专利名称：合成高温部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种例如翼面件的涡轮组装部件。本发明尤其涉及一种具有合成结构的涡轮组件。更特别的是，本发明涉及用于涡轮组件的例如翼面件的部件，其具有抗氧化的合成结构。
背景技术：
例如航空涡轮、陆上涡轮、航海涡轮和类似物的涡轮组件通常包括又已知为超合金的材料形成的部件。超合金在涡轮操作期间经常遇到的高温、高应力和高压下显示出所需的化学和物理性能。镍(Ni)、铁(Fe)和钴(Co)基超合金在这种应用中特别需要。例如，在现代喷气发动机中的例如翼面件的涡轮部件可达到高达1150℃的温度，该温度是大约大多数Ni基超合金的熔化温度的85％。
在高操作温度下，用来形成该涡轮组件的超合金很容易受到例如蠕变、氧化和熔化作用的损坏。将通常由耐火材料形成的热阻挡涂层施加在部件表面上通过降低金属表面的温度来提高超合金在高温下的性能。尽管这种涂层提供保护措施，它们经常破碎、裂纹和剥落。
与材料熔点和抗氧化性相关的问题由于现有技术的涡轮设计加剧，该现有技术需要更高的操作温度以便提高涡轮的效率。在先进的设计概念中，希望部件的表面温度超过现有技术超合金的熔点。因此，所需要的是一种例如翼面件的涡轮部件，它具有改进的高温性能，该性能与例如熔点和抗氧化性的这些参数相关。由于与显示有充分高温性能材料相关的成本经常很高，另一需要是该部件成本低廉。
发明内容
本发明提供满足这些需要的实施例。第一实施例是使用在气体涡轮组件的热气体路径中的部件。该部件包括一柱件，该柱件提供部件的机械支承并包括冷却流体输送系统、顶端和底端；一连接到该柱件上的间隔结构，该间隔结构包括多个相互之间间隔开的间隔元件，该间隔元件具有靠近该柱件的第一端和与该第一端相对的第二端；
一共形地围绕该柱件和该间隔结构的外壳，该外壳包括顶端和底端，其中该间隔结构将该柱件和该外壳分开，其中该多个间隔元件布置成该间隔元件的第二端靠近外壳的内表面，以便在该柱件和该外壳之间形成多个增压室，该增压室与该冷却流体输送系统流体连通，该外壳包括至少一种由包括Rh，Pd和Pt金属的组中选出的金属；以及一连接该柱件底端和该外壳底端的底部。
第二实施例是用于位于气体涡轮组件的热气体路径中的部件的金属外壳。该外壳包括独立式片材，该片材包括至少一种由包括Rh，Pd和Pt金属的组中选出的金属；其中该片材具有适于共形地围绕该部件支承结构的形状。
第三实施例是用于制造使用在气体涡轮组件的热气体路径中的部件的方法。该方法包括设置一柱件，该柱件提供部件的机械支承并包括冷却流体输送系统、顶端和底端；将一间隔结构连接到该柱件上，该间隔结构包括多个相互之间间隔开的间隔元件，该间隔元件具有靠近该柱件的第一端和与该第一端相对的第二端；设置一共形地围绕该柱件和该间隔结构的外壳，该外壳包括顶端和底端，其中该间隔结构将该柱件和该外壳分开，其中该多个间隔元件布置成该间隔元件的第二端靠近外壳的内表面，以便在该柱件和该外壳之间形成多个增压室，该增压室与该冷却流体输送系统流体连通，该外壳包括至少一种由包括Rh，Pd和Pt金属的组中选出的金属；设置一用于该部件的底部；以及将该柱件底端和该外壳底端连接到该底部。
当参考附图阅读以下详细说明时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将更好地得以理解，附图中相同特征在所有附图中表示相同的部件，其中图1是现有技术翼面件截面的示意图示；图2是本发明翼面件截面的示意图示；图3是图2所示翼面件的放大细节；以及图4是本发明翼面件的可选择实施例的示意图示。
部件列表涡轮叶片(部件)200翼面件202底部204入口206翼面件的内部222柱件208间隔结构210外壳212冷却流体输送系统218结构元件214增压室216底部内件205底部外件207保持件350抗氧化涂层224热阻挡涂层(226)(位于柱件上)扩散阻挡层228冷却孔230热阻挡涂层232(位于翼面件上)具体实施方式
在以下说明中，理解到例如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”和类似物的术语是方便用语，并不含有限制含意。
