其是燃气轮机 （100） 的构件 （120， 130， 155） ， 更尤其地， 其中所述层系统 （120， 130， 155） 的基底 （4） 是镍基的或者是钴基的， 其中在所述保护层 （10） 上施加陶瓷的隔热层 （16） 。 权 利 要 求 书 CN 103649372 A 5 1/8 页 6 具有双层的金属层的层系统 技术领域 0001 本发明涉及一种根据权利要求 1 。

18、所述的用于尤其在高温下保护构件免受腐蚀和 / 或氧化的保护层。 背景技术 0002 用于金属构件的能够提高其抗腐蚀性和 / 或抗氧化性的保护层在现有技术中是 广泛已知的。大部分所述保护层以总名称 MCrAlY 已知， 其中 M 代表选自包括铁、 钴和镍的 组中的至少一种元素， 并且其它主要组分是铬、 铝和钇。 0003 所述类型的典型的覆层从美国专利 4,005,989 和 4,034,142 中已知。也已知的是 将铼 （Re） 添加至 NiCoCrAlY 合金。 0004 在固定式燃气轮机或飞行器推进器中提高进气温度的努力在燃气轮机的专业领 域中具有重大意义， 因为进气温度对可借助燃气轮机实。

19、现的热力学效率而言是重要的决定 因素。通过将专门研发的合金用作用于例如为导向叶片和转子叶片的过高热负荷的构件 的基本材料， 尤其是通过使用单晶超合金， 进气温度可以明显高于 1000。目前， 现有技术 在固定式燃气轮机中允许 950和更高的进气温度以及在飞行器推进器的燃气轮机中允许 1100和更高的进气温度。 0005 用于构造具有单晶基底的、 就其而言能够复杂地构造的涡轮叶片的实例从 WO91/01433A1 中得出。 0006 虽然用于高热负荷构件的目前研发的基本材料的物理负荷能力在可能进一步提 高进气温度方面没有大的问题， 但是必须借助于保护层以实现足够的抗氧化性和抗腐蚀 性。 除保护层。

20、在1000数量级的温度下能够预期由废气引起侵蚀的情况下存在足够的化学 稳定性之外， 保护层也必须具有足够良好的机械特性， 尤其是在保护层和基本材料之间的 机械相互作用的方面。 尤其地， 保护层必须是足够可延展的， 以便能够适应基本材料的可能 的变形并且不断裂， 因为以该方式能为氧化和腐蚀提供侵蚀点。 发明内容 0007 与此相应地， 本发明基于下述目的， 提出一种合金和一种保护层， 所述合金和保护 层在腐蚀和氧化时具有良好的耐高温性、 具有良好的持久稳定性并且所述合金和保护层此 外尤其好地适合于尤其可在高温下在燃气轮机中出现的机械应力。 0008 所述目的通过一种层系统来实现， 0009 所述。

21、层系统至少具有 ： 0010 基底， 0011 至少双层的金属层， 所述金属层由至少一个第一下部的层和在下部的层上的第二 上部的层构成， 0012 其中下部的层具有 MCrAlX 合金， 而不具有钽 （Ta） 并且不具有硅 （Si） 并且不具有 铁 （Fe） ， 说 明 书 CN 103649372 A 6 2/8 页 7 0013 尤其是至少包含下述元素， 0014 更尤其是由其构成 ： 0015 （以重量百分比说明） ： 0016 24% 至 26%、 尤其是 25% 的钴 （Co） ， 0017 12% 至 14%、 尤其是 13% 的铬 （Cr） ， 0018 10% 至 12%、 尤。

22、其是 11% 的铝 （Al） ， 0019 0.2% 至 0.5%、 更尤其是 0.3% 的镍， 0020 尤其其余是镍， 0021 其中第二层具有 MCrAlX 合金， 具有钽 （Ta） 和 / 或铁 （Fe） 或者具有 和 相并 且可选地具有 相， 0022 X 是可选的并且是包括钪、 铼和稀土元素的组中的元素中的至少一种元素， 尤其是 钇 （Y） 。 0023 其它的优点通过下述方式来实现 ： 0024 下部的层的合金由钴 （Co） 、 铬 （Cr） 、 铝 （Al） 、 钇 （Y） 和镍 （Ni） 构成 0025 钽 （Ta） 在上部的层的合金中的含量在0.1重量%至7.0重量%之间、。

