具有含稀土二硅酸盐和第二相材料的环境屏障涂层的涂层部件的制作方法

具有含稀土二硅酸盐和第二相材料的环境屏障涂层的涂层部件
优先权信息
1.本技术要求2021年12月6日提交的印度临时专利申请号202111056416的优先权。
技术领域
2.本公开总体上涉及具有环境屏障涂层(ebc)的涂层部件和涂有该涂层的燃气涡轮发动机部件。更具体地，本文描述的实施方式总体上涉及用于涂层部件的ebc，所述ebc包括复合材料层，所述复合材料层含有稀土二硅酸盐和第二相材料。


背景技术：

3.燃气涡轮发动机内的操作环境可能在热学和化学方面是恶劣的。尽管高温铁基、镍基和钴基超合金已被开发用于发动机部件，但如果由此类合金形成的部件位于燃气涡轮发动机的某些区段(例如涡轮和/或燃烧器区段)，则其通常可能需要长期服役暴露。ebc可施加于部件以保护它们免受高温发动机区段的恶劣环境的影响。然而，具有耐腐蚀性和/或耐cmas渗透性的替代ebc在本领域中将受到欢迎。
附图说明
4.参考附图，说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且有效的公开(包括本技术的最佳模式)，其中：
5.图1显示了根据本技术主题事项的方面的可以在飞行器内使用的燃气涡轮发动机(特别显示了被配置为高旁通涡扇喷气发动机的燃气涡轮发动机)的一个实施方式的截面图；
6.图2是根据本公开的示例实施方式的ebc的截面图；
7.图3是根据本公开的示例实施方式的施加于部件的ebc的截面图；以及
8.图4是根据本公开的示例实施方式的施加于部件的ebc的截面图。
9.本说明书和附图中重复使用的参考标记旨在表示本公开的相同或相似的特征或部件。
具体实施方式
10.现在将详细参考本公开的实施方式，附图中显示了本公开实施方式的一个以上示例。每个示例通过解释而非限制本公开的方式来提供。事实上，在不脱离本公开的范围或精神的情况下可对本公开进行各种修改和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。例如，作为一个实施方式的一部分显示或描述的特征可以与另一个实施方式一起使用以产生又一个实施方式。因此，本公开旨在涵盖落入所附权利要求及其等价物范围内的这些修改和变化。
11.在本文中，使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或说明”。在本文中，被描述
为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优选于或优于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施方式都应被视为示例性的。
12.除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数引用。
13.如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开来，而不意在表示各个部件的位置或重要性。
14.如本文所用，术语“基本上不含”应理解为表示完全不含所述成分，或包括痕量的所述成分。“痕量”为几乎不可检测且对主题组合物的功能或美学特性没有益处的那些化学成分的定量水平。
15.本公开中使用化学元素的常见化学缩写来进行讨论，例如元素周期表中的常见缩写。例如，氢由其常用化学缩写h表示、氦由其常用化学缩写he表示等。
16.整个说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修饰可以允许改变而不会导致其相关基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“大约”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1％、2％、4％、10％、15％或20％幅度内。这些近似幅度可应用于单个值、定义数值范围的任一端点或两个端点，和/或端点之间范围的幅度。