例如Rh，Pd和Pt的贵重金属及其合金对于热阻挡涂层(此后也称作TBC)具有高熔化温度、出色的抗氧化性、高温度强度和好的粘接性能。由于它们非常质密并且成本高，所以制造整个例如翼面件的涡轮部件是不实用的。本发明通过提供一种具有合成结构的涡轮部件来克服这些和其他的问题。该合成结构包括至少一种提供机械支承的柱件、连接到该柱件上的间隔结构和包括至少一种贵重金属或其合金的的外壳。该外壳与该间隔结构接触并共形地围绕该柱件。
总体参考各附图并特别参考图1，理解到此说明出于描述本发明示例性实施例的目的并不打算将本发明限制其中。图1是适于使用在涡轮组件中的现有技术涡轮叶片100的截面图示。涡轮叶片100包括在涡轮组件中延伸进入热气体路径的翼面件102和用于将涡轮叶片100连接到涡轮盘(未示出)以及涡轮组件其他部分上的底部104。翼面件102由包括镍、铁和钴基超合金的壁106形成。壁106还包括布置在壁106的外表面上以便保护壁106和翼面件102不被氧化的热阻挡涂层108。为了在涡轮组件操作期间冷却翼面件102，底部104设置有冷却介质通过其中并进入翼面件112内部的入口110。该冷却介质接着通过壁106内的孔114以便冷却壁106的外表面。
在该涡轮组件操作期间，热阻挡涂层108由于暴露在涡轮组件的热气体路径内的热气体而逐渐腐蚀或剥落。因此，壁106暴露于热气体中并过早地腐蚀。因此涡轮叶片100必须更换或整修。
本发明的部件的截面图示表示在图2中。图2所示的部件是涡轮叶片200。在本发明的多个实施例作为涡轮叶片进行描述的同时，本发明所要求保护的部件不局限于此。涡轮组件暴露于涡轮组件内热气体路径的其他部件同样认为在本发明的范围内。这些部件包括燃烧器、翼片和类似物，但不局限于此。如图2所示，涡轮叶片200包括延伸到该涡轮组件的热气体路径的翼面件202和将翼面件202连接到该涡轮组件其他部分上的底部204。底部204包括超合金并在某些实施例中包括镍基超合金、钴基超合金和铁基超合金及其组合。底部204包括至少一输送冷却介质到翼面件202的入口206。该冷却介质可通过该至少一入口206进入翼面件202的内部222。
翼面件202包括至少一为翼面件202提供机械支承的柱件208、连接到柱件208外表面上的间隔结构210和连接到间隔结构210并共形地围绕柱件208和间隔结构210的外壳212。柱件208包括用于提供冷却介质到柱件208内表面的冷却流体输送系统218。间隔结构210包括多个相互之间呈间隔关系的间隔元件214。多个间隔元件214的每个元件的第一端接触柱件208的外表面并且多个间隔元件214的每个元件的第二端接触外壳212的内表面，因此分开柱件208和外壳212。多个间隔元件124在柱件208和外壳212之间形成多个增压室216。增压室216与冷却流体输送系统218流体连通，因此使得冷却剂供应到外壳212的内表面以便冷却外壳212。
除了用作将涡轮叶片200连接到该涡轮组件其他部分上的连连接部之外，底部204将柱件208的底端连接到外壳212的底端上。如这里所使用的“连接”意味着将作用在一部分上的负载传递到另一部分上的地方连接，并且进行连接是通过机械连接部、金属工艺性连接部及其组合来实现的。在某些实施例中，通过将外壳212布置在至少一底部内件205和至少一底部外件207之间来将外壳212连接到底部204上。在其他实施例中，通过将外壳212连接在底部204和柱件208之间来将外壳212连接到底部204上。任何用于形成将外壳212连接到底部204的金属工艺性连接部的方法可使用在这些可选择实施例的任何情况中。适合的方法包括例如焊接、铜焊或扩散结合。在有些实施例中，任何这些连接方法可同样用于将柱件208连接到底部204上。在某些实施例中，用于柱件208和底部204的材料的选择造成难以形成适合的金属工艺性连接部。例如，在底部204包括超合金以及柱件208包括铌硅化物基合成物情况下，获得适合的金属工艺性连接部经常很困难。在这种实施例中，如图4所示的实例，柱件308通过任何多个适合的机械连接方案连接到底部304上，其中底部304成形为物理上将柱件308锁定就位；适合的机械连接方案包括例如燕尾榫接合和干涉配合。
