(57)【要約】【課題】特にコーティングシステムの層を形成するために使用することができる化合物を提供すること。【解決手段】一実施形態では、本化合物は次の化学式である。ＡｘＢｂＬｎ１−ｘ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６ここで、ＡはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、ｘは約０．０１〜約０．９９、ｂは０〜約０．５で、Ｌｎが化合物内に存在するように１−ｘ−ｂは０〜約０．９９、ＬｎはＡとは異なる希土類、またはそれらの混合物、ｔは０〜約０．９９、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ｄは０〜約０．５、ｔとｄの合計は、Ｈｆが化合物内に存在するように１より小さく、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物である。【選択図】図１
2019048762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式が
ＡｘＢｂＬｎ１−ｘ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６
である化合物であって、
ＡがＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、
ｘが約０．０１〜約０．９９、
ｂが０〜約０．５で、Ｌｎが前記化合物内に存在するように１−ｘ−ｂが０〜約０．９９、
ＬｎがＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎは組成に関してＡとは異なり、
ｔが０〜約０．９９、
ＤがＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、
ｄが０〜約０．５、
ｔとｄの合計が、Ｈｆが前記化合物内に存在するように１より小さく、
ＭがＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物
である、化合物。
【請求項２】
ｂが０、ｘが約０．０５〜約０．９である、請求項１記載の化合物。
【請求項３】
ｂが０より大きく約０．５までの値、ｘが約０．０５〜約０．９で、ｘとｂの合計が１より小さい、請求項１記載の化合物。
【請求項４】
ｂが０、ｔが０である、請求項１記載の化合物。
【請求項５】
ｂが０、ｄが０である、請求項１記載の化合物。
【請求項６】
ｂが０、ｔが０、ｄが０である、請求項１記載の化合物。
【請求項７】
ＭがＴａである、請求項６記載の化合物。
【請求項８】
ＡがＡｌを含み、その結果、化学式が
ＡｌｘＡ’ａＢｂＬｎ１−ｘ−ａ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６
である化合物であって、
ｘが、Ａｌが前記化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、
Ａ’がＧａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、
ａが０〜約０．９９、
ｂが０〜約０．５で、Ｌｎが前記化合物内に存在するように１−ｘ−ａ−ｂが０〜約０．９９、
ＬｎがＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎは組成に関してＡとは異なり、
ｔが０〜約０．９９、
ＤがＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、
ｄが０〜約０．５、
ｔとｄの合計が、Ｈｆが前記化合物内に存在するように１より小さく、
ＭがＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物
である、請求項１記載の化合物。
【請求項９】
化学式が
ＡｌｘＧａｙＢｂＬｎ１−ｘ−ｙ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６
である化合物であって、
ｘが、Ａｌが前記化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、
ｙが、Ｇａが前記化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、
ｂが０〜約０．５で、Ｌｎが前記化合物内に存在するように１−ｘ−ａ−ｂが０〜約０．９９、
ＬｎがＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎが組成に関してＡとは異なり、
ｔが０〜約０．９９、
ＤがＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、
ｄが０〜約０．５、
ｔとｄの合計が、Ｈｆが前記化合物内に存在するように１より小さく、
ＭがＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物
である、請求項１記載の化合物。
【請求項１０】
ＬｎがＥｒ、Ｙ、Ｈｏ、またはこれらの混合物である、請求項１におけるようなコーティングシステム（１０６）。
【請求項１１】
ｔが０、ｄが０より大きく約０．２５までの値である、請求項１記載の化合物。
【請求項１２】
化学式が
Ａｌ１−ｘ−ｙＡ’ｘＡ”ｙＨｆＴａＯ６
であるアルミニウム含有タンタル酸ハフニウムであって、
Ａ’がＥｒ、Ｓｍ、またはこれらの混合物、
ｘが約０．３〜約０．４５、
Ａ”がＩｎ、Ｇａ、またはこれらの混合物、
ｙが約０．１５〜約０．３５、
（ｘ＋ｙ）が約０．５〜約０．７
である、アルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
【請求項１３】
Ａ’がＥｒまたはＳｍ、Ａ”がＩｎまたはＧａである、請求項１２記載のアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
【請求項１４】
Ｅｒ０．３３Ａｌ０．３７Ｉｎ０．３ＨｆＴａＯ６、Ｓｍ０．４３Ａｌ０．４Ｇａ０．１７ＨｆＴａＯ６、Ｓｍ０．２９Ａｌ０．４２Ｉｎ０．２９ＨｆＴａＯ６、およびＳｍ０．３６Ａｌ０．４７Ｉｎ０．１７ＨｆＴａＯ６よりなる群から選択された化学式の請求項１２記載のアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
【請求項１５】
化学式が
Ａｌ１−ｘ−ｙＥｒｘＧａｙＨｆＴａＯ６
であるアルミニウムおよびエルビウム含有タンタル酸ハフニウムであって、
ｘが約０．４〜約０．６、
ｙが０〜約０．４、
（ｘ＋ｙ）が約０．５〜約０．８５
