專利名稱：具有嵌入式通道的部件，尤其是渦輪機(jī)的熱氣部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種部件，尤其是渦輪機(jī)的熱氣部件，所述部件具有 至少一條嵌入該部件的外壁中并且基本上平行于且靠近所述部件的表 面延伸的通道，該通道尤其用于接納冷卻劑。除此以外，本發(fā)明還涉及一種用于在部件中制造至少一條這樣的 通道的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的渦輪機(jī)例如燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行過程中經(jīng)受很高的負(fù)荷。這樣的渦輪機(jī)經(jīng)常用高于8001C的熱的氣體來運(yùn)行并且同時(shí)經(jīng)受高的機(jī)械 負(fù)荷。在過去數(shù)十年里渦輪機(jī)功率的不斷增加歸根到底基于兩方面的 改進(jìn)。 一方面不斷開發(fā)出新型的效率高的材料如單晶合金，由此可以 提高處于熱氣體的流動(dòng)橫截面中的部件的負(fù)荷能力，并且另一方面開 發(fā)不斷得到改進(jìn)的冷卻系統(tǒng)和溫度保護(hù)層，所述冷卻系統(tǒng)和溫度保護(hù) 層提高了渦輪機(jī)入口溫度并且由此提高了渦輪機(jī)功率。尤其所述單晶 合金如CMSX2、CMSX4或MK4已經(jīng)導(dǎo)致溫度敏感性的顯著降低并且 由此導(dǎo)致在高溫下機(jī)械性能的顯著改善。因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)的效率直接與 熱氣的入口溫度有關(guān)，所以多年以來熱氣溫度不斷上升，從而尤其在體溫度:為了防:熱氣部件或所使用的合金遭到損壞，開發(fā)了復(fù)雜的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)如此對(duì)處于流動(dòng)橫截面中的部件進(jìn)行冷 卻，使得這些部件處于一個(gè)臨界溫度極限以下，在該溫度極限時(shí)所述 部件會(huì)遭到損壞。在這種情況下對(duì)所有冷卻系統(tǒng)來說共同點(diǎn)是必須在 所期望的冷卻效果、存在的冷卻空氣量以及成本之間形成折衷。為冷卻所需要的冷卻空氣一般由壓縮機(jī)來提供，并且通過內(nèi)部的 冷卻系統(tǒng)分配到有待冷卻的部件上。通常將不同的冷卻方法進(jìn)行組合，比如將這樣的基于對(duì)流的熱傳 導(dǎo)的方法與薄膜式冷卻或蒸騰式冷卻相組合。在這種情況下，所述部 件比如具有內(nèi)部的、蛇形曲線狀延伸的冷卻通道，所述冷卻通道與許 多處于所述部件的表面上的排出口相互連通地共同作用，由此產(chǎn)生薄
膜式冷卻或蒸騰式冷卻。在此，如果有待冷卻的壁體具有盡可能小的壁厚，則可實(shí)現(xiàn)特別有效的冷卻效果(EP 0 964 981 )。計(jì)算表明，如此設(shè)計(jì)熱氣部件的冷卻方法，從而提供一個(gè)靠近表 面的冷卻通道系統(tǒng)，所述冷卻通道至少在其一個(gè)端部上與所述內(nèi)部的 多數(shù)以蛇形曲線從葉片內(nèi)部穿過的冷卻劑通道相連同，而至少另一個(gè) 端部則與冷卻路徑相連接，所述冷卻路徑導(dǎo)向表面并且在那里實(shí)現(xiàn)薄膜式冷卻或蒸騰式冷卻，在沒有消耗額外的冷卻空氣的情況下導(dǎo)致渦 輪機(jī)入口溫度上升50K到125K并且由此導(dǎo)致機(jī)器功率的顯著改進(jìn)。但是因?yàn)橥ㄟ^所述部件尤其渦輪機(jī)葉片的冷卻所述發(fā)電站設(shè)備的 總效率下降，所以在這里也必須在渦輪機(jī)功率和渦輪機(jī)冷卻之間進(jìn)行 折衷。借助于可冷卻的、就象比如在EP 1 462 611， ~612， ~613中所介 紹的壁體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)另一種效率高的對(duì)流的冷卻系統(tǒng)。