(57)【要約】  断熱層組織は、良好な断熱特性の他に、断熱層の長い実用寿命も有しなければならない。本発明に係る層組織（１）には、２つのパイロクロア相から成る混合物を含有するセラミック層（１３）が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材（４）を有し、この基材上に、一般経験式ＡxＢyＯz（ここで、ｘ≒２、ｙ≒２、ｚ≒７である。）を有する２つのパイロクロア相の混合物を含有する外側セラミック層（１３）が設けられている層組織。
【請求項２】
Ａがガドリニウム（Ｇｄ）である請求項１記載の層組織。
【請求項３】
両方のパイロクロア相においてＡとしてガドリニウムが使用される請求項１記載の層組織。
【請求項４】
一方のパイロクロア相がハフニウム酸塩である請求項１、２又は３記載の層組織。
【請求項５】
一方のパイロクロア相がジルコン酸塩である請求項１、２又は３記載の層組織。
【請求項６】
一方のパイロクロア相がジルコン酸ガドリニウム（Ｇｄ2Ｚｒ2Ｏ7）である請求項１記載の層組織。
【請求項７】
一方のパイロクロア相がハフニウム酸ガドリニウム（Ｇｄ2Ｈｆ2Ｏ7）である請求項１記載の層組織。
【請求項８】
セラミック層（１３）の下に、内側セラミック層（１０）、特に安定化酸化ジルコニウム層、特に６重量％〜８重量％のイットリウムで安定化した酸化ジルコニウム層が、設けられている請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項９】
内側層（１０）が、内側セラミック層（１０）と外側セラミック層（１３）との合計層厚（Ｄ）の１０％〜５０％の層厚を、有する請求項８記載の層組織。
【請求項１０】
内側層（１０）の層厚及び外側層（１３）の層厚が合計で３００μｍである請求項８又は９記載の層組織。
【請求項１１】
内側層（１０）の層厚及び外側層（１３）の層厚が合計で４００μｍである請求項８又は９記載の層組織。
【請求項１２】
層組織（１）が基材（４）上に、金属結合層（７）を、特にＮｉＣｏＣｒＡｌＸ合金から成る金属結合層を、有する請求項１記載の層組織。
【請求項１３】
金属結合層（７）が、重量％表示で、１１％〜１３％コバルト、特に１２％コバルト、２０％〜２２％クロム、特に２１％クロム、１０．５％〜１１．５％アルミニウム、特に１１％アルミニウム、０．３％〜０．５％イットリウム、特に０．４％イットリウム、１．５％〜２．５％レニウム、特に２．０％レニウム、残部ニッケルの組成を有する請求項１２記載の層組織。
【請求項１４】
金属結合層（７）が、重量％表示で、２４％〜２６％コバルト、特に２５％コバルト、１６％〜１８％クロム、特に１７％クロム、９％〜１１％アルミニウム、特に１０％アルミニウム、０．３％〜０．５％イットリウム、特に０．４％イットリウム、１％〜２％レニウム、特に１．５％レニウム、残部ニッケルの組成を有する請求項１２記載の層組織。
【請求項１５】
金属結合層（７）が、重量％表示で、２９％〜３１％ニッケル、特に３０％ニッケル、２７％〜２９％クロム、特に２８％クロム、７％〜９％アルミニウム、特に８％アルミニウム、０．５％〜０．７％イットリウム、特に０．６％イットリウム、０．６％〜０．８％ケイ素、特に０．７％ケイ素、残部コバルトの組成を有する請求項１記載の層組織。
【請求項１６】
金属結合層（７）が、重量％表示で、２７％〜２９％ニッケル、特に２８％ニッケル、２３％〜２５％クロム、特に２４％クロム、９％〜１１％アルミニウム、特に１０％アルミニウム、０．５％〜０．７％イットリウム、特に０．６％イットリウム、残部コバルトの組成を有する請求項１記載の層組織。
【請求項１７】
セラミック層（１３）が、最大２０重量％、特に最大１０重量％の混晶を含有する請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項１８】