である、アルミニウムおよびエルビウム含有タンタル酸ハフニウム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は一般に、セラミック構成部品用の環境バリアコーティングおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンでは、その効率を改善するために、より高い作動温度が絶えず求められている。しかしながら、作動温度が上昇すると、それに応じてエンジンの構成部品の高温耐久性を高めなければならない。高温化能力の著しい進歩は、鉄系、ニッケル系、およびコバルト系超合金を調合することによって実現されてきた。依然として、超合金から構成される多くの高温ガス通路の構成部品では、構成部品を断熱するために遮熱コーティング（ＴＢＣ：ｔｈｅｒｍａｌ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）を使用することがあり、遮熱コーティングは、荷重支持合金とコーティング表面との間に大きな温度差を受けることがあり、したがって、これによって構造部品の熱曝露が制限される。
【０００３】
ガスタービンエンジン全体で、特に、より高温のセクションで用いられる構成部品に超合金が広範に用いられるようになってきたが、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ：ｃｅｒａｍｉｃ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）材料など、より軽量の代替の基材材料が提案されている。ＣＭＣおよびモノリシックセラミック構成部品は、高温エンジンセクションの苛酷な環境からこれらの構成部品を保護するために環境バリアコーティング（ＥＢＣ：ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）でコーティングされることがある。ＥＢＣは、高温燃焼環境中の腐食ガスに対して緻密で気密なシールを提供することができる。
【０００４】
炭化ケイ素および窒化ケイ素セラミックは、高温乾燥環境で酸化を受ける。この酸化は、不働態の酸化ケイ素スケールを材料の表面に生じさせる。タービンエンジンなどの、水蒸気を含む高温多湿環境では、不働態の酸化ケイ素スケールの形成と、それに続く、材料の寸法的な損失となる酸化ケイ素からガス状の水酸化ケイ素への転換とによって、酸化と減肉の両方が起きる。タービンエンジンにおいて、構成部品にケイ素系基材を適用すると、このような材料損失が隙間を広げることがあり、それは効率の損失につながり、最終的に構成部品に穴を開けることがある。
【０００５】
したがって、環境バリアコーティング（ＥＢＣ）は、下にある構成部品を保護するのを助けるためにセラミックの表面に施工される。ＣＭＣの環境バリアコーティング用に一般的に使用されている現在の材料としては、セルシアン相バリウムストロンチウムアルミノケイ酸塩（ＢＳＡＳ：ｂａｒｉｕｍ  ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅ）および希土類ケイ酸塩が含まれる。これらの材料はすべて、ＣＭＣに比べて蒸気中で比較的安定しており、緻密なコーティング層として存在していれば、ＣＭＣへの蒸気の浸透を防ぐことができる。
【０００６】
しかしながら、これらの材料は、溶融環境汚染組成物、特に、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、およびこれらの混合物を含む溶融環境汚染組成物に対する抵抗性が異なる。例えば、ガスタービンエンジンが取り込むほこり、灰、ダストは、しばしば、このような化合物よりなり、それらは、しばしば、本明細書では「ＣＭＡＳ」と呼ぶ、混合カルシウム−マグネシウム−アルミニウム−ケイ素−酸化物システム（Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ）を含む汚染組成物を形成するように結合する。高いタービン作動温度では、これらの環境汚染物は、高温のバリアコーティングの表面に付着するおそれがあり、したがってＥＢＣに損傷を生じさせる。例えば、ＣＭＡＳは、タービンの作動温度において、液体である、または溶融している組成物を形成することがある。溶融ＣＭＡＳ組成物は、バリアコーティングを溶かすことがある、またはコーティングの気孔、チャネル、亀裂、または他の空洞にしみ込むことによってその多孔性構造体を満たすことがある。冷却時に、しみ込んだＣＭＡＳ組成物は凝固して、コーティングが歪む裕度を小さくし、したがって、亀裂を生じさせて伝播させて、コーティング材料の離層および剥離を引き起こすことがある。
【０００７】
特に、溶融ダストはＢＳＡＳと強く反応して、蒸気中で安定でない低温の共晶混合物および相を形成する。溶融ダストは希土類ケイ酸塩に対して腐食性は弱い。いくつかの希土類ケイ酸塩（例えば、ガドリニウム、エルビウム、およびイットリウムからなるもの）は溶融ダストと反応して高耐熱性の「アパタイト」相を形成する。他の希土類ケイ酸塩は、ＣＭＡＳを浸透させるが融点の抑制を受けることはない。しかしながら、すべての希土類ケイ酸塩は、溶融ダストとの相互作用によって力学的に弱くなり、その結果、それに続くエロージョンおよび衝撃事象によってコーティングがより容易に剥がれることがある。
【０００８】
したがって、現状の先端技術のＥＢＣ材料よりも溶融ダストの作用を受けにくく、また、それに続くガスエロージョン、粒子エロージョン、および粒子衝突を受けにくいコーティング組成物に対する必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第９１３９４８０号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
態様および利点は、以下の説明で部分的に述べられ、またはその説明から明らかにされ、または本発明の実施を通じて学ぶことができる。
【００１１】
特にコーティングシステムの層を形成するために使用することができる化合物を全体的に提供する。一実施形態では、本化合物は次の化学式である。
ＡｘＢｂＬｎ１−ｘ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６
ここで、ＡはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、ｘは約０．０１〜約０．９９、ｂは０〜約０．５で、Ｌｎが化合物内に存在するように１−ｘ−ｂは０〜約０．９９、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎは組成に関してＡとは異なり、ｔは０〜約０．９９、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ｄは０〜約０．５、ｔとｄの合計は、Ｈｆが化合物内に存在するように１より小さく、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物である。
【００１２】
１つの特定の実施形態では、本化合物は次の化学式のアルミニウム含有タンタル酸ハフニウムとすることができる。
Ａｌ１−ｘ−ｙＡ’ｘＡ”ｙＨｆＴａＯ６
ここで、Ａ’はＥｒ、Ｓｍ、またはこれらの混合物、ｘは約０．３〜約０．４５、Ａ”はＩｎ、Ｇａ、またはこれらの混合物、ｙは約０．１５〜約０．３５、（ｘ＋ｙ）は約０．５〜約０．７である。
【００１３】
