Термобарьерное покрытие компонента турбины с изолирующими трещины техническими элементами в виде канавок - RU2016137904A
Код документа: RU2016137904A
Формула
1. Компонент турбины сгорания, имеющий теплоизоляционную внешнюю поверхность для воздействия газа сгорания, содержащий:
металлическую подложку, имеющую поверхность подложки;
закрепляющий слой, образованный на поверхности подложки;
структуру в плане технических поверхностных элементов (ESF), образованных и выступающих из закрепляющего слоя; и
термически напыленное или нанесенное осаждением из газовой фазы или нанесенное плазменным напылением раствора/суспензии внешнее термобарьерное покрытие (OTBC), имеющее внутреннюю поверхность OTBC, нанесенную поверх и связанную с закрепляющим слоем, и внешнюю поверхность OTBC для воздействия газа сгорания; и
технические элементы в виде канавок (EGF), образованные и проникающие в предварительно нанесенный слой OTBC через внешнюю поверхность OTBC, имеющие глубину канавки.
2. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере один EGF, проникающий в закрепляющий слой.
3. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий EGF, имеющие множество глубин канавок через внешнюю поверхность OTBC.
4. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий EGF, имеющие повторяющуюся трехмерную структуру в плане по по меньшей мере участку внешней поверхности OTBC.
5. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий EGF, образующие многоугольные структуры по внешней поверхности OTBC.
6. Компонент по п. 5, в котором EGF окружают зону концентрации термического или механического напряжения в OTBC.
7. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий ESF, имеющие высоту выступания между приблизительно 2-75 процентами от общей толщины слоя OTBC и любых других слоев TBC, которые включены в закрепляющий слой.
8. Компонент по п. 7, дополнительно содержащий EGF, проникающие в ESF.
9. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий EGF, проникающие в зону концентрации термического или механического напряжения в OTBC.
10. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий охлаждающее отверстие на внешней поверхности компонента для воздействия газа сгорания; и по меньшей мере один из EGF, окружающий по меньшей мере участок периферии охлаждающего отверстия и имеющий глубину канавки, контактирующую с закрепляющим слоем.
11. Компонент по п. 10, дополнительно содержащий по меньшей мере один EGF, полностью окружающий охлаждающее отверстие.
12. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий термически напыленный стойкий к оксидам кальция, магния, алюминия и кремния (CMAS) слой, нанесенный поверх внешней поверхности OTBC и в EGF.
13. Компонент по п. 1, дополнительно содержащий EGF, имеющие ось канавки, скошенную относительно внешней поверхности OTBC.
14. Компонент по п. 1, в котором закрепляющий слой дополнительно содержит термически напыленный или нанесенный осаждением из газовой фазы или нанесенный плазменным напылением раствора/суспензии участок слоя нижнего термобарьерного покрытия (LTBC) в контакте с участком слоя OTBC с EGF, проникающими в слой LTBC.
15. Турбинный двигатель сгорания, содержащий компонент по п. 1, в котором внешняя поверхность участка слоя OTBC находится в сообщении с путем сгорания двигателя для воздействия газа сгорания.
16. Компонент по п. 1, в котором ESF и EGF соответственно образуют отдельные, трехмерные, независимо выровненные структуры в плане по компоненту.
17. Компонент по п. 1, в котором закрепляющий слой дополнительно содержит:
слой связующего покрытия (BC), связанный с подложкой, ESF, образованные в подложке или слое BC; и
слой шероховатого связующего покрытия, нанесенный поверх слоя BC.
18. Способ управления распространением трещин во внешнем слое термобарьерного покрытия (TBC) компонента турбинного двигателя сгорания, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают турбинный двигатель сгорания, который включает в себя компонент, имеющий теплоизоляционную внешнюю поверхность для воздействия газа сгорания, включающую в себя:
металлическую подложку, имеющую поверхность подложки;
закрепляющий слой, образованный на поверхности подложки;
термически напыленное или нанесенное осаждением из газовой фазы или нанесенное плазменным напылением раствора/суспензии внешнее термобарьерное покрытие (OTBC), имеющее внутреннюю поверхность OTBC, нанесенную поверх и связанную с закрепляющим слоем, и внешнюю поверхность OTBC для воздействия газа сгорания; и
структуру в плане технических элементов в виде канавок (EGF), образованных и проникающих в предварительно нанесенный слой OTBC через внешнюю поверхность OTBC, имеющих глубину канавки;
вводят в работу двигатель, вызывая термическое или механическое напряжение в OTBC при термических циклах двигателя или вызывая механическое напряжение в OTBC вследствие удара посторонним предметом, причем любое из вызванных напряжений приводит к образованию трещины в OTBC; и
останавливают распространение трещины в OTBC при пересечении с одним или более EGF.
19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этап, на котором отделяют участок слоя OTBC между внешней поверхностью компонента и трещиной от компонента, оставляя неповрежденный участок слоя OTBC на подложке.
20. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этапы, на которых:
обеспечивают охлаждающее отверстие на внешней поверхности компонента для воздействия газа сгорания; и
обеспечивают EGF, окружающие по меньшей мере участок периферии охлаждающего отверстия и имеющие глубину канавки, контактирующую с закрепляющим слоем; и
останавливают распространение трещины, образованной между охлаждающим отверстием и окружающим EGF, при пересечении с указанным окружающим EGF.
21. Способ по п. 20, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают по меньшей мере один EGF, полностью окружающий охлаждающее отверстие.
22. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этап, на котором наносят термически напыленный стойкий к оксидам кальция, магния, алюминия и кремния (CMAS) слой поверх внешней поверхности OTBC и в EGF.
23. Способ управления распространением трещин во внешнем слое термобарьерного покрытия (TBC) компонента турбинного двигателя сгорания, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают турбинный двигатель сгорания, который включает в себя компонент, имеющий теплоизоляционную внешнюю поверхность для воздействия газа сгорания, включающую в себя:
металлическую подложку, имеющую поверхность подложки;
закрепляющий слой, образованный на поверхности подложки;
структуру в плане технических поверхностных элементов (ESF), выступающих из закрепляющего слоя, которые находятся в контакте со слоем OTBC;
термически напыленное или нанесенное осаждением из газовой фазы или нанесенное плазменным напылением раствора/суспензии внешнее термобарьерное покрытие (OTBC), имеющее внутреннюю поверхность OTBC, нанесенную поверх и связанную с закрепляющим слоем, и внешнюю поверхность OTBC для воздействия газа сгорания; и
структуру в плане технических элементов в виде канавок (EGF), образованных и проникающих в предварительно нанесенный слой OTBC через внешнюю поверхность OTBC, имеющих глубину канавки;
вводят в работу двигатель, вызывая термическое или механическое напряжение в OTBC при термических циклах двигателя или вызывая механическое напряжение в OTBC вследствие удара посторонним предметом, причем любое из вызванных напряжений приводит к образованию трещины в OTBC; и
останавливают распространение трещины в OTBC при пересечении с одним или более EGF или ESF.
24. Способ по п. 23, дополнительно содержащий этап, на котором отделяют участок слоя OTBC между внешней поверхностью компонента и трещиной от компонента, оставляя неповрежденный участок слоя OTBC на подложке.
25. Способ по п. 24, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают ESF и EGF в соответственно образованных, отдельных, трехмерных, независимо выровненных структурах в плане по компоненту.
