專利名稱：一種耐高溫結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冷卻技術，尤其涉及一種耐高溫結構。
背景技術：
[0002]在燃氣輪機的主要部件中，有多個部件(例如燃燒室、渦輪等)長期工作于高溫高壓的環境中，工作環境溫度一般在1300K以上，光靠材料本身的耐高溫性能，無法長期承受聞溫惡劣環境。[0003]在現行冷卻技術中，一般在部件與高溫燃氣接觸的基體部分涂有耐高溫涂層，利用耐高溫涂層來阻隔外環基體與主燃氣通道中高溫燃氣的接觸。例如公開號為CN1427085A 的中國專利申請公布了一種用于結合層的合金組合物作為耐高溫涂層，該涂層結構主要有基體、結合層與陶瓷涂層三層組合結構；公開號為CN1221067A的中國專利申請公布了一種具有柱狀結構的氧化鋯研磨層作為耐高溫涂層。經試驗證明，相同條件下，涂有耐高溫涂層的部件比不涂有耐高溫涂層的部件，熱負荷可以減低一半，溫度可以降低100至300°C，有利于保護高溫部件，延長使用壽命，提高發動機性能。[0004]然而，這些現有的耐高溫陶瓷涂層都為整塊涂層，涂層面積很大，而其熱膨脹系數通常與基體的熱膨脹系數有一定的差別，在實際工作時，在熱應力的作用下，整塊大面積陶瓷涂層容易產生涂層脫落或裂紋問題。實用新型內容[0005]本實用新型的目的是提出一種耐高溫結構，能夠使設置有該耐高溫結構的部件承受高溫惡劣環境，且耐高溫涂層不易脫落或產生裂紋。[0006]為實現上述目的，本實用新型提供了一種耐高溫結構，包括在部件基體與高溫燃氣相接觸的表面離散分布多排凹坑，每排凹坑有至少兩個凹坑，在所述凹坑中布置有粘合層和耐高溫涂層，所述耐高溫涂層通過所述粘合層附著在所述部件基體上。[0007]進一步的，所述粘合層設置在所述凹坑的底部，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充且固定在所述凹坑內，每個凹坑內的耐高溫涂層的表面與所述部件基體的表面形成平滑過渡的平整表面。[0008]進一步的，所述粘合層設置在所述凹坑的底部和內壁上，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充且固定在所述凹坑內，每個凹坑內的耐高溫涂層的表面與所述部件基體的表面形成平滑過渡的平整表面。[0009]進一步的，所述部件基體上離散分布多排凹坑的表面部分相對于所述部件基體的外周部分下陷，所述粘合層設置在所述凹坑的底部，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充在所述凹坑和下陷部分，并且固定在所述凹坑內，所述耐高溫涂層的表面與所述部件基體的外周部分的表面形成平滑過渡的平整表面。[0010]進一步的，所述部件基體上離散分布多排凹坑的表面部分相對于所述部件基體的外周部分下陷，所述粘合層設置在所述凹坑的底部和內壁以及下陷部分，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充在所述凹坑和下陷部分，并且固定在所述凹坑和下陷部分內，所述耐高溫涂層的表面與所述部件基體的外周部分的表面形成平滑過渡的平整表面。[0011]進一步的，每排凹坑有五到十二個凹坑。[0012]進一步的，所述凹坑的截面形狀為圓形或橢圓形。[0013]進一步的，所述粘合層的熱膨脹系數介于所述部件基體和耐高溫涂層的熱膨脹系數之間。[0014]基于上述技術方案，本實用新型在部件基體表面布置了多排凹坑，并將耐高溫涂層通過凹坑內的粘合層附著在部件基體上。填充在凹坑內的耐高溫涂層被離散分布成多個涂層結構，避免了整塊涂層容易出現的大塊脫落或者裂紋現象。[0015]在另一個實施例中，所述粘合層設置在所述凹坑的底部，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充且固定在所述凹坑內，每個凹坑內的耐高溫涂層的表面與所述部件基體的表面形成平滑過渡的平整表面。每個凹坑的耐高溫涂層形成多個獨立分布的涂層結構，相比于現有的大面積整塊的涂層結構，這種獨立分布的涂層結構的面積比較小，對應的膨脹熱應力較小，就避免了大面積涂層結構由于熱膨脹而產生的應力而導致的脫落或裂紋。[0016]在另一個實施例中，所述粘合層設置在所述凹坑的底部和內壁上，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充且固定在所述凹坑內，每個凹坑內的耐高溫涂層的表面與所述部件基體的表面形成平滑過渡的平整表面。在凹坑的底部和內壁均填充有粘合層， 增加了粘合層與耐高溫陶瓷涂層的粘合面積，使得粘結更加緊密，不易脫落。