Элемент турбины с теплозащитным покрытием - RU2005107462A

Реферат

1. Элемент турбины, отличающийся тем, что он содержит подложку, образованную из керамического материала, выбранного из группы, состоящей из монолитного керамического материала и композиционного керамического материала, и теплозащитное покрытие, связанное с указанной подложкой.

2. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанный керамический материал выбран из группы, состоящей из нитрида кремния и самоупрочненного нитрида кремния.

3. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанный керамический материал выбран из группы, состоящей из композиционного материала на основе карбидокремниевого волокна и карбидокремниевой матрицы и композиционного материала на основе углеродного волокна и карбонизированной матрицы.

4. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие содержит по меньшей мере 15 мол.% по меньшей мере одного полуторного оксида лантанида, а остальное составляет первый оксид, выбранный из группы, состоящей из диоксида циркония, оксида церия и диоксида гафния.

5. Элемент турбины по п.4, отличающийся тем, что содержание первого оксида составляет более 50 мол.%.

6. Элемент турбины по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере один полуторный оксид лантанида имеет формулу А₂О₃, где А выбирается из группы, состоящей из La, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, и их смесей.

7. Элемент турбины по п.4, отличающийся тем, что общее содержание по меньшей мере одного полуторного оксида лантанида составляет от 15 до 45 мол.%.

8. Элемент турбины по п.4, отличающийся тем, что общее содержание по меньшей мере одного полуторного оксида лантанида составляет по меньшей мере 25 мол.%.

9. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что теплозащитное покрытие содержит более 30 мол.% Sc₂О₃, причем полуторный оксид лантанида имеет формулу А₂О₃, где А выбирается из группы, состоящей из Nd, Eu, Dy, Gd, Er, Pr, и их смесей, а остальное составляет диоксид циркония.

10. Элемент турбины по п.9, отличающийся тем, что содержание указанного диоксида циркония составляет более 40 мол.%, причем указанное покрытие содержит менее 10 об.% фаз с кристаллической структурой пирохлора.

11. Элемент турбины по п.9, отличающийся тем, что содержание указанного полуторного оксида лантанида составляет от 0,001 до 30 мол.%.

12. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что теплозащитное покрытие содержит более 20 мол.% In₂O₃, причем полуторный оксид лантанида имеет формулу А₂О₃, где А выбирается из группы, состоящей из Er, Nd, Eu, Dy, Gd, Pr, и их смесей, а остальное составляет диоксид циркония.

13. Элемент турбины по п.12, отличающийся тем, что содержание указанного диоксида циркония составляет более 40 мол.%, причем указанное покрытие содержит менее 10 об.% фаз с кристаллической структурой пирохлора.

14. Элемент турбины по п.12, отличающийся тем, что содержание указанного полуторного оксида лантанида составляет от 0,001 до 40 мол.%.

15. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что теплозащитное покрытие в основном содержит от 5 до 60 мол.% по меньшей мере одного La₂O₃ и Sm₂О₃ и от 5 до 60 мол.% по меньшей мере одного оксида, имеющего формулу А₂ О₃, где А выбирается из группы, состоящей из Sc, In, Y, Pr, Nd, Eu, Gd, Dy, Er, Yb, и их смесей, а остальное составляет диоксид циркония.

16. Элемент турбины по п.15, отличающийся тем, что содержание указанного диоксида циркония составляет более 40 мол.%, причем указанное покрытие содержит менее 10 об.% фаз с кристаллической структурой пирохлора.

17. Элемент турбины по п.15, отличающийся тем, что теплозащитное покрытие содержит от 0,5 до 22,5 мол.% по меньшей мере одного первого оксида, имеющего формулу A₂O₃, где А выбирается из группы, состоящей из La, Sm, Tb, Tm и Lu в сочетании со вторым оксидом, выбранным из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

18. Элемент турбины по п.17, отличающийся тем, что содержание указанного второго оксида составляет по меньшей мере 77,5 мол.%.