除了连接在底部304之外，在有些实施例中，外壳312通过保持件350(图4)连接在柱件308上。保持件350提供将外壳312连接到柱件308上的第二连接部以便提供外壳312的加强的机械支承。在该实例中，翼面件实施例表示在图4中，保持件350位于翼面件300的与底部304的相对端上并通过任何多种包括例如焊接、铜焊和扩散结合的适合技术金属工艺性地连接在外壳312上。在有些实施例中，金属工艺性连接部同样形成在保持件350和柱件308之间。在有些实施例中，保持件350包括至少一种铂、钯和铑。
柱件208(图2)提供翼面件202的机械支承，并在有些实施例中，包括至少一种陶瓷、超合金、金属硅化物基的合成物以及钛铝化物。其中柱件208由陶瓷形成，该陶瓷包括整体陶瓷(例如氮化硅)和陶瓷母体合成物(此后称作CMC)。在有些实施例中，柱件208包括嵌置在碳化硅母体中的例如碳化硅纤维和颗粒的碳化硅。在其他实施例中，柱件208包括至少一种镍基超合金、钴基超合金、铁基超合金及其组合。在某些实施例中，该超合金包括定向固化的超合金，例如定向固化的共晶合金。在其他实施例中，该超合金包括单晶体。在又一实施例中，柱件208包括金属硅化物基合成物，该合成物包括至少一种钼基硅化物、铌基硅化物及其组合。柱件208具有大约0.5mm～大约5mm范围内的厚度，例如大约0.5mm～大约3.0mm的厚度。
柱件208的冷却流体分配系统218将冷却剂通过柱件208输送到增压室216以便为外壳212提供冷却。适合的冷却流体包括例如空气、氮气、氩气和类似物的气体，但不局限于此。在一实施例中，冷却流体输送系统218包括多个从柱件208的内表面通过柱件208延伸到柱件208外表面和增压室216的冷却孔(图2和3所示)。在此实施例中，冷却剂从位于部件(图2中为翼面件200)的内部222的通道流过柱件208到增压室216。另外，冷却流体输送系统218可包括多个从柱件208的顶端延伸到底端的凹槽，冷却剂通过该凹槽。
如图3所示，在有些实施例中，柱件208还包括布置在柱件208上的抗氧化涂层224。在某些实施例中，氧化涂层224具有大约5～50微米之间的厚度并包括至少一种铂镍铝化物、镍铝化物和McrAlY合金，其中M是至少一种镍、铁和钴。在有些实施例中，柱件208还包括布置在柱件208外表面上的热阻挡涂层226。在有些实施例中，热阻挡涂层226具有从0.005mm～0.2mm范围内的厚度并包括氧化钇稳定的氧化锆。
间隔结构210将柱件208和外壳212分开并包括多个间隔元件214。间隔结构210通常通过例如整体铸造将间隔结构与柱件208整体形成来连接到柱件208上。另外，间隔结构210分开形成并通过至少一种包括电子束焊接的焊接、铜焊、扩散结合和类似物连接其上。适合用于间隔间隔210的可选择的材料包括所述用于柱件208的材料相同的材料，即至少一种CMC、超合金、金属硅化物和钛铝化物。为了调整外壳212和柱件208的膨胀系数的不匹配，在有些实施例中，间隔元件214包括材料组分梯度，该梯度从靠近柱件208的间隔元件214的第一端延伸到靠近外壳212的第二端。在有些实施例中，间隔结构210还包括布置在外壳212和间隔结构210之间的间隔元件214的第二端处的扩散阻挡层228。在特定实施例中，扩散阻挡层228具有从大约5微米到大约50微米范围内的厚度，并且在某些实施例中包括钌。
间隔元件214相互之间呈间隔的关系并在有些实施例中包括至少一种右棱镜和右圆柱体。该间隔关系在外壳212和柱件208之间形成增压室216，冷却剂从中通过。另外，间隔元件214可采用锥形、截顶锥形或类似物的形式。间隔元件214具有从大约0.2mm到大约3mm范围内的高度，并可以是相同高度或不同高度。适合用于间隔元件214的可选择的材料包括与所述用于柱件208的材料相同的材料，即至少一种CMC、超合金、金属硅化物和钛铝化物。
