熱和環境阻擋涂層組合物的制作方法

本申請要求Kirby等人在2014年6月30日提交的標題為“Thermal and Environmental Barrier Coating Compositions and Methods of Deposition (熱和環境阻擋涂層組合物以及沉積方法)”的美國臨時專利申請序號62/018,983和Kirby等人在2014年10月28日提交的標題為“Thermal And Environmental Barrier Coating Compositions And Methods Of Deposition (熱和環境阻擋涂層組合物以及沉積方法)”的美國臨時專利申請序號62/069,346的優先權。兩個優先權申請的公開內容通過引用結合在本文中。

發明領域

概括而言，本發明的實施方案涉及用于陶瓷部件和/或金屬部件的熱和環境阻擋涂層及其制備方法。

發明背景

不斷尋求用于燃氣渦輪發動機的較高操作溫度以便改進其有效性。然而，當操作溫度提高時，發動機的部件的高溫耐用性必須相應地提高。高溫能力的顯著進步業已通過鐵、鎳和鈷基超合金的配制獲得。然而，在由超合金構建的許多熱氣路徑部件的情況下，熱阻擋涂層(TBC)可以用于使部件絕緣且可以在承受負載的合金和涂層表面之間維持明顯的溫差，因此限制結構部件的熱暴露。

雖然業已發現超合金廣泛用于在整個燃氣渦輪發動機中且尤其是在較高溫工段中使用的部件，但是業已提議可替代的較輕重量的基材材料，例如陶瓷基質復合材料(CMC)材料。CMC和整體陶瓷部件可以涂有環境阻擋涂層(EBC)以保護它們免受高溫發動機工段的苛刻環境。EBC可以提供致密、氣密密封來抵抗熱燃燒環境中的腐蝕氣體。在干燥的高溫環境中，硅基(非氧化物) CMC和整體陶瓷經受氧化以形成保護性氧化硅片狀物(scale)。然而，氧化硅與例如見于燃氣渦輪發動機中的高溫蒸汽快速反應，以形成揮發性硅物類。這種氧化/揮發過程會在發動機部件的壽命期間導致顯著的材料損失或衰退。這種衰退還在包含氧化鋁的CMC和整體陶瓷部件中出現，原因是氧化鋁也與高溫蒸汽反應以形成揮發性鋁物類。

當前，用于CMC和整體陶瓷部件的大多數EBC由三層涂層體系組成，所述三層涂層體系一般包括粘結涂布層、施加到粘結涂布層的至少一個過渡層和施加到過渡層的任選的外層。任選地，二氧化硅層可以存在于粘結涂布層和相鄰的過渡層之間。這些層一起可以為CMC或整體陶瓷部件提供環境保護。

更具體而言，所述粘結涂布層可以包含硅且一般可以具有約0.5密耳(約12.7 μm)-約6密耳(約152 μm)的厚度。對于硅基非氧化物CMC和整體陶瓷，所述粘結涂布層充當氧化阻擋物以防止基材氧化。所述二氧化硅層可以施加到粘結涂布層，或者可以在粘結涂布層上自然或有意形成。所述過渡層通常可以包含莫來石、鋁硅酸鋇鍶(BSAS)及其各種組合，而任選的外層可以包含BSAS。可以存在1-3個過渡層，各個層具有約0.1密耳(約2.5 μm)-約6密耳(約152 μm)的厚度，且任選的外層可以具有約0.1密耳(約2.5 μm)-約40密耳(約1 mm)的厚度。

過渡層和外層各自可以具有不同的孔隙率。在約10%或更小的孔隙率下，所述層對燃燒環境中的熱氣體氣密密封。在約10%-約40%孔隙率的情況下，所述層可以呈現機械完整性，但熱氣體可以滲透通過涂布層損壞下面的EBC。雖然至少一個過渡層或外層為氣密的是有必要的，但是可能有利的是具有一些較高孔隙率范圍的層以減輕由涂層材料和基材之間的任何熱膨脹失配引發的機械應力。

遺憾地，業已觀察到鋁硅酸鈣鎂(CMAS)的沉積物在位于燃氣渦輪發動機的較高溫工段內、特別是在燃燒器和渦輪工段中的部件上形成。這些CMAS沉積物對熱阻擋涂層壽命表現出有害作用，且已知BSAS和CMAS在高溫即高于CMAS的熔點(約1150℃-1650℃)下化學相互作用。還已知通過BSAS和CMAS相互作用形成的反應副產物可能對EBC有害，以及在高溫蒸汽的存在下易于揮發。這種揮發可以導致涂層材料和對下面部件的保護的損失。因此，預期存在的CMAS將與EBC相互作用，由此危害部件性能以及部件壽命。因此，需要用于制備抗CMAS且抗衰退的EBC和陶瓷部件的方法。

