现有的防护层中Ａｌ及／或Ｃｒ含量高，并由改良脆性相增强，该种防护层在使用中受碳的影响而更加变脆。本发明专利技术防护层的组成为１．５％～２．５％铼、１１％～１３％钴、２０％～２２％铬、１０．５％～１１．５％铝、０．３％～０．５％钇和／或至少一种选自钪和稀土元素的等效金属（＊ ｑｕｉｖａｌｅｎｔｅｓ Ｍｅｔａｌｌ），余量为镍，而且几乎不呈现因Ｃｒ／Ｒｅ析出所致的脆性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】合金、防止构件高温腐蚀与氧化的防护层和构件本专利技术涉及权利要求1所述的合金、权利要求4和权利要求6所述防 止构件在高温下发生的腐蚀与氧化的防护层以及权利要求6所述的构件。本专利技术尤其涉及镍基或钴基超级高温合金构件的防护层。在现有技术中，已知大量能够提高金属构件耐蚀性和/或抗氧化性的防 护层。这些防护层中的大多数通称为MCrAlY,其中M代表铁、钴和/或镍 中的至少一种元素，其他的主要成分为铬、铝和钇。此外，由EP0 194 392B1还已知众多用于上述类型防护层的特^M且成， 其含有其他元素杂质、以供不同应用场合之用。在该专利文件中，除了许 多可选择添加的元素之外，也还提到掺加至多10% (重量)元素铼。由于 对可能有的杂质的宽范围说明得不太详细，所述的防护层却都不适于那些 特殊的条件，例如在进气溫度高、必须长时间运行的燃起涡轮发动机的动 叶片和导向叶片上遇到的特殊条件。由US 5,154,885和EP 0 652 299 Bl也悉知含4来的防护层。EP 1 306 454 Bl同冲羊也^>开了 一种由4臬、4左、4各、铝、4来和4乙组成的 防护层。但未见镍和钴比例的说明。US 6,346,134 Bl公开了 一种MCrAlY层，其中4各含量为20%(重量)~ 35%(重量)、铝含量为5%(重量)~ l"/。(重量)，添加元素为铪、铼、4厨或钽， 以及高钇含量4 % (重量)~ 6 % (重量)。US 6，280,S57 Bl公开了一种防护层，该专利文件公开了任选添加4来以 及强制添加钇和硅的镍基合金中含有元素钴、铬和铝。为提高进气温度而作的努力，在燃气轮机领域中，不仅对固定的燃气 轮机有着重大意义，而且对航空发动机也有着重大意义，因为进气温度对 于用燃气轮机可达到的热力学效率而言，是重要的参数。由于使用了专门 研制的合金作为能使诸如导向叶片和动叶片之类的高热负载的构件的基体 材料，特别由于使用单晶超级高温合金，进气温度可显著超过IOO(TC。在 这期间，现有技术容许固定式燃气轮机进气温度为95(TC及以上，而航空发 动机的燃气轮机中为110(TC及以上。在此前考虑到进气温度可能进一步提高而为高负荷构件所研制基体材 料的物理容许负荷尽可能不发生问题的时候，为获得足够抗氧化和耐腐饪性能，必须求助于防护层。防护层除了在1000。C量级温度下能预计的烟气侵蚀条件下具有足够化学稳定性之外，还必须具有足够优良的机械性能， 不是最终考虑到防护层和基体材料之间的机械相互作用。特别是，防护层 须有足够的延展性，以便能够随基体材料可能发生的形变而变，从而不产 生裂纹，因为氧化和腐蚀的作用点以此方式产生。在此情况下，典型地产生这样的问题某些能改进防护层抗氧化性和耐腐蚀性的元素如铝和铬， 其含量提高会导致防护层延展性变差，以致于在属于燃气轮机中常见的机 械负荷的情况下，发生机械失灵，特别是裂紋形成。举例来说，在现有技 术中已知元素铬和铝会降低防护层的延展性。由WO 01/09403 Al已知一种用于基体材料的超级高温合金，该合金同 样含有铼。该文件中记叙道，由铼形成的金属间相降低了超级高温合金的 长期稳定性。与此相应，本专利技术所要解决的技术问题是，提出一种合金和一种防护 层，该合金和防护层在腐蚀和氧化方面具有良好的高温稳定性并且具有良 好的长期稳定性，而且该合金和防护层还能特别良好地适应机械负荷，特 别是在高溫下燃气轮机中所预料有的机械负荷。上述所要解决的技术问题由权利要求1所述的合金和权利要求4所述 的防护层予以解决。本专利技术所要解决的另 一个技术问题是一种构件，该构件具有高度耐腐 蚀和抗氧化防护性。同样，该所要解决的技术问题用权利要求6所述的构件，特别是一种 上述种类高温下具有耐腐蚀和抗氧化防护层的燃气轮机构件或汽轮机构 件。各从属权利要求中列举了其他优选技术措施。