セラミック層（１３）が混晶を含有しない請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項１９】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が１０：９０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２０】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が２０：８０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２１】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が３０：７０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２２】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が４０：６０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２３】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が５０：５０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２４】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が６０：４０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２５】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が７０：３０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２６】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が８０：２０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２７】
第１パイロクロア相と第２パイロクロア相との混合比が９０：１０である請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２８】
外側セラミック層（１３）が２つのパイロクロア相から成る請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の層組織。
【請求項２９】
２つのパイロクロア相が合計で、セラミック層（１３）の少なくとも９０重量％、特に少なくとも９５重量％を、成す請求項１、２、３、４、６又は７記載の層組織。
【請求項３０】
ｘ＝２、ｙ＝２、ｚ＝７である請求項１記載の層組織。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材（４）を有し、この基材上に、一般経験式ＡxＢyＯz（ここで、ｘ≒２、ｙ≒２、ｚ≒７である。）を有する２つのパイロクロア相の混合物を含有する外側セラミック層（１３）が設けられている層組織に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような層組織は、ニッケル基又はコバルト基の金属合金を備えた基材を有する。このような製品は、就中、ガスタービンの部材として、特にガスタービン翼又は遮熱体として、利用される。これらの部材は侵食性燃焼ガスの高温ガス流に曝される。それ故に、これらの部材は高い熱負荷に耐えることができなければならない。更に、これらの部材は耐酸化性及び耐食性であることが必要である。更に、就中、可動部材、例えばガスタービン翼、に対しては、しかし静的部材に対してもそうであるが、機械的要件が課されなければならない。高温ガスに曝され得る部材が使用されているガスタービンの出力及び効率は、作動温度の高まりに伴って上昇する。それゆえに、被覆組織の改良によってガスタービンの一層高い性能を達成する試みが絶えずなされてきた。高い効率と高い出力とを達成するために、高い温度に特別曝されるガスタービン構成要素は、セラミック材料で被覆される。この材料は、高温ガス流と金属基材との間で断熱層として働く。金属基体は、被覆によって侵食性高温ガス流から保護される。近年の部材は大抵の場合複数の被覆を有し、それぞれの被覆が、特定の役割を果たす。従って、多層組織が使用されている。
【０００３】
欧州特許第０９４４７４６号明細書には、パイロクロアを断熱層として使用することが開示されている。しかし、断熱層として利用される材料に要求されるのは、良好な断熱特性だけでなく、基材への良好な結合も不可欠である。