在此，所述熱 氣部件的壁體設(shè)有冷卻通道網(wǎng)。為有利于有效的冷卻，優(yōu)選將這些壁 體構(gòu)造得很薄并且將所述冷卻通道敷設(shè)在經(jīng)受熱負(fù)荷的表面的附近。 通過這種方式，成功地提供一種效率高的冷卻方法。但是，在加工技 術(shù)上所述內(nèi)部的冷卻通道的制造極其復(fù)雜，并且因此極為昂貴。為減少這種缺點(diǎn)，已經(jīng)公開一種用于制造或維修在燃?xì)廨啓C(jī)的熱 氣部件中靠近表面的冷卻通道的方法，該方法基本上建立在以下基礎(chǔ)上，即在這些部件的基體上加上型材，該型材與所述冷卻通道的后來 的結(jié)構(gòu)相應(yīng)。這要么通過將一種熱穩(wěn)定的填充材料以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加到 所述基體的表面上這種方法實(shí)現(xiàn)，要么首先以機(jī)械方式從所述基體表 面上加工出這種結(jié)構(gòu)并且隨后用所述熱穩(wěn)定的填充材料來填滿如此產(chǎn) 生的凹處實(shí)現(xiàn)。在接下來的步驟中，借助于涂覆方法至少在冷卻結(jié)構(gòu) 的區(qū)域中涂上一種涂層材料。后來再去除填充材料，由此露出所述冷 卻通道。在EP 1 065 026以及在后來的公開文獻(xiàn)如EP 1 462 611和~12中都 公開了這種類型的建議。通過這些解決方案一方面可以在渦輪機(jī)的部件中提供冷卻通道網(wǎng) 絡(luò)，該冷卻通道網(wǎng)絡(luò)一方面通過其緊挨著布置在外壁的表面下方的位 置對(duì)所述部件進(jìn)行有效冷卻，并且另一方面可以放棄開銷很大的鑄模 并且產(chǎn)生更低的廢品率。 一般說來，所述嵌入部件的外壁中的冷卻通
道也可以與其它的冷卻方式比如上述蒸騰式冷卻相組合，由此可以實(shí) 現(xiàn)高的靈活性和更寬的使用范圍。但是加工開銷較高尤其定期要求后處理以便以后去除填充材料， 這一切還總是這種方法的缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)在開始講述本發(fā)明。如在權(quán)利要求中所表明的一樣，本發(fā)明的 任務(wù)是提供一種開頭所述類型的渦輪機(jī)部件，所述部件尤其具有一種 得到改進(jìn)的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)的加工開銷大為降低。除此以外， 本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法，該方法用于制造至少一條嵌入所述部 件的外壁中的通道。按本發(fā)明，這些任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題得到解決。優(yōu)選的 實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明基于這樣的基本構(gòu)思，即在開頭所述類型的渦輪機(jī)的部件 上在第一步驟中首先在所述基體的表面上產(chǎn)生冷卻劑通道的結(jié)構(gòu)，并 且在另一個(gè)步驟中在直接跨接所產(chǎn)生的冷卻劑通道并且沒有用填充材 料遮蓋這些冷卻劑通道的情況下涂上涂層材料。由此通過按本發(fā)明的解決方案可以在渦輪機(jī)的部件中提供多個(gè)冷 卻通道，并且一方面可以簡(jiǎn)單地制造該部件并且另一方面可以通過其 緊挨著布置在所述外壁的表面下方的位置對(duì)該部件進(jìn)行有效冷卻，其 中可以省去開銷很大的對(duì)該部件進(jìn)行的后處理作業(yè)，所述后處理作業(yè) 用于去除填充材料并且用于露出制造好的冷卻劑通道。制造開銷以及 由此制造成本也明顯降低。所述加入到基體中的凹處就象所述涂層一 樣可以完全自動(dòng)化地制造或者說施加，由此使所述部件具有特別高的 質(zhì)量以及由此很長(zhǎng)的使用壽命。