本發(fā)明總地涉及用于基底的涂層，以及更具體地涉及用在燃?xì)鉁u輪機(jī)部件上的熱障涂層。

背景技術(shù)：

渦輪機(jī)部件壽命和設(shè)計大大取決于在翼型表面上的冷卻流有效性。涂層的應(yīng)用為部件提供了額外的氧化和熱保護(hù)，因此延展了部件壽命。通常在對燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)部件（諸如葉片翼（bladefoil））維修期間發(fā)生熱障涂層（tbc）的剝落。熱障涂層的剝落導(dǎo)致對用于進(jìn)一步維修操作的周圍操作條件（諸如溫度和氧化）的弱抵抗力。因此，存在對于更強(qiáng)健熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

公開了一種熱邊界保護(hù)系統(tǒng)，其包括一個或多個碳納米管用于提高耐久性。在至少一個實施例中，熱邊界保護(hù)系統(tǒng)可以由施加在基部材料的外表面上的一個或多個粘合層、施加在粘合層的外表面上的一個或多個熱障涂層、以及從粘合層至少部分地延伸至熱障涂層中的一個或多個碳納米管形成。碳納米管可以對準(zhǔn)以相對于粘合層與熱障涂層之間的界面大體是正交的。在其他實施例中，碳納米管可以定位為諸如但不限于隨機(jī)地在位于粘合層與熱障涂層之間的界面處，遍布粘合層或遍布粘合層與熱障涂層。

在至少一個實施例中，熱邊界保護(hù)系統(tǒng)可以包括具有外表面的基部材料，在基部材料的外表面上的一個或多個粘合層，在粘合層的外表面上的一個或多個熱障涂層，以及從粘合層至少部分地延伸至熱障涂層中的一個或多個碳納米管。從粘合層延伸至少部分地延伸至熱障涂層中的碳納米管可以由從粘合層至少部分地延伸至熱障涂層中的多個碳納米管形成。該多個碳納米管可以延伸大體正交于在粘合層與熱障涂層之間的界面。多個碳納米管可以定位為六邊形圖形，由此該多個碳納米管對準(zhǔn)成行，其中，碳納米管的相鄰行沿與每行對準(zhǔn)的方向而相互偏移。該多個碳納米管可以經(jīng)由粘合層內(nèi)的電磁場而定向。

在至少一個實施例中，該多個碳納米管可以定位遍布粘合層。該多個碳納米管可以定位遍布熱障涂層。在至少一個實施例中，該多個碳納米管可以定位遍布粘合層以及遍布熱障涂層。碳納米管可以具有比粘合層與熱障涂層的組合厚度小的長度。

一種提供熱保護(hù)的方法可以包括將一個或多個粘合層施加至基部材料的外表面，在粘合層中定位一個或多個碳納米管以使得碳納米管從粘合層的外表面延伸，并且在粘合層的外表面上施加熱障涂層以使得碳納米管的至少一部分被包含在熱障涂層內(nèi)。在粘合層中定位一個或多個碳納米管可以包括經(jīng)由施加電磁場至碳納米管以定向碳納米管從而在粘合層中定位碳納米管。在粘合層中定位碳納米管可以包括經(jīng)由施加電磁場至碳納米管以在六邊形圖形中定向多個碳納米管從而在粘合層中定位該多個碳納米管，由此多個碳納米管對準(zhǔn)成行，其中，碳納米管的相鄰行沿與每行對準(zhǔn)的方向相互偏移。在粘合層中定位碳納米管可以包括在粘合層中定位多個碳納米管，其中，該多個碳納米管定位遍布至少一個粘合層。在粘合層中定位碳納米管可以包括遍布粘合層和熱障涂層定位多個碳納米管。

熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，使用從粘合層延伸至熱阻擋層中的碳納米管提高了在粘合層與熱障層之間的粘合強(qiáng)度，由此提高了熱障層的有用壽命。