１つの特定の実施形態では、本化合物は次の化学式のアルミニウムおよびエルビウム含有タンタル酸ハフニウムとすることができる。
Ａｌ１−ｘ−ｙＥｒｘＧａｙＨｆＴａＯ６
ここで、ｘは約０．４〜約０．６、ｙは０〜約０．４、（ｘ＋ｙ）は約０．５〜約０．８５である。
【００１４】
これらのおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照すれば、よりよく理解されるであろう。添付の図面は、この明細書に組み込まれ、その一部を構成するものであり、本発明の実施形態を例示して、本記述と併せて本発明の特定の原理を説明する働きをしている。
【００１５】
当業者を対象として、最良の態様を含む本発明の完全かつ有効な開示を、添付の図を参照して本明細書に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】コーティングシステムとを有する基材の例示的なコーティングされた構成部品の図である。
【図２】コーティングシステムとを有する基材の例示的なコーティングされた構成部品の図である。
【図３】図１のコーティングされた構成部品を含むことができるガスタービンエンジンの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書および図面では参照符号を繰り返し使用しているが、これは本発明の同じまたは類似の特徴または要素を表すことを意図している。
【００１８】
次に、１つまたは複数の例が図面に示されている本発明の実施形態を詳細に参照する。それぞれの例は本発明を説明するために提示されており、本発明を限定するためではない。実際、本発明の範囲または精神から逸脱せずに、本発明において様々な修正および変更を行うことができることは、当業者には明らかであろう。例えば、１つの実施形態の一部分として図示または記述された特徴を別の実施形態とともに使用してさらなる実施形態を得ることができる。したがって、本発明は、このような修正および変更を添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内にあるものとして包含することが意図されている。
【００１９】
本開示において、ある層が別の層または基材の「上（ｏｎ）」または「上方（ｏｖｅｒ）」にあると記述されるとき、反することが明記されない限り、層は互いに直接接触してもよく、または層と層との間に別の層もしくは要素を有してもよいと理解されたい。したがって、これらの用語は、層同士の互いに対する相対的な位置を単に記述しているに過ぎず、上方または下方という相対的な位置は視認者に対するデバイスの向きに依存するので、必ずしも「上にある」ことを意味してはいない。
【００２０】
本開示では、元素周期表に通常見られるような一般的な化学記号を使用して化学元素を説明する。例えば、水素は、その一般的な化学記号Ｈで表され、ヘリウムは、その一般的な化学記号Ｈｅで表され、以下同様である。「Ｌｎ」は、本明細書で使用するとき、希土類元素または希土類元素の混合物を指す。より詳細には、「Ｌｎ」は、希土類元素のスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、またはそれらの混合物を指す。
【００２１】
環境バリアコーティング（ＥＢＣ）の一部分として使用するための組成物が、構成部品をこのような組成物でコーティングする方法とともに全体的に提供される。さらに、基材の表面にコーティングされるＥＢＣとして使用するためのコーティングシステムが、形成方法およびその結果得られるコーティングされた構成部品とともに全体的に提供される。
【００２２】
概して、本明細書で説明する組成物は、現状のＥＢＣ組成物よりも、溶融ダスト、エロージョン、衝撃、および／または混合モードの劣化機構の影響を受けにくい。したがって、本明細書で提供される組成物は、現状の最新技術のＥＢＣと比べて、基材材料に留まってタービンエンジン環境内の水蒸気に対する減肉から基材を保護するより頑丈なＥＢＣになることができる。要するに、これらの材料は、ＢＳＡＳおよび希土類ケイ酸塩ＥＢＣ材料と比べて、溶融ダストに対するより良い抵抗性を示し、特に、溶融ダスト（例えばＣＭＡＳ）に曝された後、ＢＳＡＳおよび希土類ケイ酸塩材料よりも硬度が高くなることがある。したがって、この化合物は、このような材料から形成されたコーティング（例えばＥＢＣ）への粒子エロージョンおよび衝突に対する抵抗性が加わる。
【００２３】
次に、図面を参照すると、図１は、コーティングシステム１０６とを有する基材１０２の例示的なコーティングされた構成部品１００を示す。一般に、コーティングシステム１０６は、基材の表面１０３上にオプションのボンドコーティング１０４と、オプションのボンドコーティング１０４上にＥＢＣ１０８とを含む。図示の実施形態では、ボンドコーティング１０４は直に表面１０３上にあり、それらの間にはいかなる層もない。しかしながら、ボンドコーティング１０４があるとき、他の実施形態では、ボンドコーティング１０４と表面１０３との間に１つまたは複数の層を配置することができる。他の実施形態では、ＥＢＣ１０８は、基材１０２の表面１０３上に直接形成することがある。
【００２４】
ＥＢＣ１０８は、典型的なＥＢＣまたは熱遮蔽コーティング（「ＴＢＣ」）の層の化学物質から選択された材料から形成された１つまた複数の層１１０を任意に組み合わせたものを含むことができる。これらの化学物質としては、限定するわけではないが、希土類ケイ酸塩（たとえば、一ケイ酸塩および二ケイ酸塩）、アルミノケイ酸塩（例えば、ムライト、バリウムストロンチウムアルミノケイ酸塩（ＢＳＡＳ）、希土類アルミノケイ酸塩など）、ハフニア、ジルコニア、安定化ハフニア、安定化ジルコニア、希土類ハフニウム酸塩、希土類ジルコニウム酸塩、希土類酸化ガリウムなどが含まれる。
【００２５】
１つの特定の実施形態によれば、ＥＢＣ１０８の層１１０のうちの少なくとも１つは、次の化学式の化合物を含む。
Ａ１−ｂＢｂＺ１−ｄＤｄＭＯ６  （化学式１）
ここで、ＡはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、ｂは０〜約０．５（例えば、０〜約０．２、０より大きく約０．５までの値、または約０．００１〜約０．２など）、ＺはＨｆ、Ｔｉ、またはこれの混合物、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ｄは０〜約０．５（例えば、０〜約０．２、約０．００１〜約０．５、または約０．００１〜約０．２など）、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物である。化学式１の化合物は、高温蒸気中の安定性に関して、既存のＢＳＡＳおよび希土類ケイ酸塩と同様な、またはそれらより良好な特性を示すことがある。さらに、これらの材料は、ＢＳＡＳおよび希土類ケイ酸塩ＥＢＣ材料と比べて、溶融ダストに対するより良好な抵抗性を示すことがある。さらに、これらの材料は、特に、溶融ダストに曝された後、ＢＳＡＳおよび希土類ケイ酸塩材料よりも硬度が高くなることがある。この結果、コーティングは、粒子エロージョンおよび衝突に対する抵抗性がより高くなる。
【００２６】