外壳212由包括至少一种贵重金属的材料形成，该贵重金属从包括Rh，Pd和Pt金属的组中选出。在一实施例中，外壳212包括至少80％原子量的贵重金属。在另一实施例中，外壳212包括共形地围绕柱件208和间隔结构的整体件，因此形成例如翼面件202的外表面。在有些实施例中，外壳212具有从大约0.1mm到大约0.5mm范围内的厚度。在特定实施例中，外壳212具有从大约0.1mm到大约0.3mm范围内的厚度。
在本发明的有些实施例中，外壳212还包括多个从外壳212的内表面通过外壳212的外表面的冷却孔230。多个冷却孔230与增压室216流体连通并使得冷却流体从增压室216通过外壳212到外表面。在有些实施例中，冷却孔230具有从大约0.1mm到0.75mm范围内的直径。冷却孔230可具有相同或不同的直径。例如，在一实施例中，多个冷却孔230包括第一组具有第一值直径的冷却孔和第二组具有第二值直径的冷却孔。这种布置使得针对任何给定位置的冷却流体量设计成满足操作需要，这种需要经常在例如涡轮翼面件的部件上从一位置到另一位置有所变化。另外，可通过其他技术获得类似的效果，例如改变孔的间隔以便针对热控制需要将孔集中在特定位置上。
在一实施例中，外壳212包括一共形地围绕柱件208和间隔结构210的整体件，因此形成翼面件202的外表面，并且将外壳212的一端和外壳212的内表面连接的焊接连接部形成围绕柱件208的闭合件。在某些实施例中，外壳212通过至少一种金属工艺性连接部连接在间隔结构210上，该金属工艺性连接部例如是焊接，但不局限于此，该焊接包括电子束焊接、铜焊和扩散结合。
部件200还包括布置在外壳212上的热阻挡涂层232。热阻挡涂层232包括氧化钇稳定的氧化锆和任何类似的材料并在特定实施例中，具有柱形微结构。在有些实施例中，热阻挡涂层232具有从0.1mm到0.5mm范围内的厚度，并在特定实施例中，该厚度在从大约0.1mm到大约0.3mm范围内。热阻挡涂层232可通过任何多种适合的方法施加在外壳212上，该方法是例如物理气相沉积(PVD)、等离子喷涂、高速氧火焰喷涂或类似方法，但不局限于此。热阻挡涂层232的蒸发冷却可通过多个外壳212内的冷却孔230来提供。带有蒸发冷却的热阻挡涂层232的翼面件202可在比完全由超合金形成的翼面件的更高的温度下使用。
本发明的涡轮叶片200和其他涡轮部件的实施例比只由超合金形成的类似部件具有更高的温度性能以及更大的抗氧化性。本发明部件的改善的温度性能和抗氧化性转换成维护需要减少、重量减轻以及涡轮部件和涡轮组件的寿命更长。
本发明的另一实施例是位于气体涡轮组件的热气体路径内的部件200的金属外壳212。外壳212包括独立式片材，该片材包括至少一种由包括Rh，Pd和Pt金属的组中选出的金属。该片材具有适于共形地围绕部件200的支承结构210的形状。术语“自由独立式”意味着在连接到用于本发明的其他实施例的所述的部件上之前，该片材不通过分开的结构支承，例如涂层由基体支承。在有些实施例中，该片材包括金属整体件。对于所述部件200实施例的外壳212设定的成分、厚度、形状和其他参数的适合选择同样适于外壳212的实施例。
本发明的另一实施例是制造所述本发明部件200的方法。所提供的元件的金属工艺性连接通过任何适合的方法实现，该方法是例如焊接、铜焊和扩散结合。当选择扩散结合将外壳212连接到底部204上时，该结合必须在适合的温度和压力下完成以便在外壳212和底部204之间实现扩散结合。另外，一系列离散的开口可形成在外壳212内以便使得底部材料通过外壳212内的开口从外壳212的一侧固态扩散到相对侧，以便在由外壳212分开的底部材料的部分之间产生牢固的结合。