各从属权利要求中所列 举的技术措施，可接有利的方式方法任意地相互组合。本专利技术还基于这样的认识所述防护层在层内部和在防护层与基体材 料之间的过渡区域内显现脆性铬-铼析出(Ausscheidung)。这随着使用过程的 时间和温度而逐渐增强形成的脆化相，在运行中会导致覆层中和覆层-基体 材料界面上出现非常明显的长裂紋，并接着导致覆层脱落。此外，由于碳能从基体材料扩散到眉到覆层中，通过碳的这种相互作用，又另外提高了 Cr-Re-析出的脆性。铬-铼-相的氧化又使裂紋形成的动力进一步增大。含铼防护层也由US 5,154,885和EP 0 652 299 Bl已知。该文件中可获 悉的所有对铼的作用的公开内容，其全部属于本专利技术的公开内容。此外，钴的影响也是重要的，因为它决定了热学特性和机械特性。下面详细阐述本专利技术。附图示明附图说明图1设有防护层的覆层体系， 图2循环加载试验的实验结果， 图3超级高温合金一览表， 图4 一种燃气轮机， 图5燃烧室透视图以及 图6涡轮叶片透视图。按照本专利技术，防止构件1、 120、 130、 138、 155 (图1、 4、 5、 6)在 高温下腐蚀和氧化的防护层7 (图1 )具有下列元素(以重量百分比计) 11% ~ 13%钴、 20% ~22%铬、 10.5% - 11.5%4吕、 1.5% 2.5%铼、0.3 % ~ 0.5 %钇和/或至少 一种选自钪和稀土元素的等效金属 (Squivalentes Metall)以及余量镍。该合金还可含有其他的元素。但优选仅由4臬、钴、4各、铝、钇和4来组成。此外，在防止脆性相形成的条件下，还要利用元素铼的有利作用。 须着重指出的是，各个元素的比例要特别考虑到它们与元素铼相关联 的作用来加以调整。如果比例的安排使得不形成铬-铼-析出，在防护层使用 过程中有利地不产生脆化相，就会改进并延长运行时间特性。这不仅通过 低的铬含量来实现，而且也考虑到铝对相形成的影响，通过精确限定铝含 量来实现。选择11% ~13%低含量的钴，出乎预料地明确而超比例地改进了防护 层7的热学和机械特性。在这种所选择的窄范围钴含量的情况下，合金中Y'相的产生和进一 步形 成被特别好地抑制住，这通常导致合金热膨胀系数的最高值。此外，在带防护层7的构件高度受热时(透平机开动)或在其他温度 变化时，该最高值会引起防护层7和构件1、 120、 130、 138、 155的基体 材料4 (图1 )之间高度机械应力(热失谐)。通过本专利技术所选择钴含量可使之至少明显减小。脆化相在高机械性能条件下起不良作用，在与这种脆化相减少的相互 作用过程中，由于所选择的钴含量能使机械应力降低，从而可使机械性能 得以改进。在耐蚀性良好的情况下，该防护层具有特别良好的抗氧化稳定性，并 以特别良好的延展性而出类拔萃，所以该防护层特别适用于进气温度进一 步提高的燃气轮机。由于该防护层几乎没有那种在使用中变脆的铬-铼-析 出，所以使用过程中几乎不催化。这种超级高温合金不含或者最高含有6 %(体积)的铬-铼-析出。在此情况下，特别有益的是把铼的比例确定为2%,铬含量为21%,铝 含量为11%,钴含量为12%以及钇含量为0.4%。基于大规模工业生产，会 出现一定的变化，所以也使用钇含量0.2%至0.3%或者0.4%至0.6%,并 呈现同样优良的特性。待喷粉末中和以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种防止构件（１、１２０、１３０、１３８、１５５）在高温下发生腐蚀和／或氧化的合金，该合金以重量百分比计，含有下列元素：１１％至１３％钴、２０％至２２％铬、１０．５％至１１．５％铝、０．３％至０．５％钇和／或 至少一种选自包括钪和稀土元素的一组金属中的等效金属、１．５％至２．５％铼、任选地痕量元素如碳、氧、氮和氢，含量＜０．５％（重量），其中碳含量＜２５０ｐｐｍ，其中氧含量＜４００ｐｐｍ，其中氮含量＜１００ ｐｐｍ和其中氢含量＜５０ｐｐｍ，余量为镍。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：沃纳施塔姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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