17.在此以及在整个说明书和权利要求书中，除非上下文或语言另有说明，否则范围限定可以进行组合和互换，此类范围是明确的且包括其中所含所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
18.不断寻求使燃气涡轮发动机具有更高工作温度以提高其效率。然而，随着工作温度升高，发动机部件的高温耐久性必须相应提高。通过铁基、镍基和钴基超合金的配方，在高温性能方面取得了重大进展。尽管高温合金已广泛用于整个燃气涡轮发动机(特别是高温区段)的部件，但已提出了替代的重量更轻的部件材料。
19.陶瓷基体复合材料(cmc)是一类由被陶瓷基体相包围的增强材料组成的材料。此类材料，以及某些单片陶瓷(即，不含增强材料的陶瓷材料)，目前正在用于更高温度的应用。这些陶瓷材料与超级合金相比重量轻，但仍可为由其制成的部件提供强度和耐用性。因此，目前正在考虑将此类材料用于燃气涡轮发动机的高温区段中使用的许多燃气涡轮部件，例如翼型件(例如涡轮和叶片)、燃烧器、护罩和其他类似部件，该部件将受益于这些材料可以提供更轻的重量和更高的温度的能力。
20.cmc和单片陶瓷部件可以涂有ebc以保护它们免受高温发动机区段的恶劣环境的影响。ebc能够提供针对高温燃烧环境中的腐蚀性气体(其能迅速氧化含硅的cmc和单片陶瓷)的致密密封。此外，在服役条件下，发动机热区段中的某些ebc可能会暴露于各种形式的损坏，包括因暴露于气体燃烧产物而引起的侵蚀、氧化和腐蚀、异物损坏和环境污染物侵袭。
21.可存在于空气中的环境污染物包括沙子、尘土、火山灰、二氧化硫形式的硫、飞灰、水泥颗粒、跑道粉尘和其他可能排放到大气中的污染物，例如金属微粒，如镁、钙、铝、硅、铬、镍、铁、钡、钛、碱金属以及它们的化合物，包括氧化物、碳酸盐、磷酸盐、盐，以及它们的混合物。这些环境污染物在燃料燃烧产生的腐蚀性和氧化性污染物之外。这些污染物可附着在热区段部件(通常涂有ebc)的表面上。
22.在发动机的工作温度下，这些污染物会在ebc上形成污染物组合物。这些污染物组合物通常包含钙、氧化镁、三氧化二铝和二氧化硅(cmas)，它们的沉积物被称为cmas。在高于约2240℉的温度下，这些cmas组合物可能变成液体、渗入ebc并导致有害的物理和化学相互作用。
23.由于已增加喷气发动机的工作温度以提高效率，因此喷气发动机中由cmas引起的ebc剥落尤其值得注意。环境空气中高浓度的细沙和粉尘会加速cmas降解，从而降低ebc和相关发动机部件的有效服役寿命。
24.本公开提供了一种ebc，该ebc包括复合材料层，该复合材料层含有稀土硅酸盐和第二相材料。有利地，第二相材料可以包括设计用于改进ebc的功能性能的某些材料。例如，在某些实施方式中，第二相材料可以包括耐腐蚀材料以提高ebc的耐腐蚀性。在某些其他实施方式中，第二相材料可以包括被配置为减少cmas渗透和/或ebc降解的材料。
25.现在参考附图，图1显示了根据本技术主题事项的方面的可在飞行器内使用的燃气涡轮发动机10的一个实施方式的截面图。更具体地，对于图1的实施方式，燃气涡轮发动机为高旁通涡扇喷气发动机，所示燃气涡轮发动机10具有用于参考目的的沿轴向a延伸穿过其中的纵向或轴向中心轴线12。燃气涡轮发动机10进一步限定了从中心线12延伸的径向方向r。尽管显示了一个示例性涡扇实施方式，但是可以预期本发明可以同样适用于一般的涡轮机械，例如开放式转子涡扇发动机(例如没有外部机舱的涡扇)、涡轮轴、涡轮喷气发动机或涡轮螺桨发动机配置，包括船用和工业涡轮发动机和辅助动力装置。