这里在描述多个实施例的同时，将从说明书中理解到通过本领域技术人员可在此处进行元件、变型、等同物和改进的多种组合，并始终在所附权利要求限定的本发明的范围内。例如，除了涡轮叶片之外的涡轮组件部件例如燃烧器、扇叶、过渡件和类似物认为是在本发明的范围内。另外，使用在其他具有热气体路径(例如鼓风炉、锅炉和类似物)的结构中的部件认为是在本发明的范围内。因此，对于本领域的技术人员可进行多种变型、改型以及选择而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种是使用在气体涡轮组件的热气体路径中的部件(200)，该部件(200)包括一柱件(208)，所述柱件(208)提供所述部件(200)的机械支承并包括冷却流体输送系统(218)、顶端和底端；一连接到所述柱件(208)上的间隔结构(208)，所述间隔结构(208)包括多个相互之间间隔开的间隔元件(214)，所述间隔元件(214)具有靠近所述柱件(208)的第一端和与所述第一端相对的第二端；一共形地围绕所述柱件(208)和所述间隔结构(208)的外壳(212)，所述外壳(212)包括顶端和底端，其中所述间隔结构(208)将所述柱件(208)和所述外壳(212)分开，其中所述多个间隔元件(214)布置成所述间隔元件(214)的所述第二端靠近所述外壳(212)的内表面，以便在所述柱件(208)和所述外壳(212)之间形成多个增压室(216)，所述增压室(216)与所述冷却流体输送系统(218)流体连通，所述外壳(212)包括至少一种由包括Rh，Pd和Pt金属的组中选出的金属；以及一连接所述柱件(208)的所述底端和所述外壳(212)的所述底端的底部(204)。
2.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，其还包括布置在所述外壳(212)上的热阻挡涂层(232)。
3.如权利要求2所述的部件(200)，其特征在于，所述热阻挡涂层(232)包括氧化钇稳定的氧化锆。
4.如权利要求3所述的部件(200)，其特征在于，所述热阻挡涂层(232)包括柱形微结构。
5.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述柱件(208)包括至少一种陶瓷、超合金、硅化物基(204)合成物和钛铝化物。
6.如权利要求5所述的部件(200)，其特征在于，所述合成物包括至少一种钼基(204)硅化物、铌基(204)硅化物及其组合。
7.如权利要求5所述的部件(200)，其特征在于，所述陶瓷包括陶瓷母体合成物。
8.如权利要求5所述的部件(200)，其特征在于，所述超合金包括镍基(204)超合金。
9.如权利要求8所述的部件(200)，其特征在于，所述镍基(204)超合金包括定向固化的合金。
10.如权利要求8所述的部件(200)，其特征在于，所述镍基(204)超合金包括单晶体。
11.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述柱件(208)具有大约0.5mm～大约5mm范围内的厚度。
12.如权利要求11所述的部件(200)，其特征在于，所述柱件(208)具有大约0.5mm～大约3mm范围的厚度。
13.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述冷却流体输送系统(218)包括多个冷却孔(230)。
14.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述冷却流体输送系统(218)包括多个从所述柱件(208)的所述顶部延伸到所述底部的凹槽。
15.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，其还包括布置在所述柱件(208)上的抗氧化涂层(224)。
16.如权利要求15所述的部件(200)，其特征在于，所述抗氧化涂层(224)包括至少一种铂镍铝化物、镍铝化物、和McrAlY材料，其中M是至少一种Ni、Fe和Co。
17.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述柱件(208)还包括一面对所述外壳(212)的外表面，并且其中热阻挡涂层(226)布置在所述柱件(208)的所述外表面上。
18.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述间隔结构(208)与所述柱件(208)整体形成。
19.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述间隔元件(214)具有大约0.2mm～大约3mm范围内的高度。