概して、化学式１の化合物は、層１１０内に、直方晶相（例えば、ＰｂｃｎまたはＰｎｍａ空間群）、正方晶相（例えば、Ｐ４２／ｍｎｍ）、または単斜晶相（例えば、Ｐ２／ｃ）などの複数の相を有することができる。したがって、これらの材料は、典型的には、単斜晶ハフニアおよび単斜晶ジルコニアに対する相Ｐ２１／ｃ、または正方晶ハフニアおよびジルコニアに対する相Ｐ４２／ｎｍｃ、あるいはハフニアおよびジルコニアに対する立方構造を有する酸化ハフニウムまたは酸化ジルコニウムを含む材料から形成されたＴＢＣ層とは（相に関して）全く異なる構造を有することがある。
【００２７】
化合物は、その組成内に別個の「サイト」を有し、化学式１のＡおよび／またはＢによって形成される「Ａサイト」と、化学式１のＺおよび／またはＤによって形成される「Ｚサイト」と、「Ｍサイト」と、酸素とを有することは理解されよう。
【００２８】
特定の実施形態では、化合物は「Ａサイト」内に単一の元素を含むことがあり、その結果、ｂは０で、Ａは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、およびＢｉよりなる群から選択された元素である。１つの例示的な実施形態では、ｂが０で、ＡがＡｌのとき、化合物はＡｌＺ１−ｄＤｄＭＯ６（例えば、ｄが０のときにはＡｌＺＭＯ６、例えば、ＡｌＨｆＴａＯ６）である。別の例示的な実施形態では、ｂが０で、ＡがＹのとき、化合物の化学式はＹＺ１−ｄＤｄＭＯ６（例えば、ｄが０のときにはＹＺＭＯ６、例えば、ＹＨｆＴａＯ６）である。さらに別の例示的な実施形態では、ｂが０で、ＡがＥｒのとき、化合物の化学式はＥｒＺ１−ｄＤｄＭＯ６（例えば、ｄが０のときにはＥｒＺＭＯ６、例えば、ＥｒＨｆＴａＯ６）である。
【００２９】
１つの特定の実施形態では、化学式１の化合物の「Ａサイト」は、アルミニウム（Ａｌ）と、別のＡ元素（例えば、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物）とが組み合わさったものを含む。いかなる特定の理論に縛られることも望まないが、化合物中にＡｌが存在するとコーティングの硬度が増大すると考えられる。特定の実施形態では、Ａｌは、「Ａサイト」で別の元素と組み合わさって存在しており、そのとき化合物は次の化学式で記述することができる。
ＡｌｘＡ１−ｘ−ｂＢｂＺ１−ｄＤｄＭＯ６  （化学式２）
ここで、ｘは約０．０１〜約０．９９、ＡはＧａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、ｂは０〜約０．５（例えば、０〜約０．２、約０．００１〜約０．５、または約０．００１〜約０．２など）、ＺはＨｆ、Ｔｉ、またはこれらの混合物、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ｄは０〜約０．５（例えば、０〜約０．２、約０．００１〜約０．５、または約０．００１〜約０．２など）、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれの混合物である。特定の実施形態では、ｘは、約０．０５〜約０．９、例えば約０．１〜約０．７５である。１つの特定の実施形態では、化学式１の化合物のＡサイトの元素混合物の半分まではＡｌとすることができる（例えば、化学式２の化合物において、ｘは約０．１〜約０．５である）。
【００３０】
１つの特定の実施形態では、Ａｌに加えて、化学式１の化合物の「Ａサイト」は、Ａｌとガリウム（Ｇａ）とを組み合わせたものを含み、別のＡ元素（例えば、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物）が存在するときも、存在しないときもある。いかなる特定の理論に縛られることも望まないが、化合物中にＧａが存在すると、Ａサイトの平均イオン半径が小さくなり、それによって層１１０の熱膨張係数（ＣＴＥ：ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）が調節されると考えられる。したがって、化合物中のＧａの量は、層１１０のＣＴＥをコーティングシステム１０６内の隣接する層のＣＴＥ、および／または基材１０２のＣＴＥに近くなるように調節するように制御するために使用することができる。
【００３１】
化合物が、「Ａサイト」の一部分にＡｌおよびＧａを含むとき、化合物は、次の化学式で記述することができる。
ＡｌｘＧａｙＡ１−ｘ−ｙ−ｂＢｂＺ１−ｄＤｄＭＯ６  （化学式３）
ここで、ｘは化学式２に関して上記したように約０．０１〜約０．９９、ｙは約０．０１〜約０．９、ｘ＋ｙは１以下、ＡはＩｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、ｂは０〜約０．５（例えば、０〜約０．２、約０．００１〜約０．５、または約０．００１〜約０．２など）、ＺはＨｆ、Ｔｉ、またはこれらの混合物、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ｄは０〜約０．５（例えば、０〜約０．２、約０．００１〜約０．５、または約０．００１〜約０．２など）、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物である。ｘ＋ｙが１より小さい（すなわち、ｘ＋ｙ＞１）場合、別の元素が、化学式３の化合物のＡサイトに存在することができる。１つの特定の実施形態では、化学式１の化合物のＡサイトの元素混合物の半分まではＡｌとすることができ（例えば、化学式３の化合物において、ｘは約０．１〜約０．５である）、化学式１の化合物のＡサイトの元素混合物の半分まではＧａとすることができる（例えば、化学式３の化合物において、ｙは約０．１〜約０．５である）。
【００３２】
特定の実施形態では、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）、および／またはホルミウム（Ｈｏ）は、化学式１、化学式２、および／または化学式３の化合物のＡサイト内に含めることができる（すなわち、化学式１、２、または３のいずれかにおいて、Ａは、Ｅｒ、Ｙ、Ｈｏ、またはこれらの混合物を含む）。いかなる特定の理論に縛られることも望まないが、Ｅｒ、Ｙ、および／またはＨｏは、このような化合物から形成された層１１０に耐ＣＭＡＳ性を与えることができると考えられる。
【００３３】
化学式１〜３を参照すると、ｂが０より大きい場合、ホウ素（Ｂ）が化学式１の化合物の「Ａサイト」に加わってこの化合物から形成された層のＣＴＥおよび／または焼結温度を変える。さらに、Ｂは、他の層（例えば、ボンドコーティングおよび／または熱成長酸化物層）に移動して、これらの層がＣＭＡＳと相互作用することを助ける、かつ／またはこれらの層の結晶化を制御することができる。しかしながら、他の実施形態では、化合物内にＢが存在しないようにｂは０である。
【００３４】
１つの特定の実施形態では、化学式１、２、または３の化合物のいずれかの「Ｚサイト」を利用して化合物のＣＴＥを制御する助けとすることができる。概して、化合物のＣＴＥは、Ｚサイトのイオン半径に正比例する。例えば、化合物のＣＴＥは、Ｚサイトの元素のイオン半径が小さくなるとともに減少する。特定の実施形態では、Ｚサイトは、化学式４に示すように、Ｈｆ、Ｔｉ、またはこれらの混合物を含むことができる。