26.通常，燃气涡轮发动机10包括涡轮机14和位于其上游的风扇部分16。涡轮机14通常包括基本上管状的外壳18，外壳18限定了环形入口20。此外，外壳18可以进一步包围和支撑低压(lp)压缩机22以将进入涡轮机14的空气的压力增加至第一压力水平。然后，多级轴流式高压(hp)压缩机24可以接收来自lp压缩机22的加压空气并进一步增加该空气的压力。然后，离开hp压缩机24的加压空气可以流向燃烧器26，在燃烧器26内将燃料注入到加压气流中，所得混合物在燃烧器26内燃烧。高能燃烧产物从燃烧器26沿燃气涡轮发动机10的热气路径被引导至高压(hp)涡轮28，以通过高压(hp)轴30或线轴来驱动hp压缩机24，然后被引导至低压(lp)涡轮32，以通过低压(lp)轴34或线轴(通常与hp轴30同轴)来驱动lp压缩机22和风扇部分16。在涡轮28和涡轮32均被驱动之后，燃烧产物可通过排气喷嘴36从涡轮机14中排出以提供推进喷射推力。
27.此外，燃气涡轮发动机10的风扇部分16通常包括可旋转的轴流式风扇转子38，其配置为被环形风扇外壳40包围。在具体实施方式中，lp轴34可直接连接至风扇转子38，例如在直接驱动配置中。在替代配置中，lp轴34可通过减速装置37连接至风扇转子38，例如间接驱动或齿轮驱动配置的减速齿轮箱。根据需要或要求，此类减速装置可以包括在燃气涡轮发动机10内的任何合适的轴/线轴之间。
28.本领域普通技术人员应理解，风扇外壳40可以被配置为通过多个基本上径向延伸、周向隔开的出口导向叶片42相对于涡轮机14而支撑。如此，风扇外壳40可以包围风扇转子38及其对应的风扇转子桨叶(风扇桨叶44)。此外，风扇外壳40的下游区段46可以在涡轮机14的外部部分上延伸，以便限定提供额外推进喷射推力的二级或旁通气流管道48。
29.在燃气涡轮发动机10的运行期间，应理解，初始气流(由箭头50所示)可通过风扇外壳40的相关入口52进入燃气涡轮发动机10。然后气流50通过风扇桨叶44，并分成移动通
过旁通管道48的第一压缩气流(由箭头54所示)和进入lp压缩机22的第二压缩气流(由箭头56所示)。然后第二压缩气流56的压力增加并进入hp压缩机24(如箭头58所示)。在与燃料混合并在燃烧器26内燃烧之后，燃烧产物60离开燃烧器26并流过hp涡轮28。此后，燃烧产物60流过lp涡轮32并离开排气喷嘴36，从而为燃气涡轮发动机10提供推力。
30.燃气涡轮发动机10的各种部件可以包含本公开的ebc。例如，在各种实施方式中，本公开的制品可包括但不限于选自燃烧器部件、涡轮桨叶、护罩、喷嘴、隔热罩和叶片的涡轮发动机部件。
31.图2以截面形式显示了本公开的涂层。ebc 300包括其上设置有复合材料层340的粘合涂层310(例如硅)。复合材料层340可以包含稀土硅酸盐(例如稀土二硅酸盐)和第二相材料。图3以截面形式显示了图2的ebc 300，其中ebc 300设置在部件400(例如燃气涡轮发动机部件)上。
32.部件400可以为任何含硅材料(例如陶瓷或金属合金)。部件400可以包含陶瓷材料，例如碳化硅、氮化硅、碳氮化硅、氮氧化硅和氮氧化硅铝(silicon aluminum oxynitride)。在某些实施方式中，部件400可以包含复合材料，例如金属基体复合材料(mmc)或陶瓷基体复合材料(cmc)。复合材料通常包括嵌入基体材料中的纤维增强材料，例如聚合物、陶瓷或金属材料。增强材料用作复合材料的承载成分，而复合材料的基体用于将纤维粘合在一起，并充当将外部施加的应力传递和分布到纤维上的介质。
33.如本文所用，陶瓷基体复合材料或“cmc”指含有硅或氧化物-氧化物的基体和增强材料。本文可接受的cmc的一些示例可包括但不限于具有基体和增强纤维的材料，该材料包含非氧化物硅基材料，例如碳化硅、氮化硅、碳氧化硅、氮氧化硅以及它们的混合物。示例包括但不限于：具有碳化硅基体和碳化硅纤维的cmc；具有氮化硅基体和碳化硅纤维的cmc；具有碳化硅基体和碳纤维的cmc；以及具有碳化硅/氮化硅基体混合物和碳化硅纤维的cmc。此外，cmc可以具有由氧化物陶瓷组成的基体和增强纤维。具体地，氧化物-氧化物cmc可以由包含基于氧化物的材料的基体和增强纤维组成，基于氧化物的材料例如为三氧化二铝(al2o3)、二氧化硅(sio2)、铝硅酸盐以及它们的混合物。铝硅酸盐可以包括结晶材料，例如莫来石(3al2o3·