【０００４】
欧州特許出願公開第０９９２６０３号明細書には、酸化ガドリニウムと酸化ジルコニウムとから成る断熱層組織が開示されているが、この断熱層組織はパイロクロア構造を有していないと思われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、良好な断熱特性と基材への良好な結合とを有し、従って層組織全体として長い実用寿命を有する層組織を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、基材（４）を有し、この基材上に、一般経験式ＡxＢyＯz（ここで、ｘ≒２、ｙ≒２、ｚ≒７である。）を有する２つのパイロクロア相の混合物を含有する外側セラミック層（１３）が設けられている層組織（請求項１に記載の層組織）によって解決される。
【０００７】
従属請求項に列挙されたその他の有利な諸措置は有利な仕方で任意に組合せることができる。
【０００８】
本発明は、長い実用寿命を達成するには、個々の層を又は個々の層の組合せをお互いに切り離して考慮して最適化するのでなく、組織全体を単一ユニットとして考慮しなければならない、との認識に基づいている。
【０００９】
本発明に係る層組織は、外側セラミック層を有し、この外側セラミック層は、２つのパイロクロア相から成る混合物を含有し、この混合物は特別良好な熱特性（部材の基材に適合した膨張係数、小さい熱伝導率）を有し、且つ、部材の中間層及び基材と、ごく良好に調和している。これら２つのパイロクロア相の混合比によって、セラミック層の性質を、基材及び中間層に適合させることができる。
【００１０】
以下、図面を参考に、本発明の実施例を、より詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明に係る層組織１を示す。この層組織１は、金属基材４を含有してなり、この金属基材は、特に高温用部材の場合、ニッケル基又はコバルト基超合金（図２）からなる。
【００１２】
金属結合層７、ＭＣｒＡｌＸ、特にＮｉＣｏＣｒＡｌＸ型の金属結合層７が基材４上に直接存在するのが好ましい。
この金属結合層は、
好ましくは、（１１〜１３）重量％コバルト、特に１２％コバルト、（２０〜２２）重量％クロム、特に２１％クロム、（１０．５〜１１．５）重量％アルミニウム、特に１１％アルミニウム、（０．３〜０．５）重量％イットリウム、特に０．４％イットリウム、（１．５〜２．５）重量％レニウム、特に２．０レニウム、及び残部ニッケルを有するか、
又は好ましくは、（２４〜２６）重量％コバルト、特に２５％コバルト、（１６〜１８）重量％クロム、特に１７％クロム、（９〜１１）重量％アルミニウム、特に１０％アルミニウム、（０．３〜０．５）重量％イットリウム、特に０．４％イットリウム、（１〜２）重量％レニウム、特に１．５％レニウム、及び残部ニッケルを有するか、
又は好ましくは、２９％〜３１％ニッケル、特に３０％ニッケル、２７％〜２９％クロム、特に２８％クロム、７％〜９％アルミニウム、特に８％アルミニウム、０．５％〜０．７％イットリウム、特に０．６％イットリウム、０．６％〜０．８％ケイ素、特に０．７％ケイ素、及び残部コバルトを有するか、
又は好ましくは、２７％〜２９％ニッケル、特に２８％ニッケル、２３％〜２５％クロム、特に２４％クロム、９％〜１１％アルミニウム、特に１０％アルミニウム、０．５％〜０．７％イットリウム、特に０．６％イットリウム、及び残部コバルトを有するか、
のいずれかである。
【００１３】
好ましくは、保護層７はこれら合金の１つから成る。
【００１４】
この金属結合層７上に、更にセラミック層を形成するよりも前に既に酸化アルミニウム層が生成しているか、又は作動中にそのような酸化アルミニウム層（ＴＧＯ）が生成する。
内側セラミック層１０が、好ましくは完全に又は部分的に安定化された酸化ジルコニウム層が、金属結合層７上に又は（図示しない）酸化アルミニウム層上に、存在することが好ましい。好ましくは６重量％〜８重量％のイットリウムを含有するイットリウム安定化酸化ジルコニウム（ＹＳＺ）を使用することが好ましい。同様に、酸化ジルコニウムを安定させるために、酸化カルシウム、酸化セリウム又は酸化ハフニウムを使用することができる。