23、 尤其是1 重量 % 0026 钽 （Ta） 在上部的层的合金中的份额为至少 2.0 重量 %、 尤其是在 3.0 重量 % 和 6.0 重量 % 之间 0027 钽 （Ta） 在上部的层的合金中的份额在4重量%至8重量%之间、 尤其是5重量% 至 7 重量 %、 更尤其是 6 重量 % 0028 钴 （Co） 在上部的层的合金中的含量为至少 1 重量 % 0029 上部的层的合金具有至少 1 重量 % 的铬 （Cr） 0030 下部的层的合金不具有铼 （Re） 0031 铝 （Al） 在上部的层的合金中的含量在 5 重量 % 至 15 重量 % 之间、 尤其是在 8 重 量 % 至 12 重。

24、量 % 之间 0032 上部的层的合金不具有铼 （Re） 0033 对于金属层的合金适用的是 ： 0034 不包含锆 （Zr） 和 / 或 0035 不包含钛 （Ti） 和 / 或 0036 不包含镓 （Ga） 和 / 或 0037 不包含锗 （Ge） 0038 下部的层的和 / 或上部的层的合金不包含硅 （Si） 0039 层的相应的合金不具有铪 （Hf） 0040 上部的层的合金是镍基的 0041 下部的层的合金是镍基的 0042 上部的层具有 相、 相并且可选地具有 相， 尤其是也具有 相 0043 上部的层的合金具有至少 1 重量 % 的铝 （Al） 0044 上部的层 （10） 的合。

25、金具有至少 0.1 重量 % 的钇 （Y） 、 尤其是 0.3 重量 %、 尤其是 在 0.1 重量 % 和 0.7 重量 % 之间 说 明 书 CN 103649372 A 7 3/8 页 8 0045 钴 （Co） 在上部的层的合金中的含量在 15 重量 % 至 30 重量 % 之间、 尤其是 18 重 量 % 至 27 重量 %、 更尤其是在 21 重量 % 至 24 重量 % 之间 0046 铬 （Cr） 在上部的层的合金中的含量在 12 重量 % 至 22 重量 % 之间、 尤其是在 15 重量 % 至 19 重量 % 之间 0047 上部的层的包含 相， 尤其是至少 5 体积 % 。

26、的 相 0048 上部的层具有由镍 （Ni） 、 钴 （Co） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 钽 （Ta） 和可选的钇 （Y） 构成 的合金， 尤其是由其构成 0049 上部的层具有由镍 （Ni） 、 钴 （Co） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 钽 （Ta） 、 铁 （Fe） 和可选的钇 （Y） 构成的合金， 尤其是由其构成 0050 上部的层具有由镍 （Ni） 、 钴 （Co） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 钽 （Ta）和钇 （Y）构成的合 金， 尤其是由其构成 0051 上部的层具有由镍 （Ni） 、 钴 （Co） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 钽 。

27、（Ta） 、 铁 （Fe） 和钇 （Y） 构 成的合金， 尤其是由其构成 0052 层 （7， 10） 的合金不具有铁 （Fe） 0053 铁 （Fe） 在上部的层的合金中的份额在 0.5 重量 % 至 5.0 重量 % 之间、 尤其是在 1.0 重量 % 至 4.0 重量 % 之间并且更尤其是 2.7 重量 % 0054 铬 （Cr） 在上部的层的合金中的含量在 12 重量 % 至 16 重量 % 之间、 尤其是 14.4 重量 % 0055 铝 （Al） 在上部的层的合金中的份额在 7 重量 % 至 8 重量 % 之间、 尤其是 7.75 重 量 % 0056 铼 （Re） 在上部的层的合。