一般來說，所述嵌入部件的外壁中的冷卻通道也可以與其它的冷 卻策略如上述蒸騰式冷卻進(jìn)行組合，由此可以實(shí)現(xiàn)特別高的靈活性及 更寬的使用范圍。優(yōu)選所述基體具有方向相同的晶粒結(jié)構(gòu)和/或單晶結(jié)構(gòu)。如果晶體 的晶胞也就是說離子、原子或分子形成統(tǒng)一均勻的晶格，那我們就將 其稱為單晶結(jié)構(gòu)。通過一種所述的單晶體，可以避免晶粒比如由于在 渦輪機(jī)中產(chǎn)生的離心力而沿晶界滑移，因?yàn)樵趩尉w上只有 一個(gè)唯一 的晶粒，該晶粒同時(shí)也是晶體。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，至少一條通道與至少一個(gè) 通到所述部件的表面上的排出口連通。由此這個(gè)特別有效的密封地在 所述表面下方延伸的冷卻系統(tǒng)與一種公開的薄膜式冷卻相組合，所述 薄膜式冷卻通過冷卻空氣不斷通過所述排出口的流出來產(chǎn)生一層分布 在所述部件的表面上的冷卻劑薄膜。在此涉及一種所謂的敞開式冷卻 系統(tǒng)，在該冷卻系統(tǒng)上從一個(gè)具有較高壓力的、比如從燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備 的壓縮機(jī)分支出來的冷卻劑源開始，不斷地將冷卻劑通常是空氣通過 所述有待冷卻的部件的內(nèi)部冷卻通道導(dǎo)入該部件中直到所述外壁中的 排出口。在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，通道縱軸線與所述部件的表面相隔少于3毫米。由此可以直接而快速地將冷卻作用傳遞給所述表面，由 此可以產(chǎn)生特別高的冷卻效果。除此以外在這種情況下可以設(shè)想，多 條通道形成一個(gè)連通的通道網(wǎng)絡(luò)并且由此對(duì)所述部件的表面進(jìn)行均勻 的表面冷卻。除此以外，通過在所述冷卻通道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的不同的橫截 面可以向冷卻空氣在部件內(nèi)部的精確分布施加影響，從而比如為有待 強(qiáng)烈冷卻的區(qū)域配設(shè)具有較大橫截面的冷卻通道，與此相反需要冷卻 的程度較小的區(qū)域則具有配設(shè)較小橫截面的冷卻通道。優(yōu)選所述凹處的寬度至少在表面的區(qū)域中小于1毫米。優(yōu)選所述 寬度甚至僅僅大約為0.2毫米，由此通過所涂上的涂層簡(jiǎn)化該凹處寬度 的跨接。在凹處寬度很小時(shí)，也避免所涂上的涂層過度地進(jìn)入所述凹 處中，因?yàn)閮蓷l邊緣或者說凹處壁體與進(jìn)入的涂層量相比具有很大的 表面并且由此使所述涂層快速硬化。除此以外，所述凹處的很小的寬 度具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即與具有較大的寬度的凹處相比，可以在所述部 件也就是渦輪機(jī)葉片的表面上拉出網(wǎng)目更密的冷卻通道網(wǎng)絡(luò)，并且由 此可以獲得更加均勻的或者說可以個(gè)別地更好匹配的冷卻功率。按本發(fā)明的渦輪機(jī)的其它重要特征和優(yōu)點(diǎn)由從屬權(quán)利要求、附圖 及所屬的借助于附圖進(jìn)行的
獲得。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例在附圖中示出，并且在下面的說明中進(jìn)行更 詳細(xì)地解釋，其中相同的附圖標(biāo)記涉及相同的或者類似的或者功能相 同的部件。其中圖1是按本發(fā)明的渦輪機(jī)的部件，該部件具有部分看得出的并且
嵌入所述部件的外壁中的通道，
圖2是所述部件沿截面II-II的橫截面； 圖3是嵌入所述部件的外壁中的冷卻通道的詳細(xì)視圖， 圖4是在將通道封閉的涂層的區(qū)域中的橫截面的顯著放大的截取 部分，