酸化ジルコニウムは、プラズマ溶射層として被着されることが好ましいが、電子ビーム蒸着（ＥＢＰＶＤ）によって柱状構造として被着することも、また、好ましい。
【００１５】
好ましくは、内側層１０の層厚は、内側層１０と外側層１３との合計層厚Ｄの１０％〜５０％である（図１）。好ましくは、内側層１０の層厚は、合計層厚Ｄの１０％〜４０％又は１０％〜３０％である。同様に、内側層１０の層厚が合計層厚Ｄの１０％〜２０％であると有利である。同様に、内側層１０の層厚が合計層厚Ｄの２０％〜５０％又は２０％〜４０％であると好ましい。
合計層厚Ｄに占める内側層１０の割合が２０％〜３０％であるとき、同様に有利な結果が達成される。好ましくは、内側層１０の層厚は合計層厚Ｄの３０％〜５０％である。
同様に、内側層１０の層厚が合計層厚Ｄの３０％〜４０％であると有利である。同様に、内側層１０の層厚が合計層厚Ｄの４０％〜５０％であると好ましい。
パイロクロア相はＺｒＯ2層よりも良好な断熱特性を有するのではあるが、ＺｒＯ2層はパイロクロア相と全く同じ厚さに実施することができる。
【００１６】
内側セラミック層１０は、厚さが４０μｍ〜６０μｍ、特に５０μｍ±１０％であることが好ましい。内側層１０と外側層１３との合計層厚Ｄは、好ましくは３００μｍ又は好ましくは４００μｍである。最大合計層厚は、有利には８００μｍ又は好ましくは最大６００μｍである。
【００１７】
安定化酸化ジルコニウム層１０上に、次に、外側セラミック層１３が被着されている。本発明によれば、このセラミック層は、一般経験式ＡxＢyＯzを有する２つの異なるパイロクロア相を含有している。ここで、ｘ≒２、ｙ≒２、ｚ≒７であり、即ち、僅かな欠陥又はドーパントは許容されており、Ｏ＝酸素である。特にｘ＝２、ｙ＝２、ｚ＝７である。
従って、セラミック層は、パイロクロアＡxＢyＯz及びＣrＤsＯtを有し、ｒ≒２、ｓ≒２、ｔ≒７、Ｏ＝酸素である。特にｒ＝２、ｓ＝２、ｔ＝７である。
元素Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤはすべて相互に異なるものとすることができる。ＡとＣとが同じであると、ＢとＤとは異なる。ＢとＤとが同じであると、ＡとＣとは異なる。
Ａ＝ＣとＢ＝Ｄの組合せは排除されている。Ａ＝ＤとＢ≠Ｃとの組合せ又はＣ＝ＢとＡ≠Ｄとの組合せは基本的に可能である。ガドリニウム（Ｇｄ）がＡ及びＣとして使用されることが好ましい。
【００１８】
Ａ及びＣの他の例は、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、セリウム（Ｃｅ）又はアルミニウム（Ａｌ）である。Ｂ及びＤの例は、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、セリウム（Ｃｅ）又はスズ（Ｓｎ）である。
ハフニウム酸塩又はジルコン酸塩、つまり、Ｂとして、ハフニウム及び／又はジルコニウムが、好ましくはＧｄ2Ｈｆ2Ｏ7（ＧＨＯ）及び／又はＧｄ2Ｚｒ2Ｏ7（ＧＺＯ）が、使用されることが好ましい。
好ましくは、外側セラミック層１３は、２つのパイロクロア相から成る。好ましくは、Ｇｄ2Ｈｆ2Ｏ7及びＧｄ2Ｚｒ2Ｏ7が使用される。
【００１９】
この場合、２つのパイロクロア相の混晶は存在していない。つまり、例えば、ｘ＝２、ｙ＋ｗ＝２、ｚ＝７のＧｄx（ＨｆyＺｒw）Ｏzは存在していない（混晶はパイロクロア相も有するが、しかし、１つの格子位置（Ａ、Ｂ）に２つの異なる元素を有する。混晶について、明確に言及しなければ、混晶は存在しない。）。
混晶Ａx（ＢyＤw）Ｏz、Ｃs（ＤtＢq）Ｏt又はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（つまり、例えばＧｄ、Ｈｆ、Ｚｒ）の酸化物の割合は、最大２０重量％、特に最大１０重量％である。好ましくは、２つのパイロクロア相の割合は、少なくとも８０重量％、特に少なくとも９０重量％である。
【００２０】
しかし、２つの混晶を互いに混合し又は１つの混晶を非混晶と混合しておくこともできる。例えば、Ｅ≠Ｄ、Ｆ≠ＢとしてＡx（ＢyＥw）ＯzとＣx（ＤyＦw）Ｏzとの混合、又はＦ≠ＢとしてＡxＢyＯzとＣx（ＤyＦw）Ｏzとの混合である。
【００２１】
