(57)【要約】  セラミックマトリクス複合材の上のドープされた希土類ジシリケート層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物が提供される。ドープされた希土類ジシリケートは、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含む。ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。
2016515088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドープされた希土類ジシリケート層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記セラミックマトリクス複合材の上に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートである、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項２】
前記ドーパントが約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３】
前記ドーパントが約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４】
希土類ジシリケート層、希土類モノシリケート層、希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層を含む二重層被覆、並びに希土類ジシリケート及び希土類モノシリケート層からなる群から選択される、最外トップコートを更に含み；前記希土類ジシリケートはＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；前記モノシリケートはＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７】
ドープされた希土類ジシリケート層と；
シリコン被覆層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記シリコン被覆層の上に位置し；
前記シリコン被覆層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートである、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項８】
前記ドーパントが約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９】
前記ドーパントが約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１０】
希土類ジシリケート層、希土類モノシリケート層、希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層を含む二重層被覆、並びに希土類ジシリケート及び希土類モノシリケート層からなる群から選択される、最外トップコートを更に含み；前記希土類ジシリケートはＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；前記モノシリケートはＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１１】
前記ドープされた希土類ジシリケート層が約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１２】
前記ドープされた希土類ジシリケート層が約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１３】
カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と；
ドープされた希土類ジシリケート層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層の上に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、前記希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、アルカリ酸化物、Ａｌ２Ｏ３、及びＳｉＯ２を含み；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項１４】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、及びＨｆＳｉＯ４からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含む、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１５】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１６】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約１０質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１７】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項１４に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１８】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項１４に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１９】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２０】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２１】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記ドーパントは、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３である、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２２】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２３】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２４】
希土類ジシリケート層、希土類モノシリケート層、希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層を含む二重層被覆、並びに希土類ジシリケート及び希土類モノシリケート層からなる群から選択される、最外トップコートを更に含み；前記希土類ジシリケートはＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；前記モノシリケートはＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２５】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２６】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項１３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２７】
バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と；
ドープされた希土類ジシリケート層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層の上に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートである、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項２８】
前記ドーパントは、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項２７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項２９】
前記ドーパントは、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項２７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３０】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項２７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３１】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項２７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３２】
バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と；
ドープされた希土類ジシリケート層と；
シリコン被覆層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層の上に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と前記シリコン被覆層との間に位置し；
前記シリコン被覆層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートである、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項３３】
前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項３２に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３４】
前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項３２に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３５】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項３２に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３６】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項３２に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３７】
バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と；
カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と；
ドープされた希土類ジシリケート層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の上に位置し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と前記ドープされた希土類ジシリケート層との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、前記希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、アルカリ酸化物、Ａｌ２Ｏ３、及びＳｉＯ２を含み；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項３８】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、及びＨｆＳｉＯ４からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含む、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項３９】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４０】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約１０質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４１】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項３８に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４２】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項３８に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４３】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４４】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４５】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４６】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４７】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４８】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項４９】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項３７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５０】
バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と；
カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と；
ドープされた希土類ジシリケート層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層の上に位置し；
前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と前記ドープされた希土類ジシリケート層との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、前記希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、アルカリ酸化物、Ａｌ２Ｏ３、及びＳｉＯ２を含み；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、これが含むドーパントを含み；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項５１】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、及びＨｆＳｉＯ４からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含む、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５２】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５３】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約１０質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５４】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項５１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５５】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項５１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５６】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５７】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５８】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項５９】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６０】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６１】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６２】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項５０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６３】
カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と；
ドープされた希土類ジシリケート層と；
シリコン被覆層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層の上に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と前記シリコン被覆層との間に位置し；
前記シリコン被覆層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、前記希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、アルカリ酸化物、Ａｌ２Ｏ３、及びＳｉＯ２を含み；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項６４】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、及びＨｆＳｉＯ４からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含む、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６５】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６６】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約１０質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６７】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項６４に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６８】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項６４に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項６９】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７０】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７１】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７２】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７３】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７４】
希土類ジシリケート層、希土類モノシリケート層、希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層を含む二重層被覆、並びに希土類ジシリケート及び希土類モノシリケート層からなる群から選択される、最外トップコートを更に含み；
前記希土類ジシリケートはＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記モノシリケートはＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである、
請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７５】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７６】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項６３に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７７】
バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と；
カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と；
ドープされた希土類ジシリケート層と；
シリコン被覆層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の上に位置し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される酸化物を含み；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と前記ドープされた希土類ジシリケート層との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と前記シリコン被覆層との間に位置し；
前記シリコン被覆層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、前記希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２であるドーパントを含み；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項７８】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、及びＨｆＳｉＯ４からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含む、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項７９】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８０】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約１０質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８１】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項７８に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８２】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項７８に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８３】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８４】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８５】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８６】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８７】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８８】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項８９】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項７７に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９０】
バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と；
カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と；
ドープされた希土類ジシリケート層と；
シリコン被覆層と；
を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物であって、
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層の上に位置し；
前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層と前記ドープされた希土類ジシリケート層との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、前記バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層と前記シリコン被覆層との間に位置し；
前記シリコン被覆層は、前記ドープされた希土類ジシリケート層と前記セラミックマトリクス複合材との間に位置し；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される酸化物を含み；
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ酸化物であるドーパントを含み；
前記ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、前記ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、前記希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２であるドーパントを含み；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し；
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である、
環境バリアコーティング組成物。
【請求項９１】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、及びＨｆＳｉＯ４からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含む、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９２】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９３】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在し、前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の前記ＳｉＯ２は、約１０質量％〜約２０質量％の量で存在する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９４】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項９１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９５】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の前記酸化物は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項９１に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９６】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９７】
前記カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９８】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項９９】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１００】
前記ドープされた希土類ジシリケート層中の前記アルカリ酸化物は、約０．１質量％〜約１質量％の量で存在する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１０１】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【請求項１０２】
前記ドープされた希土類ジシリケート層は、約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有する、請求項９０に記載の環境バリアコーティング組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
《関連出願》
本出願は、２０１３年３月５日に出願された米国仮特許出願番号６１／７７２，６６１、タイトル「Long Life Low Cost Environmental Barrier Coating For Ceramic Matrix Composites」に関連し、優先権を主張する。この仮出願に開示されている発明主題は、その全体として本出願に明確に取り入れられる。
【０００２】
《技術分野》
本開示は、一般に環境バリアコーティングに関し、より具体的には、高温機械系、例えばガスタービンエンジンに使用される、セラミックマトリクス複合材のための、長寿命、低コストなバリアコーティングに関する。
【背景技術】
【０００３】
《背景技術》
ガスタービンエンジン、例えば航空機エンジンは、厳しい環境で動作する。例えば、高圧タービンブレード及び高圧タービン翼は、約１０００℃、短期ピーク１１００℃もの高い金属表面温度を経験する高温気体に暴露される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）部品は、ガスタービンエンジンを、超合金部品を有する現行のエンジンよりも非常に高い温度で動作可能にする、優れた高温機械的、物理的、及び化学的特性を有する。しかしながら、ＣＭＣ部品の問題としては、燃焼環境における環境耐久性に欠けることである。水蒸気、燃焼反応生成物は、炭化ケイ素／炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）ＣＭＣ上の保護シリカスケール、又はオキシド／オキシドＣＭＣ内のアルミナマトリクスと反応して、気体状の反応生成物、例えば、それぞれＳｉ（ＯＨ）４、及びＡｌ（ＯＨ）３を形成する。高圧、高気体速度のガスタービン環境において、この反応は、ＣＭＣの表面損耗につながることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）のための、長寿命、低コストな環境バリアコーティング（ＥＢＣ）の実施形態を含む。本開示の実施例は、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を提供する。コーティングは、ドープされた希土類ジシリケート層、及びセラミックマトリクス複合材を含む。ドープされた希土類ジシリケート層は、セラミックマトリクス複合材の上に位置し、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含む。ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。更に、ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含み、ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在する。ドープされた希土類ジシリケート層の残部は、ジシリケートである。
【０００６】