20.如权利要求19所述的部件(200)，其特征在于，所述间隔元件(214)具有大致相同的高度。
21.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述间隔结构(208)包括至少一种陶瓷、超合金、硅化物基(204)合成物和钛铝化物。
22.如权利要求21所述的部件(200)，其特征在于，所述超合金是镍基(204)超合金。
23.如权利要求22所述的部件(200)，其特征在于，所述镍基(204)超合金包括定向固化的合金。
24.如权利要求22所述的部件(200)，其特征在于，所述镍基(204)超合金包括单晶体。
25.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述间隔元件(214)包括一材料组分梯度，所述梯度从靠近所述柱件(208)的所述第一端延伸到靠近所述外壳(212)的所述第二端。
26.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述间隔结构(208)还包括一布置在所述间隔元件(214)的所述第二端上的扩散阻挡层(228)。
27.如权利要求26所述的部件(200)，其特征在于，所述扩散阻挡层(228)包括钌。
28.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述外壳(212)包括所述金属的整体件。
29.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述外壳(212)包括至少大约80％原子百分数的所述金属。
30.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述外壳(212)具有大约0.1mm～大约0.5mm范围内的厚度。
31.如权利要求30所述的部件(200)，其特征在于，所述外壳(212)具有大约0.1mm～大约0.3mm范围内的厚度。
32.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述外壳(212)还包括多个与所述增压室(216)流体连通的冷却孔(230)。
33.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述外壳(212)还包括将所述外壳(212)的第一端连接到所述外壳(212)的所述内表面上以便围绕所述柱件(208)形成封闭件的焊接连接部。
34.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述外壳(212)还包括至少一将所述外壳(212)连接到所述间隔结构(208)上的金属工艺性连接部。
35.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述部件(200)包括涡轮翼面件(202)。
36.如权利要求35所述的部件(200)，其特征在于，所述底部(204)包括所述翼面件(202)的平台。
37.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，所述底部(204)包括超合金。
38.如权利要求37所述的部件(200)，其特征在于，所述超合金包括镍基(204)超合金。
39.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，其还包括将所述柱件(208)连接到所述底部(204)上的机械连接部。
40.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，其还包括至少一种将所述柱件(208)连接到所述底部(204)上的焊接连接部、铜焊连接部和扩散结合连接部。
41.如权利要求1所述的部件(200)，其特征在于，其还包括布置在所述外壳(202)和所述柱件(208)之间的保持件，其中所述保持件通过至少一种焊接连接部、铜焊连接部和扩散结合连接部连接到所述外壳(202)上。