2sio2)，以及玻璃状铝硅酸盐。
34.示例性cmc材料可包括碳化硅(sic)、硅、二氧化硅或三氧化二铝基体材料以及它们的组合。陶瓷纤维和/或碳纤维可以嵌入基体中，例如氧化稳定的增强纤维，包括单长丝，例如蓝宝石和碳化硅(例如textron的scs-6)，以及包含碳化硅(例如nippon carbon的ube industries的和道康宁的)、硅铝酸盐(例如nextel的440和480)、碳纤维和短切的晶须和纤维(例如nextel的440和)以及可选的陶瓷颗粒(例如si、al、zr、y的氧化物以及它们的组合)和无机填料(例如叶蜡石、硅灰石、云母、滑石、蓝晶石和蒙脱石)的粗纱和纱线。例如，在某些实施方式中，将纤维束(可以包括陶瓷耐火材料涂层)形成为增强带，例如单向增强带。可以将多个带叠置在一起以形成预制件部件。可以在形成预制件之前或在形成预制件之后，用浆料组合物浸渍纤维束。然后预制件可以进行热处理(例如固化或烧尽以在预成型件中产生高碳残留物)和随后的化学处理(例如用硅熔体渗透以得到由具有所需化学组成的cmc材料形成的部件)。
35.部件400可以涂有含硅粘合涂层310。根据一个实施方式，粘合涂层310包含施加到部件400的金属硅。粘合涂层310的厚度可以为约50μm至约150μm，例如约70μm至约120μm，例
如约100μm。然而，在其他实施方式中，粘合涂层310的厚度可以为约0.0253mm至约0.506mm(1密耳至20密耳)，更典型地为约0.051mm至约0.152mm(2密耳至6密耳)。或者，部件400可以被预氧化以提供二氧化硅(sio2)粘合涂层。粘合涂层310可以防止下层部件的氧化和相应的气体释放、气泡的形成以及环境屏障涂层的剥落。粘合涂层310还可以改善随后施加的涂层(例如复合材料层340)的粘附性。粘合涂层310还可以降低施加复合材料层340会损坏下层部件400的风险。可通过任何已知的沉积固体涂层的方法，例如热喷涂、等离子喷涂和任何已知施加技术，将粘合涂层310施加到部件400上。此外，术语“施加”和“沉积”在本文中可以互换使用。
36.复合材料层340设置在硅粘合涂层310附近和/或之上。复合材料层340可以包含稀土二硅酸盐材料(其具有与下层部件400基底良好匹配的cte)和第二相材料(其可不含与下层部件400基底的cte良好匹配的材料)。例如，下层部件400基底可以具有第一cte(c1)，而包含稀土二硅酸盐材料和第二相材料的复合材料层340具有第二cte(c2)。c1和c2之间的差值δc可以变化。例如，取决于部件400的材料和所选的第二相材料，δc可以为约0至约2.25范围内的任何值。如果基底和涂层材料之间的cte不匹配太大，这会导致涂层材料的开裂和/或剥落和失效。此外，如果复合材料层340施加的厚度由于cte不匹配而过大，则复合材料层340可能会发生降解(例如分层和剥落)。
37.因此，本公开的发明人已经发现，通过特定选择第二相材料和施加特定厚度的复合材料层340，可以防止涂层的分层、剥落和/或失效。因此，复合材料层340可以配制成包含稀土二硅酸盐与多种具有不同cte的第二相材料的组合，其可以以一定厚度施加以防止涂层降解。因此，曾经被认为难以掺入ebc系统的硅酸盐基层中的材料可以掺入并施加一定的厚度，以保持整个ebc的运行。因此，复合材料层340可以掺入以前认为由于它们与基底部件的cte不匹配而不能用于某些ebc涂层系统的第二相材料。
38.在本文提供的实施方式中，复合材料层340的cte与下层部件400的cte的比较可以指导复合材料层340的厚度(t)。一般而言，复合材料层的厚度(t)340可以根据δc而变化。下表1说明了示例δc值和合适的相应复合材料层340的厚度(t)。
39.表1
40.此外，在某些实施方式中，δc为约0至约0.25，厚度(t)为约0.5mm至约2.25mm。在