圖5是如圖4的視圖，但是具有事先加熱的基體， 圖6是如圖3的視圖，但在另一種實(shí)施方式中。
具體實(shí)施例方式
按照?qǐng)D1，在其余方面沒有示出的渦輪機(jī)的部件1具有一個(gè)區(qū)域 2，該區(qū)域2在所述渦輪機(jī)運(yùn)行時(shí)被熱氣所環(huán)流。所述部件l可以如在 圖1中示范性地示出的一樣是燃?xì)廨啓C(jī)的葉片3、導(dǎo)向葉片或工作輪葉 片。在其夾持端上，所述葉片3匯入葉根4中，利用該葉根4將這個(gè) 葉片3比如固定在定子或轉(zhuǎn)子上。為了提高渦輪機(jī)的效率，期望盡可 能高的渦輪機(jī)入口溫度。但是很高的渦輪機(jī)入口溫度會(huì)影響到所述用 熱氣體加載的部件1的使用壽命，如果所述部件1沒有得到足夠的保 護(hù)。為防止所述部件1經(jīng)受很高的熱氣體溫度，在原理上采取兩種不 同的路徑。 一方面試圖通過相應(yīng)的材料選擇比如通過使用鎳基合金和/ 或絕熱層來正面地影響所述與熱氣體直接接觸的部件1的溫度穩(wěn)定 性，并且另一方面主動(dòng)地對(duì)所述部件1進(jìn)行冷卻。
反映材料科學(xué)的進(jìn)步的較佳實(shí)例是所謂的單晶合金，如CMSX2、 CMSX4或MK4，所述單晶合金經(jīng)常在現(xiàn)代機(jī)械制造中應(yīng)用。晶胞形 成統(tǒng)一均勻的晶格的晶體被稱為單晶體。
除了所提及的材料選擇，除此以外所述葉片3可以通過冷卻防止 因所述熱氣而遭到損壞。
按照?qǐng)D2,所述葉片3為此具有至少嵌入外壁5的區(qū)域中的并且基 本上平行于所述部件1或者說葉片3的表面6延伸的通道7、 7，，尤其 是冷卻通道。所述部件1具有一個(gè)基體8，該基體8比如具有方向相同 的粒度以及至少一層在外側(cè)施加在所述基體8上的涂層9比如一層連 接層。所述通道7、 7，在此一方面由加入到所述基體8中的凹處所形成 并且另一方面朝所述部件1的表面6由所述涂層9所封閉。除此以外 所述涂層9在外面承載著絕熱層10。所述涂層9在此比如可以是金屬 涂層，該金屬涂層防止所述基體8經(jīng)受很熱的溫度氧化和溫度腐蝕。 在此，所述涂層9可以由和所述基體8相同的材料制成并且/或者比如 是MCRALY-合金，其中M代表鎳、鈷、鐵或這些元素的組合。所述 優(yōu)選為金屬的涂層9在此可以具有100微米到600微米的層厚。除了保 護(hù)功能以外，所述涂層9還履行另一項(xiàng)功能，也就是為在外面布置在 涂層9上的溫度保護(hù)層/絕熱層IO提供一層附著層。所述絕熱層10在 此可以由陶資材料比如Zr02制成并且由于其絕熱作用減少了對(duì)位于下 面的部件的熱負(fù)荷?？梢员热缃柚诘入x子噴射工藝(Plasmaspray-Prozess )或電子射線畫蒸發(fā)畫工藝 (Elektronenstrahl國(guó)Verdampfungs-Prozess)來施加所述絕熱層10。
圖3示出了在所述部件1或者說葉片3的表面6的區(qū)域中的詳細(xì)的 橫截面，其中示范性地示出了兩條通道7和7，，這兩條通道的橫截面 有所不同。所述冷卻通道7、 7，在此嵌入所述基體8中并且具有一個(gè)通 向所述基體8的首先未被涂覆的表面的開口。如在圖3中所示，所述 通道7和7，的開口被相應(yīng)地布置在開口區(qū)域中的涂層9所搭接和封 閉。在此，所述涂層9如在圖3中所示僅僅布置在所述通道7和7，的 開口的區(qū)域中，或者如在圖6中所示它可以沿所述基體8的整個(gè)表面 將基體覆蓋。也可以設(shè)想，至少一條通道7和7，與至少一個(gè)未示出的、 通到所述部件1的表面上的排出口連通，并且由此沿所述表面6產(chǎn)生 薄膜式冷卻效果。