以下更詳細(xì)描述這些和其他實施例。

附圖說明

在附圖中示出了當(dāng)前優(yōu)選的實施例，然而應(yīng)該理解的是本發(fā)明不限于所示的精確裝置和工具。

圖1是熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的透視圖。

圖2是具有施加至碳納米管以定向碳納米管的電磁場的熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的透視圖。

圖3是在圖1中剖面線3-3處截取的熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的剖視側(cè)視圖。

圖4是在圖1中剖面線3-3處截取的熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的替代實施例的剖視側(cè)視圖。

圖5是圖4中所示熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的實施例的頂視圖。

圖6是在圖1中剖面線3-3處截取的熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的另一替代實施例的剖視側(cè)視圖。

圖7是在圖1中剖面線3-3處截取的熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的又一替代實施例的剖視側(cè)視圖。

圖8是示例性碳納米管的透視圖。

圖9是使用熱邊界保護(hù)系統(tǒng)的方法的示意流程圖。

具體實施方式

如圖1-9中所示，公開了熱邊界保護(hù)系統(tǒng)10，其包括一個或多個碳納米管12用于提高耐久性。在至少一個實施例中，熱邊界保護(hù)系統(tǒng)10可以由施加在基部材料18的外表面16上的一個或多個粘合層14、施加在粘合層14的外表面22上的一個或多個熱障涂層20、以及從粘合層14至少部分地延伸至熱障涂層20中的一個或多個碳納米管12形成。碳納米管12可以對準(zhǔn)以相對于在粘合層14與熱障涂層20之間的界面24大體正交。在其他實施例中，碳納米管12可以定位諸如但不限于隨機(jī)地在位于粘合層14與熱障涂層20之間的界面24處，遍布粘合層14或遍布粘合層14和熱障涂層20。

在至少一個實施例中，熱邊界保護(hù)系統(tǒng)10可以由具有外表面16的基部材料18、在基部材料18的外表面16上的一個或多個粘合層14、在粘合層14的外表面22上的一個或多個熱障涂層20、以及從粘合層14至少部分地延伸至熱障涂層20中的一個或多個碳納米管12形成。碳納米管12可以由任何合適的配置形成。在至少一個實施例中，碳納米管12可以是形狀為具有圓形截面區(qū)域的軸的單壁碳納米管，如圖8中所示。然而，碳納米管12的幾何形狀不限于該配置，而是也可以具有其他配置。在至少一個實施例中，碳納米管12可以具有比粘合層14和熱障涂層20的組合厚度小的長度。通常，碳納米管12的長度可以大大小于熱邊界保護(hù)系統(tǒng)10的粘合層14和熱障涂層20的厚度。此外，不同碳納米管長度的分布對于熱邊界保護(hù)系統(tǒng)10的期望穩(wěn)定性可以是有利的。除了圖8中所示的單壁碳納米管之外，可以應(yīng)用多壁碳納米管和碳納米結(jié)構(gòu)（nanobud）（納米結(jié)構(gòu)是具有能夠提供額外穩(wěn)定性的額外垂直凸出部分的納米管）。通常，在界面附加以及在不同涂層層中的碳納米管的密度可以小于5％?；坎牧?8可以由任何合適的材料形成，諸如但不限于，一種或多種金屬，諸如合金，以及特別地用于燃?xì)鉁u輪應(yīng)用的ni或co基超級耐熱合金。粘合層14可以由諸如但不限于nicraly的材料形成（通常它們標(biāo)注為mcraly，然而m反映諸如ni和cr的金屬元素）?；坎牧?8可以形成可用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的渦輪翼型，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的其他部件或其他部件。熱障涂層20可以由諸如但不限于zro2－y2o3、zro2－mgo、laalo3、ndalo3、la2hf2o7、eralo3、gdalo3、yb2ti2o7、laybo3、和gd2hf2o7的材料形成。

