用于改善表面光洁度的涂层制造技术

本发明专利技术题为“用于改善表面光洁度的涂层”。本发明专利技术提供了一种陶瓷基体复合材料(CMC)部件(100)，该部件包括：至少一个密封表面(64)，该至少一个密封表面(64)邻近交接表面设置以用于在其间提供密封；以及涂层，该涂层设置在密封表面(64)上。涂层包括氧化铝和/或二氧化硅。

Coating for improving surface finish

【技术实现步骤摘要】
用于改善表面光洁度的涂层
技术介绍
本主题整体涉及涂层，并且更具体地，涉及用于气体涡轮引擎的涂层。由于对更有效的气体涡轮引擎的需求使得内部操作温度更高，因此向更高温度材料的过渡推动了从金属镍基超合金向陶瓷基体复合材料(CMC)的过渡，该陶瓷基体复合材料提供机械强度和耐高温性两者。然而，与金属镍基超合金相比，CMC可能具有更高的生产成本和/或更长的制造周期时间。此外，与金属镍基超合金相比，CMC部件可形成的几何形状和/或拓扑可能受到限制。CMC的正交各向异性可导致孔隙和不一致的机加工表面光洁度。CMC密封表面中的孔隙(即，在将CMC安装在气体涡轮热气体路径(HGP)内或附近的应用中)可允许通过密封件的冷却流泄漏，由此导致效率损失。此外，例如由于改变陶瓷基体和/或纤维的材料移除速度而引起的不一致机加工可导致成品CMC部件中的波纹或粗糙表面。粗糙表面可在CMC密封件和密封表面之间形成起伏和间隙以使冷却流通过其泄漏，从而再次导致气体涡轮引擎的效率损失。
技术实现思路
下面总结本实施方案的各方面。这些实施方案并非旨在限制本要求保护的实施方案的范围，而是这些实施方案仅旨在提供本实施方案的可能形式的简要概述。此外，实施方案可以包括可以与权利要求书的范围相对应的与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。在一个方面，陶瓷基体复合材料(CMC)部件包括：至少一个密封表面，该至少一个密封表面邻近交接表面设置以用于在其间提供密封；以及涂层，该涂层设置在密封表面上。涂层包括氧化铝和/或二氧化硅。在另一个方面，气体涡轮包括压缩机区段；流体联接在压缩机区段下游的燃烧器区段；流体联接在燃烧器区段下游的涡轮区段；以及陶瓷基体复合材料(CMC)部件。CMC部件包括：至少一个密封表面，该至少一个密封表面邻近交接表面设置以用于在其间提供密封；以及涂层，该涂层设置在密封表面上。涂层包括氧化铝和/或二氧化硅。在另一个方面，形成已涂覆的陶瓷基体复合材料(CMC)部件的方法包括：提供CMC部件；执行以下中的至少一者：对CMC部件进行研磨和对CMC部件进行放电加工(EDM)；以及将涂层沉积在CMC部件上。涂层包括氧化铝和/或二氧化硅。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的字符在整个附图中表示相同的部件，其中：图1是气体涡轮引擎的侧面示意图；图2是涡轮翼型件的侧面示意图；图3是涂层组合物测试点的概述；图4是被选择用于进一步研究的涂层组合物的概述；并且图5是根据本实施方案的各方面的形成其上设置有涂层的CMC部件的方法。除非另外指明，否则本文提供的附图旨在示出本公开的实施方案的特征。据信这些特征适用于包括本公开的一个或多个实施方案的多种系统。因此，附图不旨在包括本领域的普通技术人员已知的实践本文所公开的实施方案所需的所有常规特征。具体实施方式在以下说明书和权利要求书中，将引用多个术语，这些术语应被定义为具有以下含义。除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数引用。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(诸如“约”和“基本上”)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。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。如本文所用，术语“轴向”是指与气体涡轮的中心轴线或轴对准的方向。如本文所用，术语“周向”是指围绕(并且与之相切)气体涡轮的外周边或例如由气体涡轮的转子的扫掠区域限定的圆的一个或多个方向。如本文所用，术语“周向”和“切向”可以是同义的。如本文所用，术语“径向”是指远离气体涡轮的中心轴线向外移动的方向。“径向向内”方向朝向中心轴线对准，朝向减小的半径移动。“径向向外”方向远离中心轴线对准，朝向增大的半径移动。现在参考附图，其中相似的附图标号指代相似的部件，图1示出了可结合本文公开的实施方案的各个方面的气体涡轮10的示例。如图所示，气体涡轮10大体包括压缩机区段12，该压缩机区段具有设置在气体涡轮10的上游端处的入口14，以及至少部分地围绕压缩机区段12的壳体16。气体涡轮10还包括在压缩机区段12下游的具有至少一个燃烧器20的燃烧区段18，以及在燃烧区段18下游的涡轮区段22。如图所示，燃烧区段18可以包括多个燃烧器20。轴24轴向延伸通过气体涡轮10。图1示出了径向方向94、轴向方向92和周向方向90。仍然参考图1，气体涡轮10可包括过渡件52，该过渡件设置在燃烧器20的下游端与涡轮区段22的上游端之间。燃烧器20可包括限定燃烧器20的边界的燃烧器衬套54。燃烧区段18可包括围绕气体涡轮10周向间隔开的多个基本上圆柱形的“罐式”燃烧器20，在这种情况下，燃烧器衬套54也可以是基本上圆柱形的。在其他实施方案中，燃烧区段18可以包括环形燃烧器20，在这种情况下，燃烧器衬套54可以包括限定环形燃烧器20的径向内部边界的内部衬套(未示出)，以及限定环形燃烧器20的径向外部边界的外部衬套(未示出)。气体涡轮10还可包括位于涡轮区段22中且设置在过渡件52的轴向后方的第一级喷嘴56，以及设置在第一级涡轮转子36下游的第二级喷嘴58。气体涡轮10还可包括在转子和定子(即，叶片36和喷嘴34)之间的轴向位置处的限定涡轮气体路径的径向外部边界的一个或多个流动路径导管60。气体涡轮“热区段”可包括燃烧器区段18及其部件，以及涡轮区段22及其部件。在操作中，空气26被吸入压缩机区段12的入口14中并被逐渐压缩以将压缩空气28提供给燃烧区段18。压缩空气28流入燃烧区段18中并在燃烧器20中与燃料混合以形成可燃混合物。可燃混合物在燃烧器20中燃烧，由此产生热气体30，该热气体从燃烧器20流过涡轮喷嘴34的第一级32并进入涡轮区段22。涡轮区段大体包括由相邻的一排涡轮喷嘴34轴向分开的一排或多排转子叶片36。转子叶片36经由转子盘联接到转子轴24。转子轴24围绕引擎中心线CL旋转。涡轮壳体38至少部分地包围转子叶片36和涡轮喷嘴34。每排或一些排的转子叶片36可以由设置在涡轮壳体38内的护罩块组件40同心地围绕。当热气体30流过涡轮区段22时，其迅速膨胀。热能和/或动能从热气体30传递到转子叶片36的每一级，由此致使轴24旋转并产生机械功。轴24可以联接到负载诸如发电机(未示出)以产生电力。此外或可替代地，轴24可以用于驱动气体涡轮的压缩机区段12。图2示出了根据本公开的各种实施方案的涡轮区段22的一部分的放大侧视图，该涡轮区段包括示例性转子叶片36和护罩块组件40的一部分。涡轮转子叶片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷基体复合材料(CMC)部件，包括：/n具有至少一个密封表面(64)的第一护罩块段(100)，所述至少一个密封表面(64)邻近第二护罩块段(100)的交接表面(64)设置以用于在所述第一护罩块段和所述第二护罩块段之间提供密封；和/n设置在所述至少一个密封表面(64)上的涂层，/n其中所述涂层包括氧化铝、二氧化硅、或氧化铝和二氧化硅两者。/n