為了完全發(fā)揮所述通道7、 7，的冷卻作用，這些通道必須納入渦輪 才幾的冷卻循環(huán)中，從而可以j吏冷卻劑從所述通道7、 7，中流過。也可以 設(shè)想，多條通道7、 7，形成一個(gè)連通的通道網(wǎng)絡(luò)，這一點(diǎn)按照?qǐng)D3用虛 線繪出的連接通道ll表示。此外，為有效地對(duì)所述葉片3或者說部件 l進(jìn)行冷卻，有必要使所述通道7、 7，盡可能密封地處于所述部件1的 表面6處。因此，按照?qǐng)D3基本上正交于圖平面延伸的通道縱軸線12 優(yōu)選與所述部件1或者說葉片3的表面6相隔不足3毫米。
此外，優(yōu)選至少一條通道7、 7，的長(zhǎng)度/直徑比大于五。此外為了保 證所述通道7、 7，朝所述部件1的表面6可靠封閉，所述凹處或者說通 道7、 7，的寬度小于1毫米，優(yōu)選處于大約0.2毫米的范圍內(nèi)。在此， 按照?qǐng)D3示出了所述通道7和7，的不同的橫截面形狀，其中所述通道7 朝所述部件的表面6在其寬度上變細(xì)，而通道7，則具有恒定的寬度。
在圖4中示出了一條被直接搭接的通道7，其中所述涂層9在所述
通道7的區(qū)域中具有由細(xì)小的枝狀晶構(gòu)成的柱狀結(jié)構(gòu)。所述枝狀晶的 定向在此平行于所述基體8的基底的定向，并且同時(shí)取向附生地與所 述基底硬化在一起。這一點(diǎn)尤其當(dāng)所述部件1或者說葉片3遭受周期 性熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷時(shí)是有利的，比如在燃?xì)廨啓C(jī)上就是這種情況。 在圖4中示范性地表明，所述通道7的朝涂層9的方向定向的側(cè)面邊 緣在加上涂層9時(shí)可以熔斷或者說熔化，并且隨后會(huì)大大偏離原有的 造型，在此通過一條斷續(xù)繪出的線條示出原有造型。
按照?qǐng)D5示出了根據(jù)相同的方法制成的通道7，其中這里緊接在施 加涂層9之后比如借助于激光熔化以優(yōu)選的方式對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改 動(dòng)。此外在金屬變形之前尤其可以借助于激光對(duì)所述基體8進(jìn)行預(yù)熱。
作為預(yù)熱溫度比如考慮iioox:，由此可以減少在相互作用區(qū)內(nèi)部、也
就是在處于涂層9和基體8之間的連接區(qū)內(nèi)部的高的溫度梯度。與此 同時(shí)，通過基材的加熱使該基材具有更高的延展性，這種更高的延展 性以及較低的溫度梯度有助于在涂層9的硬化過程中降低裂縫危險(xiǎn)。
以下簡(jiǎn)短地對(duì)一種方法進(jìn)行描述，該方法用于通過對(duì)外表面6的 涂覆來制造至少一條嵌入渦輪機(jī)的部件1的外壁5中的通道7。
在第一方法步驟中，首先將一個(gè)通道狀的凹處、也就是通道7、 7， 加入到所述部件1的基體8中。這比如可以用機(jī)械方法和/或電化學(xué)方 法和/或光化學(xué)方法和/或借助于激光尤其借助于短脈沖激光進(jìn)行。
然后至少在所述通道7、 7，的兩側(cè)對(duì)基體8進(jìn)行局部表面熔化，其 中這里也可以再度使用激光來熔化所述基體8。
在一個(gè)兼有基體8的熔化的工序中，至少在所述通道7、 7，的區(qū)域 中涂上涂層9并使其熔化，其中所述涂層9、過程溫度以及通道7、 7， 的寬度彼此如此協(xié)調(diào)，使得熔化的涂層材料由于其表面張力不會(huì)進(jìn)入 所述所述通道7、 7，中。由此就不需要任何填充材料用于封閉所述通道 7、 7，，就象在按現(xiàn)有技術(shù)的制造過程中就是這種情況一樣。更確切地 說，比如使用金屬粉末，所述金屬粉末在熔化狀態(tài)中由于其表面張力 形成跨越通道7、 7，的橋，并且由此使所述通道7、 7，朝所述部件1的 表面6封閉。對(duì)一種優(yōu)選的實(shí)施方式來說重要的是，所述涂覆粉末的 材料性能如此適應(yīng)相應(yīng)的涂覆過程，使得有利于形成單晶結(jié)構(gòu)。比如 可以借助于等離子噴射和/或借助于電子射線-蒸發(fā)-工藝和/或借助于激 光將涂層9施加到所述基體8上。優(yōu)選一種LMF-方法(激光金屬成形)