Ａ１−ｂＢｂＨｆｈＴｉｔＤ１−ｈ−ｔＭＯ６  （化学式４）
ここで、ｈは０〜１、ｔは０〜１、ｈ＋ｔは０より大きく１までの値、ＡはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、ｂは０〜約０．５（例えば、０〜約０．２、約０．００１〜約０．５、または約０．００１〜約０．２など）、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物である。化学式４の１つの特定の実施形態では、ＡサイトはＡｌ（例えば、化学式２に関して上記したように）、Ｇａ（例えば、化学式３に関して上記したように）、および／または他の材料、ならびに／あるいはＢ（例えば、化学式１、２、または３に関して上記したように）を含むことができる。特定の実施形態では、ｈ＋ｔは０より大きいが１より小さくすることができ、その結果、別の元素（Ｄ）がＺサイトに存在する。
【００３５】
一実施形態では、Ｈｆは化合物内に存在し、その結果、ｈは０より大きく１までの値（例えば、０．０５〜約１）となる。ＨｆおよびＴｉの両方が化合物内に存在する（すなわち、ｈおよびｔの両方が０より大きい）１つの特定の実施形態では、Ｈｆは、Ｔｉの量より多いモル量で存在することができ、その結果、ｈはｔより大きい。一実施形態では、Ｈｆは、Ｚサイトでのモル比に関しては元素の大部分（すなわち、ｈは０．５〜１）とすることができる。例えば、特定の実施形態では、ｈは１とすることができ、その結果、ｔは０で、１−ｔは０である（すなわち、ＨｆはＺサイトでは単独の元素である）。いかなる特定の理論に縛られることも望まないが、Ｚサイト内のＨｆは、このような化合物から形成されるコーティングの硬度および耐蒸気性を増大させることができると考えられる。
【００３６】
特定の実施形態では、Ｈｆが「Ｚサイト」に存在する（すなわち、ＺがＨｆだけを含む、またはＴｉおよび／またはＤと組み合わさって含む）場合、「Ａサイト」に元素が組み合わさったものを含めることができる。例えば、このような化合物は次の化学式とすることができる。
ＡｘＢｂＬｎ１−ｘ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６  （化学式５）
ここで、ＡはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、ｘは約０．０１〜約０．９９、ｂは０〜約０．５で、Ｌｎが化合物内に存在するように１−ｘ−ｂは０〜約０．９９、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎは組成に関してＡとは異なる、ｔは０〜約０．９９、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ｄは０〜約０．５、ｔとｄの合計は、Ｈｆが化合物内に存在するように１より小さい、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物である。
【００３７】
ＡがＡｌと別の元素とが組み合わさったものを含むとき、化学式５は次のように修正することができる。
ＡｌｘＡ’ａＢｂＬｎ１−ｘ−ａ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６  （化学式６）
ここで、ｘは、Ａｌが化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、Ａ’はＧａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、ａは０〜約０．９９、ｂは０〜約０．５で、１−ｘ−ａ−ｂは、Ｌｎが化合物内に存在するように０〜約０．９９、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎは組成に関してＡとは異なる、ｔは０〜約０．９９、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ｄは０〜約０．５、ｔとｄの合計は、Ｈｆが化合物内に存在するように１より小さい、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物である。
【００３８】
例えば、次の化学式のように、ＡｌおよびＧａの両方が、別の元素と組み合わさってＡサイトに存在することができる（ＨｆはＺサイトに含まれる）。
ＡｌｘＧａｙＢｂＬｎ１−ｘ−ｙ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６  （化学式７）
ここで、ｘは、Ａｌが化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、ｙは、Ｇａが化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、ｂは０〜約０．５で、１−ｘ−ａ−ｂは、Ｌｎが化合物内に存在するように０〜約０．９９、ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎは組成に関してＡとは異なる、ｔは０〜約０．９９、ＤはＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、ｄは０〜約０．５、ｔとｄの合計は、Ｈｆが化合物内に存在するように１より小さい、ＭはＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物である。
【００３９】
化学式１〜７のいずれかの化合物の「Ｍサイト」の材料は、生じる化合物の相許容度およびＣＴＥに影響を与えることができる。１つの特定の実施形態では、Ｍサイトは、いかなる追加の元素も存在せず、Ｎｂとすることができ、これは、ＥＢＣコーティング内の層として使用するとき、相許容度およびＣＴＥをより良く整合させることができる。
【００４０】
前述のように、ＣＭＡＳと最小限の反応しかなく、ＣＭＡＳと反応した後には、（例えば、耐エロージョン性のために）硬度が高くなる材料となるように、化学式１〜７のいずれかの化合物をコーティングシステム１０６のＥＢＣ１０８の層に含めることができる。したがって、化学式１〜７のいずれかの化合物の材料を、ＥＢＣ層の他の材料とともにＥＢＣの層内に含めることができる、またはこれらの化合物を使用してＥＢＣ１０８内に別個の層を形成することができる。一実施形態では、ＥＢＣ１０８の層は、化学式１〜７のいずれかの化合物から形成され、その厚さは、約１μｍ〜約１ｍｍ（例えば、１μｍ〜約１００μｍ）とすることができる。
【００４１】