【技术特征摘要】
20181214 US 16/220,8221.一种陶瓷基体复合材料(CMC)部件，包括：
具有至少一个密封表面(64)的第一护罩块段(100)，所述至少一个密封表面(64)邻近第二护罩块段(100)的交接表面(64)设置以用于在所述第一护罩块段和所述第二护罩块段之间提供密封；和
设置在所述至少一个密封表面(64)上的涂层，
其中所述涂层包括氧化铝、二氧化硅、或氧化铝和二氧化硅两者。


2.根据权利要求1所述的陶瓷基体复合材料(CMC)部件，其中所述涂层包括粗糙度平均值在约10Ra和约150Ra之间的表面光洁度。


3.根据权利要求1所述的陶瓷基体复合材料(CMC)部件，其中所述涂层包括大于约1200℃的软化点。


4.根据权利要求1所述的陶瓷基体复合材料(CMC)部件，其中所述涂层包括等于或小于约8.0(×10^-6/(℃))的热膨胀系数。


5.根据权利要求1所述的陶瓷基体复合材料(CMC)部件，还包括处于所述涂层的热膨胀系数的约20％内的热膨胀系数。


6.根据权利要求1所述的陶瓷基体复合材料(CMC)部件，其中所述涂层还包括氧化钡、氧化钇、或氧化钇和氧化硼两者。


7.一种气体涡轮，包括：
压缩机区段；
流体联接在所述压缩机区段下游的燃烧器区段；和
流体联接...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·特洛伊·哈夫纳，约翰·麦康内尔·德尔沃，詹森·罗伯特·帕罗利尼，拉金德拉·库马尔·博尔迪亚，李泉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US