其他实施方式中，δc为约0.25至约1.00，厚度(t)为约0.10mm至约0.75mm。此外，在其他实施方式中，δc为约1至约2.25，厚度(t)为约0.03mm至约0.13mm。厚度(t)可以为约0.1mm至约0.80mm。
41.因此，具有如本文所述厚度(t)的复合材料层340能够掺入某些第二相材料以改进ebc 300的功能运行，而没有复合材料层在部件运行期间剥落或降解的风险。
42.复合材料层340可以包含具有re2si2o7的一般组成的任何稀土二硅酸盐，式中，re(稀土元素)＝la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、th、dy、ho、er、tm、yb和lu，且包括类稀土元素y和sc。在各种实施方式中，稀土二硅酸盐为(yb
xy1-x
)2si2o7，式中，0≤x≤1。在一个具体实施方式中，稀土二硅酸盐为(yb
0.6y0.4
)2si2o7。在另一个实施方式中，稀土二硅酸盐可包括二硅酸镱、二硅酸镥或二硅酸钪。稀土二硅酸盐的cte通常与cmc基底材料的cte良好匹配。
43.复合材料层340还可以包含第二相材料。在某些实施方式中，复合材料层340可包含约2体积％至约50体积％的第二相材料。第二相材料可以包括被配置为改进复合材料层340的一种以上特性(例如耐腐蚀性和/或抗cmas性)的某些材料。例如，在某些实施方式中，第二相材料可以包括一种以上稀土石榴石。在某些实施方式中，稀土石榴石包括钇铝石榴石(yag)。稀土石榴石可以包括掺杂的yag，例如掺杂稀土氧化物的yag材料。yag可以掺杂有一种以上掺杂剂，所述掺杂剂可以为一种以上以下元素的氧化物：la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、y、sr和sc。
44.在某些实施方式中，第二相材料包括一种以上稀土钽酸盐。例如，在某些实施方式中，第二相材料可以包括下式的稀土化合物：a
1-bbbz1-ddd
mo6其中，a为al、ga、in、sc、y、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、fe、cr、co、mn、bi或它们的混合物；b为硼；b为0至约0.5；z为hf、ti或它们的混合物；d为zr、ce、ge、si或它们的混合物；d为0至约0.5；m为ta、nb或它们的混合物；o为氧。
45.应理解，化合物在其组成中具有不同的“位点”：“a位点”、“z位点”、“m位点”和氧，其中“a位点”由式1的a和/或b形成，“z位点”由式1的z和/或d形成。
46.第二相材料可以包括稀土铝酸盐。例如，一种以上稀土铝酸盐可以包括：2gd2o3·
al2o3、2dy2o3·
al2o3、2y2o3·
al2o3、2er2o3·
al2o3、laalo3、ndalo3、smalo3、eualo3、gdalo3、dyalo3、eralo3、dy3al5o
12
、y3al5o
12
、er
13
al5o
12
、lu3a15o
12
、yb3al5o
12
，以及它们的组合。
47.此外，在某些实施方式中，第二相材料可包括氧化铪、氧化锆、稳定的氧化铪、稳定的氧化锆(例如氧化钇稳定的氧化锆(ysz))、稀土铪酸盐、稀土锆酸盐、稀土氧化镓以及它们的组合。在某些实施方式中，第二相材料可以包括铝硅酸盐(例如莫来石、钡锶铝硅酸盐(bsas)、稀土铝硅酸盐等)。
48.在一些实施方式中，第二相材料可以包括一种以上稀土二硅酸盐。在第二相材料包括一种以上稀土二硅酸盐的实施方式中，选择用于第二相材料的稀土二硅酸盐可以不同于复合材料涂层的稀土二硅酸盐。换言之，可以将至少两种不同的稀土二硅酸盐掺入复合材料层340中。
49.通常，本文所述的第二相材料比当前的ebc组合物更不易受熔融粉尘、侵蚀、冲击和/或混合模式降解机制的影响。因此，与当前技术水平的ebc相比，添加第二相材料会产生更坚固的ebc，该ebc保留在基底材料上以保护其免受涡轮发动机环境中水蒸气的影响。总