従って、外側セラミック層１３は、例えば以下の如くに製造される。２つのパイロクロア相、例えばジルコン酸ガドリニウムから成る粉末と、ハフニウム酸ガドリニウムから成る粉末とが、混合比で混合され、プラズマ溶射設備のノズルに供給される。例えば、ジルコン酸ガドリニウムとハフニウム酸ガドリニウムとから成る２つのインゴットが使用される、ＰＶＤ法等の別の被覆法も同様にあり得る。
【００２２】
その際、ジルコン酸ガドリニウムとハフニウム酸ガドリニウムとの任意の混合比を利用することができる。ジルコン酸ガドリニウムの割合を大きくすることが好ましい。同様に、ジルコン酸ガドリニウムに対するハフニウム酸ガドリニウムの混合比として、１０：９０、２０：８０、３０：７０又は４０：６０を使用することが好ましい。更に、ジルコン酸ガドリニウムに対するハフニウム酸ガドリニウムの混合比として、５０：５０、６０：４０、７０：３０、８０：２０又は９０：１０を使用することが有利である。
【００２３】
Ｇｄ2Ｈｆ2Ｏ7とＧｄ2Ｚｒ2Ｏ7との混合物を使用することが好ましく、これらは、好ましくは、互いに均一に混合され、又は勾配を有する。例えば、外側方向に向かって、高温ガス側でＧｄ2Ｚｒ2Ｏ7の割合が高くなる。
【００２４】
層組織１は、好適には、基材４、結合層７（ＭＣｒＡｌＹ）、場合により、ＴＧＯ、及び、外側単一層（例えばＧＺＯ及び／又はＧＨＯ）又は２層断熱層１３（ＹＳＺとＧＺＯ又はＧＨＯと）から成る。
【００２５】
図３は、例示的にガスタービン１００を縦部分断面図で示す。
ガスタービン１００は、内部に、軸１０１を備えて回転軸線１０２の周りで回転可能に支承されるロータ１０３を有し、このロータはタービンロータとも称される。
ロータ１０３に沿って、順に、吸込ケーシング１０４、圧縮機１０５、同軸に配置される複数のバーナ１０７を備えた、例えば円環体状の、燃焼室１１０、特に環状燃焼室、タービン１０８、そして排気ケーシング１０９が続く。
環状燃焼室１１０は、例えば、環状の高温ガス通路１１１と連通している。そこでは、例えば、直列接続された４つのタービン段１１２がタービン１０８を形成する。
各タービン段１１２は、例えば、２つの翼輪で形成されている。作動媒体１１３の流れ方向に見て、高温ガス通路１１１内で、静翼列１１５に動翼１２０で形成される列１２５が続く。
【００２６】
静翼１３０がステータ１４３の内部ケーシング１３８に固定されており、一方、翼列１２５の動翼１２０は、例えばタービンディスク１３３によって、ロータ１０３に取付けられている。ロータ１０３に発電機又は作業機械（図示せず）が連結されている。
【００２７】
ガスタービン１００の作動中、空気１３５が、圧縮機１０５によって吸込ケーシング１０４を通して吸い込まれ、圧縮される。圧縮機１０５のタービン側末端で供給される圧縮空気は、バーナ１０７へと送られ、そこで燃料と混合される。次に混合気は、燃焼室１１０内で燃焼させられて作動媒体１１３を形成する。そこから、作動媒体１１３は、高温ガス通路１１１に沿って静翼１３０及び動翼１２０を通流する。動翼１２０で作動媒体１１３が膨張して運動量を伝達し、動翼１２０がロータ１０３及びロータに連結された作業機械を駆動する。
【００２８】
ガスタービン１００の作動中、高温作動媒体１１３に曝される部材は、熱的負荷を受ける。作動媒体１１３の流れ方向に見て最初のタービン段１１２の静翼１３０及び動翼１２０は、環状燃焼室１１０に内張りされる遮熱要素とともに、最大の熱的負荷を受ける。
そこでの温度に耐えるために、それらは、冷却材によって冷却することができる。
同様に、部材の基材は配向構造を有することができる。即ち、基材は単結晶（ＳＸ構造）であるか、又は縦配向粒子（ＤＳ構造）のみから成る。
部材用、特にタービン翼１２０、１３０及び燃焼室１１０の部材用、の材料として、例えば鉄基、ニッケル基又はコバルト基超合金が使用される。
そのような超合金は、例えば欧州特許第１２０４７７６号明細書、欧州特許第１３０６４５４号明細書、欧州特許出願公開第１３１９７２９号明細書、国際公開第９９／６７４３５号パンフレット又は国際公開第００／４４９４９号パンフレットにより公知である。これらの文献は、合金の化学組成に関して、本発明の開示の一部を構成する。
【００２９】
静翼１３０は、タービン１０８の内部ケーシング１３８に向き合う静翼付根（ここには図示せず）と静翼付根とは反対側の静翼端とを有する。静翼端はロータ１０３に向き合い、ステータ１４３の固定輪１４０に固定されている。