42.一种用于气体涡轮组件的热气体路径中的涡轮叶片(200)，所述涡轮叶片(200)包括一柱件(208)，所述柱件(208)提供所述部件(200)的机械支承并包括多个冷却孔(230)；一与所述柱件(208)整体形成的间隔结构(208)，所述间隔结构(208)包括多个相互之间间隔开的间隔元件(214)，所述间隔元件(214)具有靠近所述柱件(208)的第一端和与该第一端相对的第二端；一包括内和外表面的外壳(212)，所述外壳(212)共形地围绕所述柱件(208)和所述间隔结构(208)，其中所述间隔结构(208)将所述柱件(208)和所述外壳(212)分开，其中所述多个间隔元件(214)布置成所述间隔元件(214)的所述第二端靠近所述外壳(212)的内表面，以便在所述柱件(208)和所述外壳(212)之间形成多个增压室(216)，所述增压室(216)与所述柱件(208)的所述冷却孔(230)流体连通，所述外壳(212)包括至少80％原子百分数的金属，该金属由包括Rh，Pd，Pt及其混合物的金属的组中选出，所述外壳(212)还包括多个与所述增压室(216)流体连通的冷却孔(230)；一连接所述柱件(208)和所述外壳(212)的底部(204)；以及一包括布置在所述外壳(212)的所述外表面上并包括氧化钇稳定的氧化锆的热阻挡涂层(232)。
43.一种用于制造使用在气体涡轮组件的热气体路径中的部件(200)的方法，所述方法包括设置一柱件(208)，所述柱件(208)提供所述部件(200)的机械支承并包括冷却流体输送系统(218)、顶端和底端；将一间隔结构(208)连接到所述柱件(208)上，所述间隔结构(208)包括多个相互之间间隔开的间隔元件(214)，所述间隔元件(214)具有靠近所述柱件(208)的第一端和与该第一端相对的第二端；设置一共形地围绕所述柱件(208)和所述间隔结构(208)的外壳(212)，所述外壳(212)包括顶端和底端，其中所述间隔结构(208)将所述柱件(208)和所述外壳(212)分开，其中所述多个间隔元件(214)布置成所述间隔元件(214)的所述第二端靠近所述外壳(212)的内表面，以便在所述柱件(208)和所述外壳(212)之间形成多个增压室(216)，所述增压室(216)与所述冷却流体输送系统(218)流体连通，所述外壳(212)包括至少一种由包括Rh，Pd和Pt金属的组中选出的金属；以及设置一用于所述部件(200)的底部(204)；以及将所述柱件(208)的所述底端和所述外壳(212)的所述底端连接到所述底部(204)上。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，其还包括在所述外壳(212)上布置热阻挡涂层(232)。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述热阻挡涂层(232)包括氧化钇稳定的氧化锆。
46.如权利要求43所述的方法，其特征在于，设置所述柱件(208)包括设置至少一种陶瓷、超合金、硅化物基(204)合成物和钛铝化物。
47.如权利要求43所述的方法，其特征在于，设置所述柱件(208)包括设置具有大约0.5mm～大约5mm范围内的厚度的柱件(208)。
48.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述柱件(208)的所述冷却流体输送系统(218)包括多个冷却孔(230)和多个从所述柱件(208)的所述顶端延伸到所述底端的凹槽的至少之一。
49.如权利要求43所述的方法，其特征在于，其还包括在所述柱件(208)上布置抗氧化涂层(224)。
50.如权利要求43所述的方法，其特征在于，其还包括在所述柱件(208)的外表面上布置热阻挡涂层(226)，其中所述外表面面向所述外壳(212)。
51.如权利要求43所述的方法，其特征在于，连接所述间隔结构(208)包括将所述间隔结构(208)与所述柱件(208)整体形成。