之，将这些第二相材料掺入复合材料层中，可以提供如下复合材料层：与bsas和稀土硅酸盐ebc材料相比，该复合材料层具有更好的熔融粉尘耐受性；并且，与bsas和稀土硅酸盐材料相比，该复合材料层可以具有更高的硬度，特别是在暴露于熔融粉尘(例如cmas)之后。因此，第二相材料可以增加由此类材料(例如ebc)形成的涂层对cmas、颗粒侵蚀和冲击的耐受性。
50.第二相材料可以与稀土二硅酸盐一起掺入用于喷涂的浆料或原料中，并且可以施加于部件400。例如，在某些实施方式中，第二相材料可以施加于部件400，并且可以均匀地分散在复合材料层340的整个厚度中。然而，在其他实施方式中，预期复合材料层340可以由一个以上子层形成。在此种实施方式中，每个子层可以包含不同量的第二相材料。例如，在某些实施方式中，第二相材料可以在复合材料层340的整个厚度(t)上呈梯度。在此种实施方式中，随着复合材料层340自下而上地形成，每个子层可以包含减少量和/或增加量的第二相材料。然而，在其他实施方式中，可以以使所提供的某些子层不含任何第二相材料的方式来形成子层。因此，根据需要，可以在复合材料层340内的含第二相材料的层之间包括含非第二相材料的子层。
51.现在参考图4，ebc 300可以包括硅粘合涂层310、复合材料层340和设置在复合材料层340上的稀土单硅酸盐层350。稀土(re)单硅酸盐具有re2sio5的一般组成，式中，re＝la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、th、dy、ho、er、tm、yb、lu，且包括类稀土元素y、sc。在某些实施方式中，稀土单硅酸盐可包括(yb
y-y
1-y
)2sio5或它们的混合物，式中，0≤y≤1。
52.ebc 300的层可通过任何合适的方法施加到部件400的基底上。该部件可以包括cmc部件。涂层可通过任何已知的涂层技术来施加，包括但不限于刷涂、滚涂、喷涂和浸渍。喷涂技术包括热喷涂、等离子喷涂(例如空气等离子喷涂)以及它们的组合。例如，可通过热喷涂工艺、化学气相沉积工艺、电子束物理气相沉积工艺、浸入熔融硅、溅射工艺和本领域技术人员已知的其他常规施加工艺来施加粘合涂层310。
53.可选地，在将粘合涂层施加到部件的表面上之前，可以对部件进行机械预处理、化学预处理或两者，以使表面更容易接受ebc。合适的预处理方法包括：喷砂(对不进行喷砂处理的表面进行或不进行掩蔽)，显微机械加工，喷丸处理，激光蚀刻，化学蚀刻剂(例如含有盐酸、氢氟酸、硝酸、氟化氢铵以及它们的混合物的那些)处理，加压水处理(即水射流处理)(加入或不加入磨蚀微粒)，以及这些方法的各种组合。在某些实施方式中，硅粘合涂层的沉积将一层硅金属沉积到部件的表面。可直接将硅施加到部件的喷砂表面，例如当部件处于高温时通过热喷涂施加在部件上。硅粘合涂层可以施加作为薄层，同时完全覆盖部件以避免任何裸露点。通常，粘合涂层的厚度为约50μm至约150μm，例如约70μm至约120μm，例如约100μm。
54.可选地，在将粘合涂层施加到部件的表面上之前，可以对部件进行机械预处理、化学预处理或两者，以使表面更容易接受ebc。合适的预处理方法包括：喷砂(对不进行喷砂处理的表面进行或不进行掩蔽)，显微机械加工，喷丸处理，激光蚀刻，化学蚀刻剂(例如含有盐酸、氢氟酸、硝酸、氟化氢铵以及它们的混合物的那些)处理，加压水处理(即水射流处理)(加入或不加入磨蚀微粒)，以及这些方法的各种组合。
55.然后，可通过已知的施加技术将复合材料层340施加到部件400，包括但不限于刷涂、滚涂、喷涂和浸渍。喷涂技术包括：热喷涂、等离子喷涂(例如空气等离子喷涂(aps))以
及它们的组合。此外，用于复合材料层340的材料可以配制成浆料并施加到部件上以进行进一步加工。复合材料层340可通过任何喷涂技术来沉积，然而，在某些实施方式中，复合材料层340通过aps来沉积。例如，可以制备包含稀土硅酸盐的aps原料。例如，aps原料可包括稀土单硅酸盐和/或稀土二硅酸盐材料与本文所述的第二相材料的一种以上组合的组合。