28、金中的份额为 0.1 重量 % 至 2 重量 % 0057 钽 （Ta） 在上部的层的合金中的含量在 5 重量 % 至 6.8 重量 % 之间 0058 金属层的合金不包含铂 （Pt） 0059 钴 （Co） 在上部的层的合金中的含量在 11 重量 % 至 14.5 重量 % 之间 0060 铬 （Cr） 在上部的层的合金中的含量在 14 重量 % 至 16 重量 % 之间 0061 铝 （Al） 在上部的层的合金中的含量在 9 重量 % 至 13 重量 % 之间 0062 钇 （Y） 在上部的层的合金中的含量在 0.1 重量 % 至 0.7 重量 % 之间 0063 上部的层的合金具有在 4。

29、 重量 % 至 7.5 重量 % 之间、 尤其是在 3.0 重量 % 至 6.0 重量 % 之间的钽 （Ta） 0064 钽 （Ta） 在上部的层的合金中的含量在3.5重量%和5.5重量%之间、 尤其是4.5 重量 % 0065 钴 （Co） 在上部的层的合金中的含量在 21 重量 % 至 25 重量 % 之间、 尤其是在 22 重量 % 至 23.5 重量 % 之间、 更尤其是 23 重量 % 0066 铬 （Cr） 在上部的层的合金中的含量在 18 重量 % 至 22 重量 % 之间 0067 上部的层不具有钇 （Y） 0068 铝 （Al） 在上部的层的合金中的含量在 8 重量 % 至 。

30、12 重量 % 之间 0069 钇 （Y） 在上部的层的合金中的含量在 0.1 重量 % 至 0.7 重量 % 之间。 0070 这些在上文中列举的措施能够任意地彼此组合， 以便实现其它的优点。 0071 在从属权利要求中列举了其它有利的措施， 所述措施能够以有利的方式和方法任 说 明 书 CN 103649372 A 8 4/8 页 9 意地彼此组合。 附图说明 0072 在下文中详细阐述本发明。 0073 附图示出 ： 0074 图 1 示出具有保护层的层系统， 0075 图 2 示出超合金的组分， 0076 图 3 示出燃气轮机， 0077 图 4 示出涡轮机叶片， 以及 0078 图 。

31、5 示出燃烧室。 0079 附图和说明书仅代表本发明的实施例。 具体实施方式 0080 根据本发明， 用于在高温下保护具有基底 4 的构件免受腐蚀和氧化的层系统 1、 120、 130、 155（图 1） 具有下列 ： 0081 双层的金属层 7、 10， 所述金属层由至少一个第一下部的层和第二上部的层 10 构 成， 0082 其中下部的层 7 具有 MCrAl 合金， 不具有钽 Ta 并且不具有硅 （Si） 并且不具有铁 （Fe） ， 0083 尤其包含下述元素 ： 0084 （以重量百分比说明） 0085 24% 至 26%、 尤其是 25% 的钴 （Co） ， 0086 12% 至 1。

32、4%、 尤其是 13% 的铬 （Cr） ， 0087 10% 至 12%、 尤其是 11% 的铝 （Al） ， 0088 0.2%至0.5%、 更尤其是0.3%的包括钪和稀土元素的组中的至少一种元素、 尤其是 钇 （Y） ， 0089 镍， 0090 尤其其余是镍， 0091 其中第二层 10 具有 MCrAl 合金， 或者具有钽 （Ta） 和 / 或铁 （Fe） 或者具有 和 相并且可选地具有 相。 0092 保护层 13 在抗腐蚀性良好的情况下具有尤其良好的抗氧化性并且其特征也在于 尤其良好的可延展性特性， 使得所述保护层尤其适合于在进气温度继续升高的情况下应用 在燃气轮机 100（图 3。

33、） 中。 0093 保护层 13 具有下部的 MCrAlX 层 7 和外部的层 10， 所述层 10 具有 MCrAlX 合金， 所 述 MCrAlX 合金具有钽 （Ta） 和 / 或铁 （Fe） 。X 是可选的并且优选是钪、 稀土族、 尤其是钇和 / 或铼。在下部的层 7 中能够放弃通常所使用的铼 （Re） ， 以至于不形成脆性的铼相， 所述脆 性的铼相能够降低下部的层 7 的可延展性。 0094 下部的层 7 优选是纯的 NiCoCrAl 层， 也就是说不具有钽和 / 铁的添加物， 其中外 部的层 10 具有如钽和 / 或铁的添加物以用于设定良好的氧化保护的相、 相过渡。 说 明 书 CN。