在至少一個實施例中,多個碳納米管12可以從粘合層14至少部分地延伸至熱障涂層20中。如圖1、圖4和圖5中所示，多個碳納米管12可以延伸大體正交于在粘合層14與熱障涂層20之間的界面24。在至少一個實施例中，如圖5中所示，多個碳納米管12可以定位在六邊形圖形中，由此多個碳納米管12對準(zhǔn)成多個行26，其中，碳納米管的相鄰行沿與每行26對準(zhǔn)的方向28而相互偏移。多個碳納米管12延伸大致正交于在粘合層14和熱障涂層20之間的界面24的位置以及多個碳納米管12的六邊形圖形可以增強(qiáng)附接至粘合層14的熱障涂層20的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。多個碳納米管12可以經(jīng)由電磁場30而定向在粘合層14內(nèi)。碳納米管12是優(yōu)良的導(dǎo)體并且能夠經(jīng)由電磁場30而加速并定向，電磁場可以是交變電流電磁場30。

熱邊界保護(hù)系統(tǒng)10可以具有許多不同配置。例如，如圖6中所示，多個碳納米管12可以定位遍布粘合層14。在圖6中所示的實施例中，碳納米管12可以在粘合層14內(nèi)具有隨機(jī)的取向。碳納米管12可以定位隨機(jī)地遍布粘合層14或者可以特定地對準(zhǔn)或定位在位于粘合層14內(nèi)的圖形中。碳納米管12的一部分可以從粘合層14延伸至熱障涂層20中。

在另一實施例中，如圖7中所示，多個碳納米管12可以定位遍布熱障涂層20。在圖7中所示的實施例中，碳納米管12可以在熱障涂層20內(nèi)具有隨機(jī)取向。碳納米管12可以定位隨機(jī)地遍布熱障涂層20或者可以特殊地對準(zhǔn)或定位在位于熱障涂層20內(nèi)的圖形中。碳納米管12的一部分可以從熱障涂層20延伸至粘合層14中。碳納米管12可以延伸遍布粘合層14，遍布熱障涂層20，以及碳納米管12的至少一些可以在粘合層14之間延伸至熱障涂層20中。

如圖9中所示的提供熱保護(hù)的方法40可以包括在42處施加一個或多個粘合層14至基部材料18的外表面16。方法40也可以包括在44處在粘合層14中定位至少一個碳納米管12以使得碳納米管12從粘合層14的外表面22延伸。該方法也可以包括在46處在粘合層14的外表面22上施加熱障涂層20以使得碳納米管12的至少一部分被包含在熱障涂層20內(nèi)。在44處在粘合層14中定位碳納米管12可以包括經(jīng)由施加電磁場至碳納米管12以定向碳納米管12而在粘合層14中定位碳納米管12。

在44處在粘合層14中定位碳納米管12可以包括經(jīng)由施加電磁場至碳納米管12以在六邊形圖形中定向多個碳納米管12從而在粘合層14中定位多個碳納米管12，由此多個碳納米管12對準(zhǔn)成行26，其中，碳納米管12的相鄰行26沿與每行26對準(zhǔn)的方向28而相互偏移。在44處在粘合層14中定位碳納米管12可以包括在粘合層14中定位多個碳納米管12，其中，多個碳納米管12定位遍布粘合層14。在12處在粘合層14中定位碳納米管12可以包括遍布粘合層14和熱障涂層20定位多個碳納米管12。

提供前述內(nèi)容是為了說明、解釋和描述本發(fā)明實施例的目的。對這些實施例的修改和改變對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的并且可以不脫離本發(fā)明的范圍或精神而做出。額外地，要理解的是盡管權(quán)利要求以特定順序闡述了工藝步驟，但是本發(fā)明的方法不限于該特定順序以使得實現(xiàn)了本發(fā)明一個或多個特征方面的這些工藝步驟的任意組合應(yīng)該視作在本發(fā)明的范圍內(nèi)。