52.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述间隔元件(214)具有大约0.2mm～大约3mm范围内的高度。
53.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述间隔结构(208)包括至少一种陶瓷、超合金、硅化物基(204)合成物和钛铝化物。
54.如权利要求43所述的方法，其特征在于，其还包括在所述间隔元件(214)的所述第二端布置扩散阻挡层(228)。
55.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述外壳(212)包括至少80％原子百分数的所述金属。
56.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述外壳(212)具有大约0.1mm～大约0.5mm范围内的厚度。
57.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述外壳(212)还包括多个与所述增压室(216)流体连通的冷却孔(230)。
58.如权利要求43所述的方法，其特征在于，其还包括将所述外壳(212)的第一端连接到所述外壳(212)的所述内表面上以便围绕所述柱件(208)形成封闭件。
59.如权利要求43所述的方法，其特征在于，其还包括形成至少一将所述外壳(212)连接到所述间隔结构(208)上的金属工艺性连接部。
60.如权利要求59所述的方法，其特征在于，形成包括至少一种焊接、铜焊和扩散结合。
61.如权利要求43所述的方法，其特征在于，连接包括至少一种焊接、铜焊和扩散结合。
62.一种用于制造使用在气体涡轮组件的热气体路径中的涡轮叶片(200)的方法，所述方法包括设置一柱件(208)，所述柱件(208)提供所述部件(200)的机械支承并包括多个冷却孔(230)；将一间隔结构(208)连接到所述柱件(208)上，所述间隔结构(208)包括多个相互之间间隔开的间隔元件(214)，所述间隔元件(214)具有靠近所述柱件(208)的第一端和与该第一端相对的第二端；设置一共形地围绕所述柱件(208)和所述间隔结构(208)的外壳(212)，所述外壳(212)包括内和外表面，其中所述间隔结构(208)将所述柱件(208)和所述外壳(212)分开，其中所述多个间隔元件(214)布置成所述间隔元件(214)的所述第二端靠近所述外壳(212)的内表面，以便在所述柱件(208)和所述外壳(212)之间形成多个增压室(216)，所述增压室(216)与所述柱件(208)的所述冷却孔(230)流体连通，所述外壳(212)包括至少80％原子百分数的金属，该金属由包括Rh，Pd，Pt及其混合物的金属的组中选出，所述外壳(212)还包括多个与所述增压室(216)流体连通的冷却孔(230)；设置一用于所述涡轮叶片(200)的底部(204)；将所述柱件(208)的所述底端和所述外壳(212)的所述底端连接到所述底部(204)上；以及在所述外壳(212)的所述外表面上布置一热阻挡涂层(232)。
全文摘要
提供一种使用在气体涡轮组件的热气体路径中的部件，一种用于这种部件的金属外壳以及一种制造这种部件的方法，该部件包括柱件，柱件提供部件的机械支承并包括冷却流体输送系统、顶端和底端；连接到该柱件上的间隔结构，其包括多个相互之间间隔开的间隔元件，间隔元件具有靠近柱件的第一端和与该第一端相对的第二端；共形地围绕柱件和间隔结构的外壳，其包括顶端和底端，其中间隔结构将柱件和外壳分开，多个间隔元件布置成间隔元件的第二端靠近外壳的内表面，以便在柱件和外壳之间形成多个增压室，增压室与冷却流体输送系统流体连通，外壳包括至少一种由包括Rh，Pd和Pt金属的组中选出的金属；以及连接柱件的底端和外壳的底端的底部。
文档编号F01D5/18GK1445437SQ0312065
公开日2003年10月1日 申请日期2003年3月18日 优先权日2002年3月18日
发明者J·-C·赵, L·姜, M·R·杰克逊, R·达罗利尔, R·E·沙夫里克 申请人:通用电气公司