34、 103649372 A 9 5/8 页 10 0095 下部的层7在其组分方面优选相对窄地确立并且尤其是根据图2适合于镍或者钴 超合金， 或者适合于相同的扩展和良好的附着。所述下部的层的可延展性与外部的金属层 10 的可延展性相比表现为较高的， 高至少 10%、 尤其是 20%。 0096 因此， 外部的层 10 能够极其多变地、 明显与基底 （4） 的组分无关地并且根据应用 在没有妥协的情况下构成 ： 高的使用温度 （伴随快速的氧化物生长） 或者平均温度和持久的 氧化保护 ： 0097 Ni-13Co-15Cr-11Al(4.5-6)Ta， -0.3Y 0098 Ni-Co-Cr-Al-F。

35、e。 0099 外部的层 10 具有突出的氧化保护， 反之下部的层具有非常高的韧性从而保护基 底 4， 所述基底因此能够无损坏地再次用于新的使用。 0100 粉末例如通过等离子喷涂来施加 （大气等离子喷涂 APS、 低压等离子喷涂 LPPS、 真 空等离子喷涂 VPS） 。同样也能够考虑其它方法 （物理气相沉积、 化学气相沉积、 冷气喷 涂，） 。 0101 所描述的保护层 13 也作用为到超合金的增附剂层。能够将其它的层、 尤其是陶瓷 的隔热层 16 施加到所述保护层 7 上。 0102 在构件 1、 120、 130 中， 保护层 13 有利地施加到由镍基的或钴基的、 尤其是根据图 2 的。

36、超合金构成的基底 4 上。 0103 所述类型的组分以名称 GTD222、 IN939、 IN6203 和 Udimet500 已知。在图 2 中列出 构件 1、 120、 130、 155 的基底 4 的其它的替选方案。 0104 构件 1 上的保护层 13 的厚度优选地被确定尺寸到大约 100m 和 300m 之间的 数值。 0105 保护层13尤其适合于保护构件1、 120、 130、 155免受腐蚀和氧化， 而构件在材料温 度大约为 950时、 在飞行器涡轮机的情况下也在大约为 1100时加载有废气。 0106 因此， 根据本发明的保护层 13 尤其适合于保护燃气轮机 100 的构件、。

37、 尤其是导向 叶片 120、 转子叶片 130 或热屏蔽元件 155， 所述热屏蔽元件在燃气轮机 100 的或蒸汽轮机 的涡轮机之前或之中加载有热气体。保护层 13 能够用作覆盖层 （保护层是外部层） 或用作 粘结层 （保护层是中间层） 。 0107 图 1 示出作为构件的层系统 1。层系统 1 具有基底 4。基底 4 能够是金属的和 / 或陶瓷的。尤其在涡轮机构件中， 例如在涡轮机转子叶片 120 （图 4） 或涡轮机导向叶片 130 （图 3、 4） 、 热屏蔽元件 155（图 5） 以及蒸汽轮机的或燃气轮机 100（图 3） 的其它壳体部件 中， 基底 4 具有镍基、 钴基超合金， 尤其。

38、是由其制成。优选地使用镍基超合金。 0108 在基底4上存在根据本发明的保护层13。 优选地， 所述保护层13通过等离子喷涂 （真空等离子喷涂、 低压等离子喷涂、 大气等离子喷涂） 来施加。所述保护层能够用作外 部层 （没有示出） 或中间层 （图 1） 。在后一种情况下， 在保护层 13 上存在陶瓷的隔热层 16。 0109 氧化铝层在运行期间在金属层 13 上形成和 / 或在涂覆陶瓷层 16 时形成。 0110 能够将保护层 13 施加到新制造的构件和源自整修的再处理的构件上。再处理 （Refurbishment） 意味着， 将构件 1 在其使用之后必要时与层 （隔热层） 分开并且例如通过 。