19. Элемент турбины по п.17, отличающийся тем, что указанное покрытие дополнительно содержит от 0,5 до 59,5 мол.% по меньшей мере одного оксида, выбранного из группы, состоящей из In₂O₃, Sc₂O₃, Y₂O₃, MgO, СаО, и их смесей, причем содержание указанного второго оксида составляет более 40 мол.%.

20. Элемент турбины по п.17, отличающийся тем, что указанное покрытие дополнительно содержит от 0,5 до 22, 5 мол.% по меньшей мере одного третьего оксида, выбранного из группы, состоящей из CeO₂, Pr₂О₃, Nd₂О₃, Eu₂О₃, Gd₂ О₃, Dy₂О₃, Er₂О₃, Yb₂О₃, и их смесей, причем общее содержание указанного по меньшей мере одного первого оксида и указанного по меньшей мере третьего оксида составляет менее 22,5 мол.%.

21. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное покрытие содержит от 0,5 до 1,0 мол.% по меньшей мере одного первого оксида, выбранного из группы, состоящей из CeO₂, Pr₂О₃, Nd₂О₃, Eu₂О₃, Gd₂О₃, Dy₂ О₃, Er₂О₃, Yb₂О₃, In₂O₃, Sc₂О₃, Y₂О₃, и их смесей, в сочетании со вторым оксидом, выбранным из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

22. Элемент турбины по п.21, отличающийся тем, что он дополнительно содержит от 0,5 до 22, 5 мол.% по меньшей мере одного третьего оксида, выбранного из группы, состоящей из La₂O₃, Sm₂О₃, Tb₂О₃, Tm₂О₃, Ho₂О₃, Lu₂О₃, MgO, СаО, и их смесей, причем общее содержание указанного по меньшей мере одного первого оксида и указанного по меньшей мере одного третьего оксида составляет менее 22,5 мол.%, а содержание указанного по меньшей мере одного второго оксида составляет по меньшей мере 77,5 мол.%.

23. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что теплозащитное покрытие содержит от 20,5 до 22,5 мол.% CeO₂ в сочетании с оксидом, выбранным из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

24. Элемент турбины по п.23, отличающийся тем, что содержание указанного оксида составляет 77,5 мол.%.

25. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что теплозащитное покрытие содержит от 0,5 до 22,0 мол.% CeO₂ и от 0,5 до 22,0 мол.% по меньшей мере первого оксида, выбранного из группы, состоящей из La₂O₃, Sm₂О₃, Tb₂ О₃, Tm₂О₃, Ho₂О₃, Lu₂O₃, MgO, СаО, Pr₂O₃, Nd₂O₃, Eu₂О₃, Gd₂O₃, Dy₂О₃, Er₂О₃, Yb₂О₃, и их смеси, в сочетании со вторым оксидом, выбранным из группы, состоящей из диоксида циркония и диоксида гафния, причем содержание указанного СеО₂ и по меньшей мере первого оксида составляет не более 22,5 мол.%.

26. Элемент турбины по п.25, отличающийся тем, что содержание указанного второго оксида составляет по меньшей мере 77,5 мол.%.

27. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие в основном содержит от 0,5 до 22,5 мол.% СеО₂, от 0,5 до 59,5 мол.% по меньшей мере одного оксида, выбранного из группы, состоящей из In₂О₃, Sc₂О₃, и их смесей, в сочетании с по меньшей мере 40 мол.% оксида, выбранного из группы, состоящей из диоксида циркония и диоксида гафния.

28. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие содержит от 9,0 до 22,5 мол.% по меньшей мере одного первого оксида, выбранного из группы, состоящей из Pr₂О₃, Nd₂О₃, Eu₂О₃, Er₂О₃, и их смесей, в сочетании со вторым оксидом, выбранным из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

29. Элемент турбины по п.28, отличающийся тем, что содержание указанного второго оксида составляет более 77,5 мол.%.