發明概述

本發明的各方面和優點將部分地在以下描述中說明，或可以從該描述顯而易見，或可以通過實施本發明獲知。

概括而言，提供了涂布基材，其包含：基材；和包含具有式Ln₂ABO₈的化合物的阻擋涂層，其中Ln包括鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥或其混合物；A包括Si、Ti、Ge、Sn、Ce、Hf、Zr或其組合；和B包括M、W或其組合。在一個實施方案中，B包括Mo。

概括而言，還提供了包含上文所述的涂布基材的燃氣渦輪。在一個實施方案中，所述涂布基材限定位于燃氣渦輪的熱氣流動路徑內的渦輪部件，使得所述涂層在部件上形成阻擋涂層以在暴露于熱氣流動路徑時保護燃氣渦輪內的部件。

參考以下描述和隨附權利要求，本發明的這些和其他特征、方面和優點將變得更好理解。結合在本說明書中且構成本說明書的一部分的附圖說明了本發明的實施方案，且與本說明書一起用于解釋本發明的原理。

附圖簡述

認為是本發明的主題被特別指出且在說明書的結論部分明確要求保護。然而，結合附圖參考以下描述，可以最好理解本發明，其中：

圖1為根據文中所公開的一個實施方案的例示性涂布基材的橫截面示意圖；

圖2為根據文中所公開的一個實施方案的另一個例示性涂布基材的橫截面示意圖；

圖3為根據文中所公開的一個實施方案的又一個例示性涂布基材的橫截面示意圖；

圖4為根據文中所公開的一個實施方案的再一個例示性涂布基材的橫截面示意圖；

圖5為根據文中所公開的一個實施方案的再一個例示性涂布基材的橫截面示意圖；

圖6為根據文中所公開的一個實施方案的再一個例示性涂布基材的橫截面示意圖；和

圖7顯示與超合金材料(N5)相比各種例示性Ln₂ABO₈化合物的CTE曲線。

在本說明書和附圖中重復使用附圖標記旨在表示本發明的相同或類似的特征或要素。

發明詳述

現在將詳細提及本發明的實施方案，其一個或多個實施例在附圖中說明。通過解釋本發明提供各個實施例，并非限制本發明。實際上，本領域技術人員將顯而易見的是在不偏離本發明的范圍或精神的情況下，可以在本發明中進行各種修改和變化。例如，作為一個實施方案的一部分說明或描述的特征可以與另一個實施方案一起使用以產生又一個實施方案。因此，本發明旨在涵蓋落入隨附權利要求及其等價物范圍內的這些修改和變化。

在本公開中，當層描述為在另一個層或基材“上”或“上方”時，應當理解，層可以直接彼此接觸或在層之間具有另一個層或結構(feature)，除非明確作出相反說明。因此，這些術語僅描述層彼此的相對位置且并不必表示“在頂部”，原因是相對位置的高或低取決于裝置相對于觀察者的取向。

在本公開中使用化學元素的常見化學縮寫(例如元素周期表上通常所見)來對其進行討論。例如，氫通過其常見化學縮寫H表示；氦通過其常見化學縮寫He表示；等等。

概括而言，提供了具有包含式Ln₂ABO₈的化合物的涂層的基材，其中Ln包括稀土元素或稀土元素的混合物；A包括Si、Ti、Ge、Sn、Ce(例如，Ce⁴⁺)、Hf、Zr或其組合；和B包括Mo、W或其組合。在一個實施方案中，所述化合物在涂層內具有鋯石晶體結構。例如，所述涂層可以具有單相結構(例如，鋯石晶體結構或白鎢礦晶體結構)，第二晶體相小于約10體積%。

“Ln”指鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)或其混合物的稀土元素。在具體的實施方案中，Ln選自釹、釓、鉺、釔及其混合物。

在一個實施方案中，B包括Mo。在某些實施方案中，B包括Mo和W的組合。例如，所述化合物可以具有式Ln₂AMo_xW_1-xO₈，其中0 ≤ x ≤約0.5 (例如，約0.1 ≤ x ≤ 約0.5)。