【００３０】
図４は、縦軸線１２１に沿って延びた流体機械の動翼１２０又は静翼１３０を斜視図で示す。
【００３１】
流体機械は、電気を生成するための発電所の若しくは飛行機のガスタービン、蒸気タービン又は圧縮機であり得る。
【００３２】
翼１２０、１３０は、長手軸線１２１に沿って、順に、取付部４００、これに隣接する翼プラットホーム４０３、翼板４０６、そして翼端４１５を有する。
翼１３０は、静翼１３０として、その翼端４１５に他のプラットホーム（図示せず）を有することができる。
【００３３】
動翼１２０、１３０を軸又はディスク（図示せず）に取付けるのに使用される翼付根１８３は、取付部４００に形成される。
翼付根１８３は、例えばハンマ頭部形に形成されている。他に、クリスマスツリー形又はダブテール形付根としての形成が可能である。
翼１２０、１３０は、翼板４０６を通流する媒体用に前縁４０９と後縁４１２とを有する。
【００３４】
従来の翼１２０、１３０では、翼１２０、１３０の全ての部分４００、４０３、４０６において、例えば中実金属材料、特に超合金が使用されている。
そのような超合金は、例えば欧州特許第１２０４７７６号明細書、欧州特許第１３０６４５４号明細書、欧州特許出願公開第１３１９７２９号明細書、国際公開第９９／６７４３５号パンフレット又は国際公開第００／４４９４９号パンフレッにより公知である。これらの文献は、合金の化学組成に関して本発明の開示の一部である。
その際、翼１２０、１３０は鋳造法によって、方向性凝固によって、鍛造法によって、フライス加工法によって、又はそれらの組合せによって作製することがおくことができる。
【００３５】
単数又は複数の単結晶構造を有する工作物は、作動時に高い機械的、熱的及び／又は化学的負荷に曝される機械用の部材として利用される。
このような単結晶工作物の作製は、溶融体から、例えば方向性凝固によって行われる。これらは、液状金属合金が凝固されて、単結晶構造を形成する、即ち、単結晶工作物を形成する、つまり方向性を持って凝固される鋳造法である。
この場合、樹枝状結晶が熱流束に沿って整列し、柱状結晶粒状構造（柱状、即ち、工作物の全長にわたって延びる粒子。ここでは、一般的用語法により、「方向性凝固された」という。）又は単結晶構造のいずれかを形成する。即ち、工作物全体が単一の結晶から成る。この方法では、球状（多結晶）凝固への移行を避けねばならない。というのも、非方向性成長によって不可避的に横方向及び縦方向粒界が生じ、これが、方向性凝固部材又は単結晶部材の良好な特性を無にするからである。
【００３６】
一般に方向性凝固組織というとき、それは、粒界を有しないか又はせいぜい小角粒界を有する単結晶と、縦方向に延びる粒界を有するが横方向粒界を持たない柱状結晶構造も意味している。後者の結晶構造は方向性凝固組織（directionally solidified structures）とも称される。
このような方法が米国特許第６０２４７９２号明細書及び欧州特許出願公開第０８９２０９０号明細書により公知である。これらの明細書は、凝固プロセスに関して本発明の開示の一部を構成する。
【００３７】
同様に、翼１２０、１３０は、腐食又は酸化に備えた被覆、例えば、ＭＣｒＡｌＸ（Ｍは鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、Ｘは活性元素であり、イットリウム（Ｙ）及び／又はケイ素及び／又は少なくとも１つの希土類元素、或いはハフニウム（Ｈｆ）である）、を有することができる。このような合金は、欧州特許第０４８６４８９号明細書、欧州特許第０７８６０１７号明細書、欧州特許第０４１２３９７号明細書又は欧州特許出願公開第１３０６４５４号明細書により公知であり、これらは合金の化学組成に関して本発明の開示の一部となるものである。
その密度は、好ましくは、理論密度の９５％である。
保護的酸化アルミニウム層（ＴＧＯ＝熱成長酸化物層）がＭＣｒＡｌＸ層上に（中間層として又は最外層として）生成する。
【００３８】
ＭＣｒＡｌＸ上に、本発明に係る層組織１の断熱層１３が設けられている。
この断熱層１３は、ＭＣｒＡｌＸ層全体を被覆する。例えば電子ビーム蒸着（ＥＢ−ＰＶＤ）等の適切な被覆法によって、断熱層内に柱状粒子が生成される。