一実施形態では、化学式１〜７のいずれかの化合物を、コーティングシステム１０６のＥＢＣ１０８の最外層に含めることができ、その結果、この化合物は下にあるＥＢＣ層および基材１０２を保護する助けとなることができる。基材１０２は、ケイ素系の非酸化セラミックマトリックス複合材などのセラミックマトリックス複合材（「ＣＭＣ」）材料から形成することができる。「ＣＭＣ」は、本明細書で使用するとき、ケイ素含有または酸化物−酸化物マトリックス、および補強材料を指す。「モノリシックセラミック」は、本明細書で使用するとき、繊維補強を伴わない材料（例えば、マトリックス材料のみを有する材料）を指す。本明細書では、ＣＭＣおよびモノリシックセラミックは、「セラミック」と総称する。
【００４２】
本明細書で使用することが許容されるＣＭＣのいくつかの例としては、限定するものではないが、炭化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ炭化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、およびそれらの混合物などの非酸化物ケイ素系の材料を含むマトリックスおよび補強繊維を有する材料を含むことができる。例としては、限定するものではないが、炭化ケイ素マトリックスおよび炭化ケイ素繊維を有するＣＭＣ、窒化ケイ素マトリックスおよび炭化ケイ素繊維を有するＣＭＣ、および炭化ケイ素／窒化ケイ素マトリックス混合物および炭化ケイ素繊維を有するＣＭＣが含まれる。さらに、ＣＭＣは、酸化セラミックからなるマトリックスおよび補強繊維を有することができる。詳細には、酸化物−酸化物ＣＭＣは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、アルミノケイ酸塩、およびそれらの混合物などの酸化物系材料を含むマトリックスおよび補強繊維からなることができる。アルミノケイ酸塩として、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３２ＳｉＯ２）およびガラス質アルミノケイ酸塩などの結晶質材料が含まれる。
【００４３】
比較的厚いまたは薄いＥＢＣ層として使用するために特に適した化合物は、下にあるＣＭＣ基材と特に近い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有することができる。例えば、アルミニウム含有タンタル酸ハフニウムは、ＣＭＣ基材と比較的近いＣＴＥを有する特に適した化合物とすることができる。例えば、アルミニウム含有タンタル酸ハフニウムは次の化学式とすることができる。
Ａｌ１−ｘ−ｙＡ’ｘＡ”ｙＨｆＴａＯ６  （化学式８）
ここで、Ａ’はＥｒ、Ｓｍ、またはこれらの混合物、ｘは約０．３〜約０．４５、Ａ”はＩｎ、Ｇａ、またはこれらの混合物、ｙは約０．１５〜約０．３５、（ｘ＋ｙ）は、Ａｌが約０．３〜約０．５存在するように約０．５〜約０．７である。特定の実施形態では、Ａ’はＥｒまたはＳｍのどちらか、ならびに／あるいは、Ａ”はＩｎまたはＧａのどちらかである。化学式８の化合物はまた、（化学式１を参照して）Ａが２つの他の元素（化学式８のＡ’およびＡ”）と組み合わさったＡｌを含み、ｂが０、ＺがＨｆ、ｄが０、ＭがＴａの場合、化学式１から参照することができる。
【００４４】
比較的薄いＥＢＣ層（例えば、約１００μｍ以下の厚さ）として使用するために特に適した化合物は、下にあるＣＭＣ基材の熱膨張係数（ＣＴＥ）に近いが、ＣＴＥの整合関係の範囲内にはないＣＴＥを有することができる。例えば、エルビウム含有タンタル酸ハフニウムはこのようなＥＢＣ層に対して特に適した化合物とすることができ、これは次の化学式とすることができる。
Ａｌ１−ｘ−ｙＥｒｘＧａｙＨｆＴａＯ６  （化学式９）
ここで、ｘは約０．４〜約０．６、ｙは０〜約０．４、（ｘ＋ｙ）は、Ａｌが約０．１５〜約０．５存在するように約０．５〜約０．８５である。化学式９の化合物はまた、（化学式１を参照して）Ａが、Ｅｒ、Ａｌ、およびＧａが組み合わさったものを含み、ｂが０、ＺがＨｆ、ｄが０、ＭがＴａの場合、化学式１から参照することができる。
【００４５】
図示のように、ボンドコーティング１０４は、基材１０２とＥＢＣ１０８との間で基材１０２の表面１０３上にオプションとして配置される。ボンドコーティング１０４は、それがあるときには、ケイ素またはケイ素系材料（例えば、ケイ化物など）を含む。概して、ボンドコーティング１０４は比較的薄く、例えば、約２５マイクロメータ（μｍ）〜約２７５μｍ、約２５μｍ〜約１５０μｍ（例えば、約２５μｍ〜約１００μｍ）の厚さである。
【００４６】
図２は、構成部品１００が酸素に曝されている間（例えば、製造中および／または使用中）、ケイ素系ボンドコーティング１０４の表面上に形成することがある、酸化ケイ素の層などの熱成長酸化物（「ＴＧＯ」：ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｇｒｏｗｎ  ｏｘｉｄｅ）層１０５（ときどき、「酸化ケイ素スケール」または「シリカスケール」と呼ばれる）を示す。
【００４７】
図１のコーティングされた構成部品１００は、ガスタービンエンジン内にある構成部品、例えば、燃焼器構成部品、タービンブレード、シュラウド、ノズル、ヒートシールド、およびベーンなどの高温環境にある構成部品として使用するために特に適している。特に、タービン構成部品は、ガスタービンの高温ガス流路内に配置されたＣＭＣ構成部品とすることができ、その結果、コーティングシステム１０６は、高温ガス流路に曝されているとき、下にある基材１０２に対して環境バリアを形成して、ガスタービン内の構成部品１００を保護する。
【００４８】
図３は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図である。より詳細には、図３の実施形態では、ガスタービンエンジンは、本明細書では「ターボファンエンジン１０」と呼ぶ高バイパスターボファンジェットエンジン１０である。図３に示すように、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（参考のために示した長手方向の中心線１２に平行に延在する）、および半径方向Ｒを定める。一般に、ターボファン１０は、ファンセクション１４、およびファンセクション１４の下流に配置されたコアタービンエンジン１６を含む。ターボファンエンジン１０を参照して下記で説明するが、本開示は、産業用および舶用ガスタービンエンジン、ならびに補助動力装置を含むターボジェット、ターボプロップ、およびターボシャフトガスタービンエンジンを含むターボ機械全般に適用可能である。
【００４９】
図示の例示的なコアタービンエンジン１６は一般に、環状入口２０を画定する実質的に管状の外側ケーシング１８を含む。外側ケーシング１８内には、直列流れ関係で、ブースタまたは低圧（ＬＰ：ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２２および高圧（ＨＰ：ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２４を含む圧縮機セクション、燃焼セクション２６、高圧（ＨＰ）タービン２８および低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービンセクション、ならびにジェット排気ノズルセクション３２が収まっている。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動接続する。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動接続する。