39、酸处理 （酸剥离） 来移除腐蚀产物和氧化产物。必要时， 还必须修复裂缝。随后能够对所述 构件进行再覆层， 因为基底 4 是极其昂贵的。 说 明 书 CN 103649372 A 10 6/8 页 11 0111 图 3 示例性地示出燃气轮机 100 的纵向部分剖面图。燃气轮机 100 在内部具有带 有轴 101 的、 可围绕旋转轴线 102 转动地安装的转子 103， 该转子也称为涡轮机转子。沿着 转子 103 依次为进气壳体 104、 压缩机 105、 带有多个同轴设置的燃烧器 107 的尤其为环形 燃烧室的例如环面状的燃烧室 110、 涡轮机 108 和排气壳体 109。环形燃烧室 110。

40、 与例如环 形的热气体通道 111 连通。在那里例如四个相继连接的涡轮级 112 形成涡轮机 108。 0112 每个涡轮级 112 例如由两个叶片环形成。沿工质 113 的流动方向观察， 在热气体 通道 111 中， 由转子叶片 120 形成的排 125 跟随导向叶片排 115。 0113 在此， 导向叶片 130 固定在定子 143 的内壳体 138 上， 相对地， 该排 125 的转子叶 片 120 例如借助涡轮盘 133 安装在转子 103 上。发电机或者做功机械 （没有示出） 耦接于转 子 103。 0114 在燃气轮机 100 工作期间， 压缩机 105 通过进气壳体 104 将空。

41、气 135 吸入并且压 缩。在压缩机 105 的涡轮侧端部处提供的压缩空气被引至燃烧器 107 并且在那里与燃料混 合。接着混合物在燃烧室 110 中燃烧， 从而形成工质 113。工质 113 从那里起沿着热气体通 道 111 流过导向叶片 130 和转子叶片 120。工质 113 在转子叶片 120 处以传递动量的方式 膨胀， 使得转子叶片 120 驱动转子 103， 并且该转子驱动耦接在其上的做功机械。 0115 暴露于热工质 113 的构件在燃气轮机 100 工作期间承受热负荷。除了加衬于环形 燃烧室 110 的热屏蔽元件之外， 沿工质 113 的流动方向观察的第一涡轮机级 112 的导。

42、向叶 片 130 和转子叶片 120 承受最高的热负荷。为了经受住那里存在的温度， 可借助于冷却剂 来冷却第一涡轮机级的导向叶片和转子叶片。 同样， 构件的基底可以具有定向结构， 这就是 说它们是单晶的 （SX 结构） 或仅具有纵向定向的晶粒 （DS 结构） 。 0116 例如， 铁基、 镍基或钴基超合金用作构件的材料， 尤其是用作涡轮叶片 120、 130 和 燃烧室 110 的构件的材料。例如由 EP 1 204 776 B1、 EP 1 306454、 EP 1 319 729 A1、 WO99/67435 或 WO00/44949 已知这样的超合金。 0117 导向叶片130具有朝向涡。

43、轮机108的内壳体138的导向叶片根部 （这里没有示出） ， 以及与导向叶片根部相对置的导向叶片顶部。导向叶片顶部朝向转子 103 并固定在定子 143 的固定环 140 处。 0118 图 4 在立体图中示出流体机械的沿着纵轴线 121 延伸的转子叶片 120 或导向叶片 130。 0119 所述流体机械可以是飞机的或用于发电的发电厂的燃气轮机， 也可以是蒸汽轮机 或压缩机。 0120 叶片 120、 130 沿着纵轴线 121 相继具有 ： 固定区域 400、 邻接于固定区域的叶片平 台 403 以及叶身 406 和叶片梢部 415。作为导向叶片 130， 叶片 130 可以在其叶片梢部 。