別の被覆法、例えば大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、ＬＰＰＳ、ＶＰＳ又はＣＶＤが考えられる。断熱層は、耐熱衝撃性を改善するために多孔質、マイクロクラック又はマクロクラックのある粒子を有することができる。つまり、断熱層は、ＭＣｒＡｌＸ層よりも多孔質であることが好ましい。
【００３９】
翼１２０、１３０は、中空又は中実に形成される。翼１２０、１３０が冷却されねばならないとき、これは中空に形成され、場合によって膜冷却用孔４１８（破線で図示）を有する。
【００４０】
図５はガスタービン１００の燃焼室１１０を示す。燃焼室１１０は、例えば、いわゆる環状燃焼室として設計され、そこでは、回転軸線１０２を中心として円周方向に配置された、火炎１５６を発生する複数のバーナ１０７が、共通燃焼室空間１５４に開口している。そのために、燃焼室１１０は、全体として、回転軸線１０２の周りに配置された環状構造物として設計されている。
【００４１】
比較的高い効率を達成するために、燃焼室１１０は、作動媒体Ｍの比較的高温、約１，０００℃〜１，６００℃の温度用に設計されている。材料にとって不都合なこれらの作動パラメータのもとでも比較的長い作動時間を可能とするために、燃焼室壁１５３には、その作動媒体Ｍに面する側に遮熱要素１５５で形成された内張り（ライニング）が設けられている。
【００４２】
それに加えて、燃焼室１１０の内部の高い温度のゆえに、遮熱要素１５５用又はその保持要素用に冷却システムを設けておくことができる。その場合、遮熱要素１５５は、例えば中空であり、場合によっては、燃焼室空間１５４に開口する冷却孔（図示せず）を有していてもよい。
【００４３】
これらの保護層はタービン翼と類似させることができる、つまり、例えばＭＣｒＡｌＸであってよい：Ｍは鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、Ｘは活性元素であり、イットリウム（Ｙ）及び／又はケイ素及び／又は少なくとも１つの希土類元素、或いはハフニウム（Ｈｆ）である。このような合金は、欧州特許第０４８６４８９号明細書、欧州特許第０７８６０１７号明細書、欧州特許第０４１２３９７号明細書又は欧州特許出願公開第１３０６４５４号明細書により公知であり、これらは合金の化学組成に関して本開示の一部となるものである。
【００４４】
ＭＣｒＡｌＸ上に、例えば、本発明に係る層組織１を含有してなるセラミック断熱層を、設けておくことができる。
好適な被覆法、例えば電子ビーム蒸着（ＥＢ−ＰＶＤ）、によって断熱層内に柱状粒子が生成される。
別の被覆法、例えば大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、ＬＰＰＳ、ＶＰＳ又はＣＶＤが考えられてもよい。断熱層は、耐熱衝撃性を改善するために多孔質、マイクロクラック又はマクロクラックのある粒子を有することができる。
【００４５】
再処理（磨き直し）とは、場合によっては、タービン翼１２０、１３０、遮熱要素１５５から、それらの利用後に、保護層を（例えばサンドブラストによって）取り除かねばならないことを意味する。その後、腐食層及び／又は酸化層ないし腐食生成物及び／又は酸化生成物の除去が行われる。場合によっては、タービン翼１２０、１３０又は遮熱要素１５５の亀裂も、また、修理される。その後、タービン翼１２０、１３０、遮熱要素１５５の再被覆が行なわれ、タービン翼１２０、１３０又は遮熱要素１５５の再利用が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る層組織を示す。
【図２】超合金の一覧を示す。
【図３】ガスタービンを示す。
【図４】タービン翼の斜視図である。
【図５】燃焼室の斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  層組織
４  基材
７  結合層
１０  内側セラミック層
１３  外側セラミック層
Ｄ  合計層厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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