【００５０】
図示の実施形態では、ファンセクション１４は可変ピッチファン３８を含み、可変ピッチファン３８は、間隔を置くようにディスク４２に結合された複数のファンブレード４０を有する。図示のように、ファンブレード４０は、半径方向Ｒに概ね沿ってディスク４２から外向きに延在する。ファンブレード４０が、ファンブレード４０のピッチを同時にまとめて変えるように構成された適切な作動部材４４に動作可能に結合されることによって、各ファンブレード４０はディスク４２に対してピッチ軸Ｐの周りを回転することができる。ファンブレード４０、ディスク４２、および作動部材４４は、オプションの動力歯車装置４６を通るＬＰシャフト３６によって、長手方向軸１２の周りを一緒に回転することができる。動力歯車装置４６は、ＬＰシャフト３６の回転速度をより効率的なファン回転速度に落とすために複数の歯車を含む。
【００５１】
図３の例示的な実施形態をさらに参照すると、ディスク４２は、空気流が複数のファンブレード４０を通りやすくなるような空気力学的な形状にされた回転可能な前面ナセル４８によって覆われる。さらに、例示的なファンセクション１４は、ファン３８および／またはコアタービンエンジン１６の少なくとも一部分を周方向に取り囲む環状のファンケーシングまたは外側ナセル５０を含む。ナセル５０は、周方向に離間した複数の出口案内翼５２によって、コアタービンエンジン１６に対して支持されるように構成することができることを認識すべきである。さらに、ナセル５０の下流セクション５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分を覆って延在して、それらの間にバイパス空気流通路５６を画定することができる。
【００５２】
ターボファンエンジン１０の作動中、ある量の空気５８が、ナセル５０および／またはファンセクション１４の関連する入口６０を通ってターボファン１０に入る。その量の空気５８がファンブレード４０を通りすぎると、矢印６２で示した空気５８の第１の部分は、バイパス空気流通路５６内に向けられ、または送られ、矢印６４で示した空気５８の第２の部分は、ＬＰ圧縮機２２内に向けられ、または送られる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４との比は一般にバイパス比として知られている。次いで、空気の第２の部分６４の圧力は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼セクション２６内に送られると上昇し、そこで燃料と混合されて燃焼して燃焼ガス６６を供給する。
【００５３】
燃焼ガス６６はＨＰタービン２８を通るように送られ、そこで、燃焼ガス６６からの熱エネルギーおよび／または運動エネルギーの一部分が、外側ケーシング１８に結合されたＨＰタービンステータベーン６８と、ＨＰシャフトまたはスプール３４に結合されたＨＰタービンロータブレード７０との連続した段によって取り出され、したがって、ＨＰシャフトまたはスプール３４を回転させ、それによって、ＨＰ圧縮機２４の作動が維持される。次いで、燃焼ガス６６はＬＰタービン３０を通るように送られ、そこで、燃焼ガス６６から、熱エネルギーおよび運動エネルギーの第２の部分が、外側ケーシング１８に結合されたＬＰタービンステータベーン７２と、ＬＰシャフトまたはスプール３６に結合されたＬＰタービンロータブレード７４との連続した段によって取り出され、したがって、ＬＰシャフトまたはスプール３６を回転させ、それによって、ＬＰ圧縮機２２の作動および／またはファン３８の回転が維持される。
【００５４】
続いて、燃焼ガス６６は、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズルセクション３２を通るように送られて推進力を与える。同時に、空気の第１の部分６２がバイパス空気流通路５６を通るように送られると、空気の第１の部分６２の圧力が実質的に上昇し、それから、ターボファン１０のファンノズル排気セクション７６から排出されてこれもまた推進力を与える。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、およびジェット排気ノズルセクション３２は、コアタービンエンジン１６を通るように燃焼ガス６６を送るための高温ガス通路７８を少なくとも部分的に画定する。
【実施例１】
【００５５】
表１に示す化学式にしたがって作られた、化学式８によるアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
【００５６】
これらのアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム化合物のそれぞれは、ＣＭＣ基材のＣＴＥに近いＣＴＥを有しており、これらの化合物をＥＢＣコーティングシステムの層として使用するために特に適切にしている。
【００５７】
【表１】
2019048762.tif 000003
【実施例２】
【００５８】
表２に示す化学式にしたがって作られた、化学式９によるアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
【００５９】
これらのアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム化合物のそれぞれのＣＴＥは、ＣＭＣ基材のＣＴＥに特に近いわけではないが、それでもＥＢＣコーティングシステムの薄い層として使用するためには適していた。
【００６０】
【表２】
2019048762.tif 000004
本明細書では、最良の態様を含む例示的な実施形態を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【００６１】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
化学式が
ＡｘＢｂＬｎ１−ｘ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６
である化合物であって、
ＡがＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、
ｘが約０．０１〜約０．９９、
ｂが０〜約０．５で、Ｌｎが前記化合物内に存在するように１−ｘ−ｂが０〜約０．９９、
ＬｎがＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎは組成に関してＡとは異なり、
ｔが０〜約０．９９、
ＤがＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、
ｄが０〜約０．５、
ｔとｄの合計が、Ｈｆが前記化合物内に存在するように１より小さく、
ＭがＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物
である、化合物。
［実施態様２］