尤其一種E-LMF-方法(取向附生-LMF )用于在優(yōu)選同樣單晶的基體8 上產(chǎn)生取向附生的、也就是單晶的涂層9。
最后，可以有控制地使熔化的涂層材料冷卻和硬化，從而實(shí)現(xiàn)在 所述通道7、 7，的兩側(cè)與所述基體8的治金連接并且所述通道7、 7，朝
向表面6被凝固的涂層材料所搭接。隨后可以借助于激光對(duì)所述表面6 進(jìn)行加工和/或平整，由此可以獲得得到調(diào)質(zhì)改進(jìn)的表面6。這種"調(diào) 質(zhì)改進(jìn)"優(yōu)選在于在所述涂層9的內(nèi)部提供一種單晶結(jié)構(gòu)。
所述通道7、 7，的橫截面形狀以及尺寸在此可以精確控制，由此比 較精確地形成所述通道7、 7，的所期望的橫截面形狀，并且也可以在很 大程度上精確地確定所述通道7、 7'的走向。
借助于LMF-方法，可以同時(shí)熔化所述基體8并且涂覆及熔化所述 涂層材料，這就簡(jiǎn)化了涂層9的施加。E-LMF-方法的使用通過工藝參 數(shù)的合適選擇提供了使所述涂層9硬化成單晶結(jié)構(gòu)的可能性，其中同 時(shí)提供了這樣的可能性，即為所述涂層9并且為所述基體8產(chǎn)生基本 上相同的結(jié)晶取向。通過所述涂層9以及基體8的這種在冷卻之后相 同的結(jié)晶取向，通過展開的枝狀晶系及柱狀的生長(zhǎng)，所述涂層材料的 熱物理性能可以與所述基體8的熱物理性能相同，由此可以提高使用壽命。
如上文早已表明的一樣，所述涂層9的施加以及表面調(diào)質(zhì)改進(jìn)可 以設(shè)置為二階段過程，在該過程中在第一階段中可以借助于一種合適 的方法(參見上文)將所述涂層9施加到所述基體8上，并且在該過 程中在第二階段中可以借助于一種合適的再熔法比如借助于合適的激 光在所述涂層9的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)單晶結(jié)構(gòu)。
通過所述冷卻通道7、 7，的按本發(fā)明的布置或者說制造，可以對(duì)所 述部件1進(jìn)行有效冷卻，并且由此將可以承受的渦輪機(jī)入口溫度增加 50K到125K。當(dāng)然，所述按照本發(fā)明制造的通道7、 7，也可以與其它
冷卻法如蒸騰冷卻法進(jìn)行組合。
按照?qǐng)D6，所述涂層9在另外一種實(shí)施方式中也可以如此施加到所 述基體8上，使得其在多條通道7上延伸或者說將所述基體8的包括 多條通道7的區(qū)段蓋住。尤其可以給相應(yīng)的部件1的所有經(jīng)受熱負(fù)荷 的表面6首先配設(shè)涂層9并且隨后配設(shè)絕熱層10。
此外，在施加涂層9的時(shí)候要注意，所述涂層材料的硬化的第一
階段為Y-類型。作為附加方案或替代方案，通過工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)可以 注意到，避免了所謂的CET (柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變)，也就是避免從 一種定向的晶體結(jié)構(gòu)到一種球雛晶的晶體結(jié)構(gòu)的過渡。作為附加方案 或替代方案，為此優(yōu)選如此選擇所述工藝參數(shù)及涂層材料，從而盡可 能在施加涂層9時(shí)避免新的晶核的形成。通過這種方式，尤其可以實(shí) 現(xiàn)所述涂層9在基體8上的取向附生的結(jié)構(gòu)。
原則上也會(huì)出現(xiàn)這種情況，即對(duì)基體8來說優(yōu)選的單晶結(jié)構(gòu)通過 涂層9的施加而改變。優(yōu)選借助于附加的熔化過程來重建所述基體8 的單晶結(jié)構(gòu)。這個(gè)附加的熔化過程比如可以與所述涂層9的熔化同時(shí) 進(jìn)行，用于在所述涂層9中將一種多晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一種單晶結(jié)構(gòu)。