56.本公开的其他方面由以下条款的主题事项来提供：
57.一种涂层部件，其中，所述涂层部件包括：部件基底；沉积在部件基底上的粘合涂层，所述粘合涂层含有硅；以及沉积在粘合涂层上的复合材料层，所述复合材料层含有稀土二硅酸盐和第二相材料，所述复合材料层的厚度(t)为约0.05mm至约2.25mm，所述复合材料层的热膨胀系数与其上沉积有粘合涂层的部件基底的热膨胀系数的差值δc为约0至约2.25。
58.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述δc为约0至约0.25，所述厚度(t)为约0.5mm至约2.25mm。
59.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述δc为约0.25至约1.00，所述厚度(t)为约0.10mm至约0.75mm。
60.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述δc为约1至约2.25，所述厚度(t)为约0.03mm至约0.13mm。
61.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述厚度(t)为约0.1mm至约0.80mm。
62.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第二相材料以约2体积％至约50体积％的量存在。
63.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第二相材料在整个复合材料层中呈梯度。
64.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第二相材料包含一种以上稀土石榴石。
65.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述一种以上稀土石榴石包括钇铝石榴石。
66.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第二相材料包含一种以上稀土钽酸盐。
67.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第二相材料包含一种以上稀土铝酸盐。
68.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述一种以上稀土铝酸盐包括：2gd2o3·
al2o3、2dy2o3·
al2o3、2y2o3·
al2o3、2er2o3·
al2o3、laalo3、ndalo3、smalo3、eualo3、gdalo3、dyalo3、eralo3、dy3al5o
12
、y3al5o
12
、er3al5o
12
、yb3al5o
12
和lu3al5o
12
。
69.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第二相材料包含一种以上稀土锆酸盐和/或一种以上稀土铪酸盐。
70.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第二相材料包含氧化钇稳定的氧化锆。
71.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第二相材料包含二氧化硅。
72.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述稀土二硅酸盐包含第一稀土二硅酸盐，所述第二相材料包含第二稀土二硅酸盐，所述第一稀土二硅酸盐和所述第二稀土二硅酸盐不同。