[0017]在另一個實施例中，所述部件基體上離散分布多排凹坑的表面部分相對于所述部件基體的外周部分下陷，所述粘合層設置在所述凹坑的底部，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充在所述凹坑和下陷部分，并且固定在所述凹坑內，所述耐高溫涂層的表面與所述部件基體的外周部分的表面形成平滑過渡的平整表面。耐高溫涂層填充在凹坑內，并且在部件基體表面上還形成大面積的高溫陶瓷涂層，這種大面積的耐高溫涂層可以更好的阻隔高溫燃氣與部件基體的接觸，并且由于耐高溫涂層在凹坑內形成的插接結構使得耐高溫涂層不容易在部件基體的平面的方向上發生滑動或錯動，也就使耐高溫涂層更加不容易脫落或出現裂紋。[0018]在另一個實施例中，所述部件基體上離散分布多排凹坑的表面部分相對于所述部件基體的外周部分下陷，所述粘合層設置在所述凹坑的底部和內壁以及下陷部分，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充在所述凹坑和下陷部分，并且固定在所述凹坑和下陷部分內，所述耐高溫涂層的表面與所述部件基體的外周部分的表面形成平滑過渡的平整表面。 耐高溫涂層通過粘合層粘貼在部件基體上凹坑的底部和內壁以及下陷部分，這極大地增加了部件基體與粘合層以及粘合層與耐高溫涂層之間的結合面積，進而降低耐高溫涂層脫落或開裂的概率。[0019]在另一個實施例中，每排凹坑有五到十二個凹坑。凹坑的個數與部件基體的尺寸有關，合適的凹坑數量不僅可以有效地避免涂層大面積脫落，而且加工難度也較低。[0020]在另一個實施例中，所述凹坑的截面形狀為圓形或橢圓形。優選圓形的截面形狀， 可以獲得更大的接觸面積，避免局部應力。[0021 ] 在另一個實施例中，所述粘合層的熱膨脹系數介于所述部件基體和耐高溫涂層的熱膨脹系數之間。這種熱膨脹系數的關系可以盡量消除部件基體與耐高溫涂層之間的熱膨脹程度較大差異所帶來的影響。
[0022]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分， 本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中[0023]圖I為本實用新型的耐高溫結構的第一實施例的多排凹坑結構的立體示意圖。[0024]圖2為本實用新型耐高溫結構的第一實施例粘合層和耐高溫涂層的剖面示意圖。[0025]圖3為本實用新型耐高溫結構的第二實施例粘合層和耐高溫涂層的剖面示意圖。[0026]圖4為本實用新型耐高溫結構的第三實施例粘合層和耐高溫涂層的剖面示意圖。[0027]圖5為本實用新型耐高溫結構的第四實施例粘合層和耐高溫涂層的剖面示意圖。
具體實施方式
[0028]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。[0029]如圖I所示，為本實用新型的耐高溫結構的第一實施例的多排凹坑結構的立體示意圖。在本實施例中，耐高溫結構包括在部件基體I與高溫燃氣相接觸的表面11 (參見圖 2)離散分布多排凹坑2，每排凹坑有至少兩個凹坑。凹坑的數量與部件基體I的尺寸有關， 同時也要考慮到加工難度，優選每排凹坑有五到十二個凹坑，過少的凹坑對應的涂層過少， 其耐高溫效果較差，而過多的凹坑會導致加工難度增加，提高加工成本。·[0030]結合圖2的粘合層和耐高溫涂層的剖面示意圖可以看到，在凹坑2中布置有粘合層4和耐高溫涂層3，耐高溫涂層3通過粘合層4附著在部件基體I的與高溫燃氣相接觸的表面11上。在圖2中，粘合層4分別設置在每個凹坑的底部，對于每個凹坑，耐高溫涂層3 通過粘合層獨立的填充且固定在該凹坑內，同時每個凹坑內的耐高溫涂層3的表面與部件基體I的表面11形成平滑過渡的平整表面。平滑過渡的平整表面可以避免部件基體的表面上溫度的突變。粘合層應該是致密的，以便形成粘合牢固不易脫落的效果。[0031]由于每個凹坑的耐高溫涂層形成多個獨立分布的涂層結構，因此相比于現有的大面積整塊的涂層結構，這種獨立分布的涂層結構的面積比較小，對應的膨脹熱應力較小，就避免了大面積涂層結構由于熱膨脹而產生的應力而導致的脫落或裂紋。[0032]對于每個凹坑來說，凹坑的截面形狀可以采用圓形或橢圓形。尤其優選圓形截面， 這可以盡可能的增大凹坑、粘合層與耐高溫涂層之間的接觸面積，使耐高溫涂層更不容易脫落或產生裂痕。粘合層的熱膨脹系數最好介于所述部件基體和耐高溫涂層的熱膨脹系數之間。這種熱膨脹系數的關系可以盡量消除部件基體與耐高溫涂層之間的熱膨脹程度較大差異所帶來的影響。[0033]如圖3所示，為本實用新型耐高溫結構的第二實施例粘合層和耐高溫涂層的剖面示意圖。與第一實施例相比，粘合層4不僅設置在凹坑的底部，還設置在凹坑的內壁上，耐高溫涂層3通過粘合層4填充且固定在凹坑內，而每個凹坑內的耐高溫涂層3的表面與部件基體I的表面11形成平滑過渡的平整表面。