44、415 处具有另一平台 （没有示出） 。 0121 在固定区域 400 中形成有用于将转子叶片 120、 130 固定在轴或盘上的叶片根部 183（没有示出） 。叶片根部 183 例如构成为锤头形。作为枞树形根部或燕尾形根部的其它 设计方案是可行的。 0122 叶片 120、 130 对于流过叶身 406 的介质具有迎流棱边 409 和出流棱边 412。 0123 在传统叶片 120、 130 中， 在叶片 120、 130 的所有区域 400、 403、 406 中使用例如实 心的金属材料、 尤其是超合金。例如由 EP 1 204 776 B1、 EP1 306 454、 EP 1 319 。

45、729A1、 说 明 书 CN 103649372 A 11 7/8 页 12 WO99/67435或WO00/44949已知这样的超合金。 在这种情况下， 叶片120、 130可以通过铸造 法， 也可以借助定向凝固、 通过锻造法、 通过铣削法或其组合来制造。 0124 将带有一个或多个单晶结构的工件用作机器的在运行中承受高的机械的、 热的和 /或化学的负荷的构件。 这种单晶工件的制造例如通过由熔融物的定向凝固来进行。 在此， 这涉及一种浇注法， 其中液态金属合金凝固为单晶结构、 即单晶工件， 或者定向凝固。在这 种情况下， 枝状晶体沿热流定向， 并且形成柱状晶体的晶粒结构 （柱状地， 这就是。

46、说在工件 的整个长度上分布的晶粒， 并且在此根据一般的语言习惯称为定向凝固） ， 或者形成单晶结 构， 这就是说整个工件由唯一的晶体构成。在这些方法中， 必须避免过渡成球形 （多晶的） 凝 固， 因为通过非定向的生长不可避免地构成横向和纵向晶界， 所述横向和纵向晶界使定向 凝固的或单晶的构件的良好特性不起作用。 0125 如果一般性地提到定向凝固组织， 则是指不具有晶界或最多具有小角度晶界的 单晶和确实具有沿纵向方向分布的晶界但不具有横向晶界的柱状晶体结构。第二种所 提到的晶体结构也称为定向凝固组织 （directionally solidified structures） 。由 US-PS6。

47、,024,792 和 EP0892090A1 已知这样的方法。 0126 叶片 120、 130 同样可以具有根据本发明的抗腐蚀或抗氧化的保护层 7。密度优 选地是理论密度的 95%。在 （作为中间层或最外层的） MCrAlX 层上形成保护性氧化铝层 （TGO=thermal grown oxide layer（热生长氧化层） ） 。 0127 在MCrAlX上还可以有隔热层， 隔热层优选是最外层并例如由ZrO2、 Y2O3-ZrO2组成， 即， 隔热层通过氧化钇和 / 或氧化钙和 / 或氧化镁非稳定、 部分稳定或完全稳定。隔热层覆 盖整个 MCrAlX 层。通过例如电子束气相淀积 （EB-P。

48、VD） 的适当的覆层方法在隔热层中产生 柱状晶粒。其它覆层方法也是可以考虑的， 例如大气等离子喷涂 （APS） 、 LPPS（低压等离子 喷涂） 、 VPS（真空等离子喷涂） 或 CVD（化学气相沉积） 。隔热层可以具有多孔的、 有微观裂 缝或宏观裂缝的晶粒， 用于更好地耐热冲击。因此， 隔热层优选地比 MCrAlX 层更为多孔。 0128 叶片120、 130可以实施成空心的或实心的。 如果要冷却叶片120、 130， 则叶片为空 心的并且必要时还具有薄膜冷却孔 418（由虚线表示） 。 0129 图 5 示出燃气轮机 100 的燃烧室 110。燃烧室 110 例如构成为所谓环形燃烧室， 其 中多个在周向上围绕旋转轴线 102 设置的燃烧器 107 通到共同的燃烧室腔 154 中， 所述燃 烧器产生火焰 156。为此， 燃烧室 110 以其整体构成为环形的结构， 所述环形的结构围绕旋 转轴线 102 定位。 0130 为了实现相对高的效率， 针对为大约1000至1600的工作介质M的相对高的温 度来设计燃烧室 110。为了还在这些对材料不利的工作参数的情况下能够实现相对长的工 作持续时间， 燃烧室壁 153 在其朝向工作介质 M 的一侧上。