ｂが０、ｘが約０．５〜約０．９である、実施態様１に記載の化合物。
［実施態様３］
ｂが０より大きく約０．５までの値、ｘが約０．０５〜約０．９で、ｘとｂの合計が１より小さい、実施態様１に記載の化合物。
［実施態様４］
ｂが０、ｔが０である、実施態様１に記載の化合物。
［実施態様５］
ｂが０、ｄが０である、実施態様１に記載の化合物。
［実施態様６］
ｂが０、ｔが０、ｄが０である、実施態様１に記載の化合物。
［実施態様７］
ＭがＴａである、実施態様６に記載の化合物。
［実施態様８］
ＡがＡｌを含み、その結果、化学式が
ＡｌｘＡ’ａＢｂＬｎ１−ｘ−ａ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６
である化合物であって、
ｘが、Ａｌが前記化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、
Ａ’がＧａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｂｉ、またはこれらの混合物、
ａが０〜約０．９９、
ｂが０〜約０．５で、Ｌｎが前記化合物内に存在するように１−ｘ−ａ−ｂが０〜約０．９９、
ＬｎがＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎは組成に関してＡとは異なり、
ｔが０〜約０．９９、
ＤがＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、
ｄが０〜約０．５、
ｔとｄの合計が、Ｈｆが前記化合物内に存在するように１より小さく、
ＭがＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物
である、実施態様１に記載の化合物。
［実施態様９］
化学式が
ＡｌｘＧａｙＢｂＬｎ１−ｘ−ｙ−ｂＨｆ１−ｔ−ｄＴｉｔＤｄＭＯ６
である化合物であって、
ｘが、Ａｌが前記化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、
ｙが、Ｇａが前記化合物内に存在するように約０．０１〜約０．９９、
ｂが０〜約０．５で、Ｌｎが前記化合物内に存在するように１−ｘ−ａ−ｂが０〜約０．９９、
ＬｎがＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、またはこれらの混合物で、Ｌｎが組成に関してＡとは異なり、
ｔが０〜約０．９９、
ＤがＺｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、またはこれらの混合物、
ｄが０〜約０．５、
ｔとｄの合計が、Ｈｆが前記化合物内に存在するように１より小さく、
ＭがＴａ、Ｎｂ、またはこれらの混合物
である、実施態様１に記載の化合物。
［実施態様１０］
ＬｎがＥｒ、Ｙ、Ｈｏ、またはこれらの混合物である、実施態様１におけるようなコーティングシステム（１０６）。
［実施態様１１］
ｔが０、ｄが０より大きく約０．２５までの値である、実施態様１に記載の化合物。
［実施態様１２］
化学式が
Ａｌ１−ｘ−ｙＡ’ｘＡ”ｙＨｆＴａＯ６
であるアルミニウム含有タンタル酸ハフニウムであって、
Ａ’がＥｒ、Ｓｍ、またはこれらの混合物、
ｘが約０．３〜約０．４５、
Ａ”がＩｎ、Ｇａ、またはこれらの混合物、
ｙが約０．１５〜約０．３５、
（ｘ＋ｙ）が約０．５〜約０．７
である、アルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
［実施態様１３］
Ａ’がＥｒまたはＳｍ、Ａ”がＩｎまたはＧａである、実施態様１２に記載のアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
［実施態様１４］
化学式がＥｒ０．３３Ａｌ０．３７Ｉｎ０．３ＨｆＴａＯ６である実施態様１２に記載のアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
［実施態様１５］
化学式がＳｍ０．４３Ａｌ０．４Ｇａ０．１７ＨｆＴａＯ６である実施態様１２に記載のアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
［実施態様１６］
化学式がＳｍ０．２９Ａｌ０．４２Ｉｎ０．２９ＨｆＴａＯ６である実施態様１２に記載のアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
［実施態様１７］
化学式がＳｍ０．３６Ａｌ０．４７Ｉｎ０．１７ＨｆＴａＯ６である実施態様１２に記載のアルミニウム含有タンタル酸ハフニウム。
［実施態様１８］
化学式が
Ａｌ１−ｘ−ｙＥｒｘＧａｙＨｆＴａＯ６
であるアルミニウムおよびエルビウム含有タンタル酸ハフニウムであって、
ｘが約０．４〜約０．６、
ｙが０〜約０．４、
（ｘ＋ｙ）が約０．５〜約０．８５
である、アルミニウムおよびエルビウム含有タンタル酸ハフニウム。
［実施態様１９］
化学式がＥｒ０．４８Ａｌ０．２Ｇａ０．３２ＨｆＴａＯ６である実施態様１８に記載のアルミニウムおよびエルビウム含有タンタル酸ハフニウム。
［実施態様２０］
化学式がＥｒ０．５５７Ａｌ０．４４３ＨｆＴａＯ６である実施態様１８に記載のアルミニウムおよびエルビウム含有タンタル酸ハフニウム。
【符号の説明】
【００６２】
１０  ターボファンエンジン
１２  長手方向の中心線
１４  ファンセクション
１６  コアタービンエンジン
１８  外側ケーシング
２０  環状入口
２２  低圧（ＬＰ）圧縮機
２４  高圧（ＨＰ）圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  高圧（ＨＰ）タービン
３０  低圧（ＬＰ）タービン
３２  ジェット排気ノズルセクション
３４  高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール
３６  低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール
３８  ファン
４０  ファンブレード
４２  ディスク
４４  作動部材
４６  動力歯車装置
４８  前面ナセル
５０  外側ナセル
５２  出口案内翼
５４  下流セクション
５６  バイパス空気流通路
５８  空気
６０  入口
６２  空気の第１の部分
６４  空気の第２の部分
６６  燃焼ガス
６８  ＨＰタービンステータベーン
７０  ＨＰタービンロータブレード
７２  ＬＰタービンステータベーン
７４  ＬＰタービンロータブレード
７６  ファンノズル排気セクション
７８  高温ガス通路
１００  構成部品
１０２  基材
１０３  表面
１０４  ボンドコーティング
１０５  熱成長酸化物層
１０６  コーティングシステム
１０８  ＥＢＣ
１１０  層
Ａ  軸方向
Ｒ  半径方向
【図１】
2019048762.tif 000005
【図２】
2019048762.tif 000006
【図３】
2019048762.tif 000007
【外国語明細書】
2019048762000001.pdf