附圖標(biāo)記列表
1部件
2加載熱氣的區(qū)域
3葉片
4葉根
5外壁
6表面
7、 通道/凹處
8基體
9涂層
10溫度保護(hù)層/絕熱層
11連接通道
12通道縱軸線
權(quán)利要求
1.部件，尤其是渦輪機(jī)的熱氣部件，其具有至少一條嵌入該部件(1)的外壁(5)中的并且基本上平行于所述部件(1)的表面延伸的通道(7、7’)，該通道尤其用于導(dǎo)送冷卻劑，其中所述部件(1)具有一個(gè)基體(8)和至少一層在外側(cè)施加到該基體(8)上的涂層(9)，并且所述至少一條通道(7、7’)一方面由加入到所述基體(8)中的凹處所構(gòu)成，并且另一方面朝所述部件(1)的表面(6)由所述涂層(9)所封閉，其特征在于，所述涂層材料(9)具有單晶的取向附生地連接到所述單晶體的基體(8)上的結(jié)構(gòu)。
2. 按權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述部件(1)的基 體(8)由一種鎳基合金制成。
3. 按權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述涂層(9)由與 所述基體(8)相同的材料制成。
4. 按權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述涂層(9)是一 種MCrALY-合金，其中M是鎳、鈷、鐵或這些元素的組合。
5. 按權(quán)利要求l所述的部件，其特征在于，至少一條通道(7、 7，) 納入所述渦輪機(jī)的冷卻循環(huán)中。
6. 按權(quán)利要求5所述的部件，其特征在于，至少一條通道(7、 7，) 與至少一個(gè)通到所述部件U)的表面(6)上的排出口連通。
7. 按權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述涂層(9)在外 面承載著絕熱層(10)。
8. 按權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于，所述涂層(9)在多 條通道(7、 7，)上延伸。
9. 按權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的部件，其特征在于，通道縱 軸線(12)與所述部件(1)的表面(6)相隔不足3毫米，優(yōu)選不足l 亳米。
10. 按權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的部件，其特征在于，多條 通道(7、 7")形成連通的通道網(wǎng)絡(luò)。
11. 按權(quán)利要求l到IO中任一項(xiàng)所述的部件，其特征在于，至少 一條通道(7、 7，)的長(zhǎng)度/直徑比大于5。
12. 按權(quán)利要求l到11中任一項(xiàng)所述的部件，其特征在于，所述 凹處(7、 7，)的寬度小于1毫米，優(yōu)選在0.02亳米和0.5毫米之間，尤其優(yōu)選在0.1亳米到0.3毫米之間。
13. 按權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的部件，其特征在于，所述 凹處(7、 7，)朝所述部件(1)的表面(6)在寬度上變細(xì)。
14. 按權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的部件，其特征在于，所述 部件(1)是渦輪機(jī)的葉片(3)或絕熱件。