30. Элемент турбины по п.28, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие дополнительно содержит от 0,5 до 51,0 мол.% по меньшей мере одного третьего оксида, выбранного из группы, состоящей из Yb₂О₃, In₂О₃, Sc₂О₃, Y₂О₃, Gd₂О₃, MgO, СаО, и их смесей, причем содержание указанного второго оксида составляет по меньшей мере 40 мол.%.

31. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие содержит от 15,0 до 22,5 мол.% первого оксида, выбранного из группы, состоящей из Dy₂ O₃ и Yb₂O₃, в сочетании с по меньшей мере 77,5 мол.% второго оксида, выбранного из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

32. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие содержит от 0,5 до 59,5 мол.% Dy₂О₃ и от 0,5 до 59,5 мол.% по меньшей мере одного оксида, выбранного из группы, состоящей из In₂O₃, Sc₂О₃, MgO, СаО, и их смесей, в сочетании с по меньшей мере 40 мол.%. оксида, выбранного из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

33. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие содержит от 0, 5 до 22,5 мол.% Yb₂О₃ и от 0,5 до 59,5 мол.% по меньшей мере одного оксида, выбранного из группы, состоящей из In₂О₃, Sc₂О₃, MgO, СаО, и их смесей, в сочетании с по меньшей мере 40 мол.%. оксида, выбранного из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

34. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие содержит от 20,5 до 60,0 мол.% по меньшей мере одного оксида, выбранного из группы, состоящей из In₂O₃, Sc₂ О₃, MgO, СаО, и их смесей, в сочетании с по меньшей мере 40 мол.%. оксида, выбранного из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

35. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие содержит от 15 до 59,5 мол.% Y₂O₃, от 0,5 до 45,0 мол.% по меньшей мере одного первого оксида, выбранного из группы, состоящей из La₂O₃, Sm₂О₃, Tb₂О₃, Tm₂О₃, Но₂О₃, Lu₂О₃, MgO, СаО, Pr₂О₃, Nd₂О₃, Eu₂О₃, Dy₂О₃, Er₂О₃, Yb₂О₃, In₂ О₃ , Sc₂О₃, и их смесей, в сочетании с по меньшей мере 40 мол.%. оксида, выбранного из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

36. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что указанное теплозащитное покрытие содержит от 9,0 до 23,0 мол.% Gd₂О₃, от 0,5 до 51,0 мол.% по меньшей мере одного первого оксида, выбранного из группы, состоящей из La₂О₃, Sm₂О₃, Tb₂О₃, Tm₂О₃, Но₂О₃, Lu₂O₃, MgO, СаО, Pr₂О₃, Nd₂О₃, Eu₂О₃, Dy₂O₃, Er₂О₃, Yb₂ O₃, In₂O₃, Sc₂O₃, и их смесей, в сочетании с по меньшей мере 40 мол.%. оксида, выбранного из группы, состоящей из диоксида циркония, диоксида гафния, и оксида церия.

37. Элемент турбины по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по меньшей мере один слой связующего покрытия, размещенный между указанной подложкой и указанным теплозащитным покрытием с обеспечением сочетаемости коэффициентов термического расширения, стойкости к окислению и коррозионной стойкости.

38. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один слой связующего покрытия образован из Та₂O₅.

39. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один слой связующего покрытия образован из редкоземельного дисиликата, имеющего формулу X₂Si₂O₇, где Х выбирается из группы, состоящей из La, Nd, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, и Lu.

40. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один слой связующего покрытия содержит Y₂Si₂ O₇.

41. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один слой связующего покрытия содержит муллит.

42. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один слой связующего покрытия содержит алюминосиликат бария стронция.

43. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один слой связующего покрытия содержит алюмоиттриевый гранат.

44. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один слой связующего покрытия содержит алюмоиттербиевый гранат.

45. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один слой связующего покрытия содержит гранаты на основе редкоземельных алюминатов, причем редкоземельный элемент выбирается из группы, состоящей из Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Lu, и их смесей.

46. Элемент турбины по п.37, отличающийся тем, что указанное связующее покрытие образовано группой функционально упорядоченных слоев.