雖然式Ln₂ABO₈的化合物在高溫蒸汽(例如在燃氣渦輪的熱氣路徑中所見)中表現出高穩定性，但是化合物中最不穩定的元素在B位點(即，Mo和/或W)上。然而，即使一些Mo或W揮發，結果會是在表面上的Ln₂AO₅化合物，該化合物也對高溫蒸汽衰退具有很強的抵抗力。因此，在一個實施方案中，可以選擇在Ln位點的材料使得在涂層表面上形成氧磷灰石(oxyapetite)相和Ln₂AO₅相的混合物。這種反應使材料密封，以免熔融鋁硅酸鹽深入滲透到EBC體系中。而且，在Ln₂ABO₈熔融鋁硅酸鹽反應層中存在Ln₂AO₅組分改進了粘合，原因是Ln₂AO₅具有低于氧磷灰石的熱膨脹；導致凈熱膨脹接近于基材的熱膨脹。此外，由熔融鋁硅酸鹽和包括Ln₂ABO₈的層之間的反應產生的Ln₂AO₅和氧磷灰石相兩者對高溫蒸汽衰退具有抵抗力。

雖然A可以為Si、Ti、Ge、Sn、Ce、Hf、Zr中的任一種或其組合，在一個具體的實施方案中，A包括單獨的Si或與Ti、Sn、Ce、Ge、Hf和/或Zr的組合。例如，所述化合物可以具有式：Ln₂Si_yA_1-yMo_xW_1-xO₈，其中0 ≤ x ≤ 約0.5；0 < y ≤ 約0.5；且A為Ti、Ge、Sn、Ce、Hf、Zr或其組合。在某些實施方案中，A可以為單獨的Hf和/或Zr，或與Ti、Sn、Ce、Ge和/或Si的組合，原因是Hf和/或Zr的存在對升高化合物的熔點具有顯著的作用。

概括而言，在涂層中使用的化合物中的組分的選擇可以選擇以確保單相晶體結構(例如，鋯石結構)和緊密匹配基材的熱膨脹系數(“CTE”)。CTE匹配(或接近匹配)可以使得在基材表面上形成和操作致密無裂紋涂布層以確保高溫水蒸氣不滲透到下面的基材。例如，如果基材為包括碳化硅的CMC，那么包括具有式Y₂SiMoO₈的化合物的涂層會是特別合適的，原因是SiC和Y₂SiMoO₈的CTE接近。因此，所述化合物的一個優選實施方案可以具有式：Ln₂Si_yA_1-yMo_xW_1-xO₈，其中0 ≤ x ≤ 約0.5；0 < y ≤ 約0.5；且A為Ti、Ge、Sn、Ce、Hf、Zr或其組合，尤其當所述化合物具有鋯石晶體結構時。

Ln₂ABO₈的許多其他化合物具有白鎢礦結構，白鎢礦結構可以具有幾乎等價于SiC CMC的熱膨脹或高于SiC CMC的熱膨脹。然而，如果高于SiC，則由這些材料形成的白鎢礦構成的垂直開裂層仍可以提供對高溫蒸汽的一些抵抗力，特別是如果在下面存在無裂紋的另外的層來充當氣密層。另外，式Ln₂ABO₈的化合物(具有鋯石或白鎢礦結構)提供免受熔融鋁硅酸鹽(特別是包含灰塵或砂的那些)的保護。也就是，所述涂層對熔融鋁硅酸鹽本身具有抵抗力，使得所述涂布層盡管與熔融鋁硅酸鹽反應仍保持氣密。

不期望受任何具體理論束縛，認為Ln₂ABO₈化合物的CTE可以通過改變由式中的“A”表示的元素的大小來控制。也就是，通過在Ln₂ABO₈化合物中有意使用Si、Ti、Ge、Sn、Ce、Hf、Zr或其組合，可以控制所得的涂層的CTE。更具體而言，認為提高式中的由“A”表示的位置的元素的離子大小可以導致涂層中提高的CTE。該特征在下文實施例章節中更詳細討論。

可以作為基材上的孤立涂布層(存在或不存在粘結層)、在基材上的EBC體系的任何層內和/或作為EBC體系上的可磨損層包括這種涂層。

來看圖1，例如，顯示例示性的涂布基材10，其包括基材12、在基材12的表面13上的粘結涂布層14，和在粘結涂布層14上的阻擋涂層16。共同地，粘結涂布層14和阻擋涂層16形成涂布基材10的EBC體系18。在該實施方案中，阻擋涂層16包括如上文更詳細討論的具有式Ln₂ABO₈的任何化合物。