15. 用于制造部件(1)尤其是渦輪機(jī)的熱氣部件的方法，該部件 (1 )具有至少一條嵌入所述部件(1 )的外壁(5 )中的通道(7、 7，)，在該方法中至少一個(gè)通道狀的凹處(7、 7，)加入所述部件(1)的基體 (8)中，并且這個(gè)通道狀的凹處(7、 7，)隨后通過涂層材料(9)在 所述基體(8)上的涂覆被覆蓋，其特征在于，所述基體(8)至少在 所述凹處(7、 7，)的區(qū)域中所述涂層材料(9)同時(shí)涂覆及熔化的情況 下至少在所述凹處(7、 7，)的兩側(cè)局部表面熔化，其中涂層材料(9)、 工藝參數(shù)以及所述凹處(7、 7，)的寬度彼此協(xié)調(diào)，使得所述熔化的涂 層材料(9)由于其表面張力沒有進(jìn)入所述凹處(7、 7，)中，并且使所 述熔化的涂層材料(9)有控制地冷卻和硬化，使得所述涂層材料(9) 取向附生地構(gòu)造在所述基體(8)上，從而在所述凹處的兩側(cè)實(shí)現(xiàn)與所 述基體(8)之間的冶金連接。
16. 按權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，借助于等離子噴射 法和/或電子射線-蒸發(fā)法和/或借助于激光法尤其取向附生-激光-金屬-涂覆法(取向附生激光金屬成形)來同時(shí)熔化所述基體(8)并且涂上 所述涂層材料(9 )。
17. 按權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，輸送粉末或線材形 式的涂層材料。
18. 按權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，借助于精密鑄造和述凹處(7、 7，)加到所述基體中
19. 按權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于， -所述涂層材料(9)的硬化的第一階段為Y類型，并且/或者 -在所述涂層(9)中避免從單晶結(jié)構(gòu)到同軸結(jié)構(gòu)的過渡，并且/或者-在所述涂層(9)中避免新的晶核的形成。
20. 按權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在后處理階段中借 助于激光通過熔化對(duì)所述涂層(9)的表面進(jìn)行平整。
21. 按權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，將所述基體(8) 在涂覆之前和/或涂覆過程中加熱，用于減少因所述涂層(9)的硬化和 /或冷卻而產(chǎn)生的應(yīng)力。
22. 按權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，涂上所述涂層(9) 或?qū)ζ溥M(jìn)行后處理，從而使其得到一種單晶結(jié)構(gòu)和/或取向附生地連接 到所述基體(8)上。
23. 按權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，執(zhí)行附加的熔化過 程，從而重建所述基體(8)的單晶結(jié)構(gòu)并且/或者將所述涂層(9)的 多晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為單晶結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種部件，尤其是渦輪機(jī)的熱氣部件，該部件具有至少一條嵌入所述渦輪機(jī)的部件(1)的外壁(5)中的并且基本上平行于所述部件(1)的表面(6)延伸的通道(7、7’)尤其是冷卻通道，其中所述部件(1)具有一個(gè)基體(8)以及至少一層在外側(cè)涂到該基體(8)上的涂層(9)，并且其中所述通道(7、7’)一方面由加入到所述基體(8)中的凹處所形成，并且另一方面通過所述涂層(9)朝所述部件(1)的表面(6)封閉。
文檔編號(hào)B23P15/00GK101128649SQ200580048661
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月24日
發(fā)明者B·弗爾曼, C·貝曾康, J·-D·瓦格尼爾, M·康特, M·霍貝爾, W·庫茨 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司