在凹坑的底部和內壁均填充有粘合層，增加了粘合層與耐高溫陶瓷涂層的粘合面積，使得粘結更加緊密，不易脫落。[0034]如圖4所示，為本實用新型耐高溫結構的第三實施例粘合層和耐高溫涂層的剖面不意圖。相比于第一實施例，本實施例在部件基體I上離散分布多排凹坑的表面部分相對于部件基體I的外周部分下陷，粘合層4設置在凹坑的底部，耐高溫涂層3通過粘合層4填充在凹坑和下陷部分5，并且固定在凹坑內，耐高溫涂層3的表面與部件基體I的外周部分的表面11形成平滑過渡的平整表面。耐高溫涂層填充在凹坑內，并且在部件基體表面上還形成大面積的高溫陶瓷涂層，這種大面積的耐高溫涂層可以更好的阻隔高溫燃氣與部件基體的接觸，并且由于耐高溫涂層在凹坑內形成的插接結構使得耐高溫涂層不容易在部件基體的平面的方向上發生滑動或錯動，也就使耐高溫涂層更加不容易脫落或出現裂紋。[0035]如圖5所示，為本實用新型耐高溫結構的第四實施例粘合層和耐高溫涂層的剖面示意圖。與第三實施例相比，本實施例的部件基體I上離散分布多排凹坑的表面部分相對于部件基體I的外周部分下陷，粘合層4設置在凹坑的底部和內壁以及下陷部分5，耐高溫涂層3通過粘合層4填充在凹坑和下陷部分5，并且固定在凹坑和下陷部分5內，耐高溫涂層3的表面與部件基體I的外周部分的表面11形成平滑過渡的平整表面。耐高溫涂層通過粘合層粘貼在部件基體上凹坑的底部和內壁以及下陷部分，這極大地增加了部件基體與粘合層以及粘合層與耐高溫涂層之間的結合面積，進而降低耐高溫涂層脫落或開裂的概率。[0036]上述各本實用新型耐高溫結構的實施例可以適用于各種高溫環境下的設備，尤其可應用在燃氣輪機高溫部件的隔熱冷卻。[0037]最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實 施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍當中。
權利要求1.一種耐高溫結構，其特征在于，包括在部件基體與高溫燃氣相接觸的表面離散分布多排凹坑，每排凹坑有至少兩個凹坑，在所述凹坑中布置有粘合層和耐高溫涂層，所述耐高溫涂層通過所述粘合層附著在所述部件基體上。
2.根據權利要求I所述的耐高溫結構，其特征在于，所述粘合層設置在所述凹坑的底部，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充且固定在所述凹坑內，每個凹坑內的耐高溫涂層的表面與所述部件基體的表面形成平滑過渡的平整表面。
3.根據權利要求I所述的耐高溫結構，其特征在于，所述粘合層設置在所述凹坑的底部和內壁上，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充且固定在所述凹坑內，每個凹坑內的耐高溫涂層的表面與所述部件基體的表面形成平滑過渡的平整表面。
4.根據權利要求I所述的耐高溫結構，其特征在于，所述部件基體上離散分布多排凹坑的表面部分相對于所述部件基體的外周部分下陷，所述粘合層設置在所述凹坑的底部， 所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充在所述凹坑和下陷部分，并且固定在所述凹坑內，所述耐高溫涂層的表面與所述部件基體的外周部分的表面形成平滑過渡的平整表面。
5.根據權利要求I所述的耐高溫結構，其特征在于，所述部件基體上離散分布多排凹坑的表面部分相對于所述部件基體的外周部分下陷，所述粘合層設置在所述凹坑的底部和內壁以及下陷部分，所述耐高溫涂層通過所述粘合層填充在所述凹坑和下陷部分，并且固定在所述凹坑和下陷部分內，所述耐高溫涂層的表面與所述部件基體的外周部分的表面形成平滑過渡的平整表面。
6.根據權利要求廣5任一所述的耐高溫結構，其特征在于，每排凹坑有五到十二個凹坑。
7.根據權利要求f5任一所述的耐高溫結構，其特征在于，所述凹坑的截面形狀為圓形或橢圓形。
8.根據權利要求I飛任一所述的耐高溫結構，其特征在于，所述粘合層的熱膨脹系數介于所述部件基體和耐高溫涂層的熱膨脹系數之間。
專利摘要本實用新型涉及一種耐高溫結構，包括在部件基體與高溫燃氣相接觸的表面離散分布多排凹坑，每排凹坑有至少兩個凹坑，在所述凹坑中布置有粘合層和耐高溫涂層，所述耐高溫涂層通過所述粘合層附著在所述部件基體上。本實用新型在部件基體表面布置了多排凹坑，并將耐高溫涂層通過凹坑內的粘合層附著在部件基體上。填充在凹坑內的耐高溫涂層被離散分布成多個涂層結構，避免了整塊涂層容易出現的大塊脫落或者裂紋現象。
文檔編號F02C7/00GK202789126SQ20122045843
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者閆懷喜, 陳瀟, 蘇偉, 王志強, 喬劍 申請人:中航商用航空發動機有限責任公司