I. CMC基材

在一個實施方案中，所述基材包括陶瓷基質復合材料(CMC)材料。如文中使用的“CMC”指含硅或氧化物-氧化物基質和增強材料。文中使用的可接受的CMC的一些實例可以包括但不限于具有基質和增強纖維的材料，所述基質和增強纖維包含非氧化物硅基材料，例如碳化硅、氮化硅、碳氧化硅、氧氮化硅及其混合物。實例包括但不限于具有碳化硅基質和碳化硅纖維、氮化硅基質和碳化硅纖維；和碳化硅/氮化硅基質混合物和碳化硅纖維的CMC。此外，CMC可以具有由氧化物陶瓷構成的基質和增強纖維。這些氧化物-氧化物復合材料如下描述。

具體而言，所述氧化物-氧化物CMC可以由包含氧化物基材料的基質和增強纖維構成，所述氧化物基材料例如為氧化鋁(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、鋁硅酸鹽，及其混合物。鋁硅酸鹽可以包括晶體材料例如莫來石(3Al₂O₃ 2SiO₂)，以及玻璃質鋁硅酸鹽。

如文中使用的“整體陶瓷”指包含僅有的碳化硅、僅有的氮化硅、僅有的氧化鋁、僅有的二氧化硅或僅有的莫來石的材料。在文中，CMC和整體陶瓷統稱為“陶瓷”。

所述涂層可以在這種CMC上用作環境阻擋涂層(“EBC”)。例如，所述EBC在文中可以適合在高溫環境中可見的陶瓷基材部件上使用，例如存在于燃氣渦輪發動機中的那些，例如，燃燒器部件、渦輪葉片、護罩、噴嘴、防熱罩和導葉。

如圖1中所示，包括Ln₂ABO₈化合物的阻擋涂層16可以用作在粘結涂布層14(例如具有氧化硅熱生長氧化物(TGO)的硅金屬或硅金屬層)上的單個EBC層(即，不存在任何其他ECB層)。可以實現該單個EBC層，原因是Ln₂ABO₈化合物由于阻擋涂層16的CTE與基材12接近匹配在高溫應用期間保持致密和無裂紋的能力。阻擋涂層16還具有抗CMAS性和抗衰退性，原因是如果B位點揮發，其容易形成表面Ln₂AO₅。

在另一個實施方案中，可以在Ln₂ABO₈的頂部作為外層24有意地沉積Ln₂AO₅，而不是讓Ln₂AO₅原位形成。

或者，可以作為CMC基材上的任何EBC體系內的層包括阻擋涂層16。圖2和3中顯示的實施方案描述例示性EBC體系18，其包括其中的阻擋涂層16。例如，任選的二氧化硅層15可以存在于粘結涂布層14上和位于粘結涂布層14和阻擋涂層16之間。二氧化硅層15可以施加到粘結涂布層14，或者，可以自然或有意地在粘結涂布層14上形成。

氣密層20(即，層(a layer that))可以任選地存在于EBC體系18中，例如圖2和3的例示性涂布基材10中所示。如果存在，氣密層20可以包括稀土二硅酸鹽、莫來石、鋁硅酸鋇鍶(BSAS)和/或其組合。這種氣密層20防止高溫水蒸氣滲透，但可能受限于沒有CMAS緩和能力。

另外或可替代地，任選的過渡層22可以存在于EBC體系18中，如圖2和3中所示。所述過渡層可以包含稀土元素(Ln)、稀土氧化物、氧化鋯、氧化鉿、用堿土或稀土元素部分或完全穩定的氧化鉿、用堿土或稀土元素部分或完全穩定的氧化鋯、稀土鉿酸鹽、稀土鋯酸鹽、稀土單硅酸鹽、氧化鋁、堇青石和/或其組合。這種過渡層22防止EBC體系疊層中的相鄰層之間的反應，可能受限于不能防止高溫水蒸氣滲透，且可以或可以不具有CMAS緩和能力。

在這種實施方案中，如果包括式Ln₂ABO₈化合物(鋯石或白鎢礦)的阻擋涂層16沉積在另一個EBC層例如氣密層20(例如，包括Yb₂Si₂O₇的氣密層20)、過渡層22 (例如HfO₂)或其組合的頂部，其還可以提供優異的抗CMAS性。

在圖2的例示性涂布基材10中，類似于圖1中所示的實施方案，阻擋涂層16限定EBC體系的外表面17。在這種實施方案中，暴露的阻擋涂層16可以另外用作EBC體系18和CMC基材12上的可磨損層。