73.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第一稀土二硅酸盐或第二稀土二硅酸盐中的至少一种包含稀土元素，所述稀土元素包括：镱(yb)、钇(y)、钪(sc)、镥(lu)、镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钐(sm)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、铕(eu))、钆(gd)、铽(tb)、钷(pm)或它们的组合。
74.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述第一稀土二硅酸盐或第二稀土二硅酸盐中的至少一种包含二硅酸镱、二硅酸镥或二硅酸钪。
75.根据前述条款中任一项所述的涂层部件，其中，所述涂层部件还包括设置在复合材料层上的稀土单硅酸盐层，所述稀土单硅酸盐层的厚度为约1密耳至约3密耳。
76.一种燃气涡轮发动机部件，其中，所述燃气涡轮发动机部件包括：部件基底，所述部件基底具有第一热膨胀系数(c1)；以及设置在部件基底上的环境屏障涂层，所述环境屏障涂层包含：沉积在部件基底上的粘合涂层，所述粘合涂层含有硅；以及沉积在粘合涂层上的复合材料层，所述复合材料层含有稀土二硅酸盐和第二相材料，所述复合材料层具有第二热膨胀系数(c2)和厚度(t)，t为约0.05mm至约2.25mm；c1和c2之间的差值(δc)为约0至约2.25。
77.本书面说明书使用示例性实施方式来公开各种示例(包括最佳模式)，并且还使本领域的任何技术人员能够实践所公开的实施方式，包括制造和使用任何设备或系统以及进行任何结合方法。所公开实施方式的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员可想到的其他示例。如果此类其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则它们旨在位于权利要求的范围内。

技术特征：
1.一种涂层部件，其中，所述涂层部件包括：部件基底；沉积在部件基底上的粘合涂层，所述粘合涂层含有硅；以及沉积在粘合涂层上的复合材料层，所述复合材料层含有稀土二硅酸盐和第二相材料，所述复合材料层的厚度(t)为约0.05mm至约2.25mm，所述复合材料层的热膨胀系数与其上沉积有粘合涂层的部件基底的热膨胀系数的差值δ
c
为约0至约2.25。2.根据权利要求1所述的涂层部件，其中，所述δ
c
为约0至约0.25，所述厚度(t)为约0.5mm至约2.25mm。3.根据权利要求1所述的涂层部件，其中，所述δ
c
为约0.25至约1.00，所述厚度(t)为约0.10mm至约0.75mm。4.根据权利要求1所述的涂层部件，其中，所述δ
c
为约1至约2.25，所述厚度(t)为约0.03mm至约0.13mm。5.根据权利要求1所述的涂层部件，其中，所述厚度(t)为约0.1mm至约0.80mm。6.根据权利要求1所述的涂层部件，其中，所述第二相材料以约2体积％至约50体积％的量存在。7.根据权利要求1所述的涂层部件，其中，所述第二相材料在整个所述复合材料层中呈梯度。8.根据权利要求1所述的涂层部件，其中，所述第二相材料包含一种以上稀土石榴石。9.根据权利要求8所述的涂层部件，其中，所述一种以上稀土石榴石包括钇铝石榴石。10.根据权利要求1所述的涂层部件，其中，所述第二相材料包含一种以上稀土钽酸盐。

技术总结
提供了一种涂层部件。该涂层部件包括部件基底和沉积在部件基底上的粘合涂层，该粘合涂层含有硅。复合材料层沉积在粘合涂层上。复合材料层含有稀土二硅酸盐和第二相材料。该复合材料层的厚度(T)为约0.05mm至约2.25mm，该复合材料层的热膨胀系数与其上沉积有粘合涂层的部件基底的热膨胀系数的差值为约0至约2.25。还提供了涂层燃气涡轮发动机部件。2.25。还提供了涂层燃气涡轮发动机部件。2.25。还提供了涂层燃气涡轮发动机部件。


技术研发人员：R
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2023/6/7