然而，在圖3中所示的實施方案中，任選的外涂布層24和任選的可磨損層26可以存在于阻擋涂層16上。這種外涂布層24可以為Ln₂AO₅，且可磨損層26可以為BSAS或稀土二硅酸鹽(例如二硅酸鐿或Yb₂Si₂O₇)，其中可磨損層為最外層。

例如，圖4中所示的具體實施方案具有EBC體系18，其包括基材12 (例如，SiC CMC基材)上的粘結涂布層14 (例如，硅的粘結涂布層)、阻擋涂層16 (例如，如上文所討論的Ln₂Si_yA_1-yMo_xW_1-xO₈)和外涂布層24 (例如，如上文所討論的Ln₂SiO₅，例如Y₂SiO₅)。其他層可以包括在該例示性EBC體系中，如文中所討論。

如所述，所述涂布基材可以用作燃氣渦輪的渦輪部件。具體而言，所述渦輪部件可以為位于燃氣渦輪的熱氣流動路徑內的CMC部件，使得該涂層在部件上形成環境阻擋涂層以在暴露于熱氣流動路徑時保護燃氣渦輪內的部件。

II. 金屬基材

在其他實施方案中，所述基材包括超合金材料，例如鎳基超合金、鈷基超合金、鈦基超合金或鐵基超合金。包括如上文所討論的Ln₂ABO₈化合物的涂層可以用作這種超合金上的熱阻擋涂層(“TBC”)。例如，文中的TBC可以適合在高溫環境中可見的超合金基材部件上使用，例如存在于燃氣渦輪發動機中的那些，例如，燃燒器部件、渦輪葉片、護罩、噴嘴、防熱罩和導葉。

再來看圖1，包括Ln₂ABO₈的化合物的阻擋涂層16可以用作超合金材料上的單個TBC層(即，不存在任何其他TBC層)。阻擋涂層16還具有抗CMAS性和抗衰退性，原因是，如果B位點揮發，則其容易形成表面Ln₂AO₅。或者，粘結涂布層14可以存在于金屬基材和阻擋涂層16之間。所述粘結涂層可以包括形成氧化鋁熱生長氧化物(TGO)的材料，例如鉑和其他貴金屬鋁化物(例如，包括釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉑、金的鋁化物或其混合物)、鋁化鎳和MCrAlY(其中M為鎳、鈷、鐵或其組合)，或可以包括形成氧化硅TGO的材料例如金屬硅化物(例如硅化鉬、硅化鐵等)。

或者，可以包括阻擋涂層16作為合金基材上的任何TBC體系內的層。來看圖2和3中所示的實施方案，任選的氧化物層15 (例如，氧化硅、氧化鋁和/或氧化鋅，任選地具有作為穩定劑存在的過渡金屬，例如氧化釔)可以存在于粘結涂布層14上且位于粘結涂布層14和阻擋涂層16之間。氧化物層15可以施加到粘結涂布層14，或者，可以自然或有意地在粘結涂布層14上形成。

另外或可替代地，任選的TBC層22和/或任選的TBC層24可以存在于TBC體系18中，如圖2和3中所示。任選的TBC層可以包含稀土元素(Ln)、稀土氧化物、稀土鎵酸鹽、稀土硅酸鹽、稀土鐵氧化物、用堿土或稀土元素部分或完全穩定的氧化鉿、用堿土或稀土元素部分或完全穩定的氧化鋯、稀土鉿酸鹽、稀土鋯酸鹽、稀土單硅酸鹽和/或其組合。相對于層16，這種任選的TBC層可以位于下面(任選的TBC層22)、位于外部位置(任選的TBC層24)或以組合定位。

在該實施方案中，如果沉積在任選的TBC層22 (例如，用稀土元素部分或完全穩定的氧化鋯)的頂部，包括式Ln₂ABO₈的化合物(鋯石或白鎢礦)的阻擋涂層16還可以提供優異的抗CMAS性。在這種情況下，任選的TBC層22還可以防止阻擋涂層16和合金基材12、粘結涂層14或粘結涂層TGO 15之間的反應。

在圖2的例示性涂布基材10中，類似于圖1中所示的實施方案，阻擋涂層16限定TBC體系的外表面17。在這種實施方案中，暴露的阻擋涂層16可以另外用作TBC體系18和合金基材12上的可磨損層。

例如，圖5中所示的具體實施方案具有TBC體系18，其包括基材12 (例如，超合金基材)上的粘結涂布層14 (例如，Pt鋁化物的粘結涂布層)、粘結涂布層14上的氧化物層15 (例如，包含氧化釔穩定的ZrO₂)和阻擋涂層16 (例如，如上文所討論的Ln₂ABO₈)。其他層可以包括在如文中所討論的例示性TBC體系中。

然而，在圖3中所示的實施方案中，任選的TBC層24和任選的可磨損層26可以存在于阻擋涂層16上。任選的可磨損層26可以包含Ln₂ABO₈、上文所述的任選的TBC層24材料中的任一種，或其組合。

如所述，所述涂布基材可以用作燃氣渦輪的渦輪部件。具體而言，所述渦輪部件可以為位于燃氣渦輪的熱氣流動路徑內的超合金部件，使得涂層在部件上形成熱阻擋涂層以在暴露于熱氣流動路徑時保護燃氣渦輪內的部件。

III. 可磨損層

上文討論的式Ln₂ABO₈化合物還可以用作可磨損涂層形成基材上的任何類型的TBC或EBC體系的外部暴露表面。所述可磨損涂層可以由單層或多層形成。例如，可磨損層26的實施方案可以包括連續致密層(例如，孔隙率小于約15%)、連續多孔層(例如，孔隙率大于約15%)和/或致密(例如，孔隙率小于約15%)可磨損脊型圖案。

來看圖6，顯示具有在基材12上的EBC或TBC體系18和在EBC或TBC體系18上的可磨損涂層26的例示性實施方案。在文中，可磨損涂層26限定外表面，該外表面構造成在與另一個部件接觸時磨損，有效保護下面的EBC或TBC體系18。使用上文討論的式Ln₂ABO₈化合物可以進一步增加對EBC或TBC體系18的阻擋性質以及根據具體的EBC或TBC體系18和/或基材12定制CTE。

例如，如果基材12為SiC CMC，那么EBC體系18可以包括粘結涂布層(例如，硅的粘結涂布層)、氣密層(例如，包括稀土二硅酸鹽)、過渡層(例如，如上文所討論的Ln₂SiO₅，例如Y₂SiO₅)，和包含式Ln₂ABO₈化合物的可磨損層26。EBC層(例如，包含BSAS)和/或另外的氣密層(例如，包含稀土二硅酸鹽)還可以存在于EBC體系18上，例如在粘結涂布層和氣密層之間。

實施例

盡管不期望受任何具體理論束縛，但還是認為，增加由式中的“A”表示的位置的元素的離子大小可以導致涂層的CTE提高。圖7顯示與以下材料相比較各種例示性Ln₂ABO₈化合物的CTE：超合金材料(從General Electric Company以商品名稱N5市售)；CMC材料(SiC-SiC CMC)；已知的稀土單硅酸鹽EBC材料；和另一種已知的稀土單硅酸鹽EBC材料；和已知的TBC層(8YSZ)。如所示，由式中的“A”表示的位置使用較大的元素通常導致在Ln₂ABO₈化合物中的提高的CTE。同樣地，與Mo相比，在“B”位置上使用較大的W導致Ln₂ABO₈化合物的CTE提高。對于Ln位點，則反過來是正確的，其中較小的Ln元素導致Ln₂ABO₈化合物的CTE提高。通過調節Ln、A和B元素，材料的CTE可以向SiC CMC(具有較低CTE)或鎳基超合金(具有較高CTE)的涂層的CTE的方向定制。

雖然業已描述本發明的一個或多個具體的實施方案，顯而易見的是本領域技術人員可以采用其他形式。應當理解結合文中所述的涂層組合物使用“包含”具體公開和包括其中所述涂層組合物“基本上由所指定的組分組成”(即，包含所指定的組分且沒有顯著不利影響所公開的基本特征和新特征的其他組分)的實施方案，和其中所述涂層組合物“由所指定的組分組成”(即，只包含除了天然且不可避免地存在于各種所指定的組分中的污染物以外的所指定的組分)的實施方案。

本書面描述使用實施例來(包括最佳方式)公開本發明，且還使得本領域任何技術人員能夠實施本發明，包括制備和使用任何設備或系統且進行任何結合的方法。本發明的可授予專利的范圍通過權利要求限定，且可以包括本領域技術人員想到的其他實施例。如果這種其他實施例包括不與權利要求的書面語言不同的結構元素，或如果這種其他實施例包括與權利要求的書面語言無實質差別的等價結構元素，則它們旨在權利要求的范圍內。