本明細書に開示される上記及び他の実施形態において、環境バリアコーティング組成物は、更に以下を含んでもよい：約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３であるドーパント；約０．５質量％〜約１質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３であるドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ酸化物であるドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ土類酸化物であるドーパント；希土類ジシリケート層、希土類モノシリケート層、希土類ジシリケート層上の希土類モノシリケート層を含む二重層被覆、並びに希土類ジシリケート及び希土類モノシリケート層からなる群から選択される最外トップコート；ここで、希土類ジシリケートはＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；モノシリケートはＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである；約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層；約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層。
【０００７】
他の実施形態は、ドープされた希土類ジシリケート層、セラミックマトリクス複合材、及びシリコン被覆層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。ドープされた希土類ジシリケート層は、シリコン被覆層の上に位置する。シリコン被覆層は、ドープされた希土類ジシリケート層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。更に、ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含む。最後に、ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、残部はジシリケートである。
【０００８】
他の実施形態は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層、及びドープされた希土類ジシリケート層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、ドープされた希土類ジシリケート層の上に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。ドープされた希土類ジシリケート層は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在する、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含む。ドープされた希土類ジシリケート層の残部は、ジシリケートである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有する。ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を含むドーパントを含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中のＡｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、ＳｉＯ２は約５質量％〜約２５質量％の量で存在する。残部は希土類酸化物である。
【０００９】
本明細書に開示される上記及び他の実施形態において、環境バリアコーティング組成物は、更に以下を含んでもよい：Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＳｉＯ４、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含むカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中に、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３、及び約５質量％〜約２０質量％の量で存在するＳｉＯ２；カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中に、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３、及び約１０質量％〜約２０質量％の量で存在するＳｉＯ２；約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の酸化物；約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の酸化物；約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有するカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有するカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．５質量％〜約１質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ酸化物である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ土類酸化物である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；希土類ジシリケート層、希土類モノシリケート層、希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層を含む二重層被覆、並びに希土類ジシリケート及び希土類モノシリケート層からなる群から選択される、最外トップコート；ここで、希土類ジシリケートはＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；モノシリケートはＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである；約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層；約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層。
【００１０】
他の実施形態は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層、及びドープされた希土類ジシリケート層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、ドープされた希土類ジシリケート層の上に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つであり、約０．１質量％〜５質量％の量で存在するドーパントを含み、ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートである；約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３であるドーパント；約０．５質量％〜約１質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３であるドーパント；０．１質量％〜１質量％の量で存在するアルカリ酸化物であるドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ土類酸化物であるドーパント；約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層；約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層。
【００１１】
他の実施形態は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層、ドープされた希土類ジシリケート層、及びシリコン被覆層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、ドープされた希土類ジシリケート層の上に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層とシリコン被覆層との間に位置する。シリコン被覆層は、ドープされた希土類ジシリケート層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含む。ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、残部はジシリケートである。
【００１２】
他の実施形態は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層、及びドープされた希土類ジシリケート層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の上に位置する。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層とドープされた希土類ジシリケート層との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含む。ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、残部はジシリケートである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を含むドーパントを含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中のＡｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在する。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中のＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である。
【００１３】
本明細書に開示される上記及び他の実施形態において、環境バリアコーティング組成物は、更に以下を含んでもよい：Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＳｉＯ４、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含むカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３、及び約５質量％〜約２０質量％の量で存在するＳｉＯ２；カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３、及び約１０質量％〜約２０質量％の量で存在するＳｉＯ２；約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の酸化物；約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の酸化物；約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有するカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有するカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．５質量％〜約１質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ酸化物である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ土類酸化物である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層；約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層。
【００１４】
他の実施形態は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層、及びドープされた希土類ジシリケート層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層の上に位置する。バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層とドープされた希土類ジシリケート層との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含む。ドーパントは、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、残部はジシリケートである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を含むドーパントを含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中、Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、ここで、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中のＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である。
【００１５】
他の実施形態は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層、ドープされた希土類ジシリケート層、及びシリコン被覆層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、ドープされた希土類ジシリケート層の上に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層とシリコン被覆層との間に位置する。シリコン被覆層は、ドープされた希土類ジシリケート層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含む。ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を含むドーパントを含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中、Ａｌ２Ｏ３は約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、ＳｉＯ２は約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である。
【００１６】
本明細書に開示される上記及び他の実施形態において、環境バリアコーティング組成物は、更に以下を含んでもよい：Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＳｉＯ４、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物を更に含むカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の、約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３、及び約５質量％〜約２０質量％の量で存在するＳｉＯ２；カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の、約０．５質量％〜約１質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３、及び約１０質量％〜約２０質量％の量で存在するＳｉＯ２；約０．１質量％〜約３質量％の量で存在する、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の酸化物；約０．５質量％〜約１質量％の量で存在する、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中の酸化物；約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有するカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有するカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層；約０．５質量％〜約３質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３を有する、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．５質量％〜約１質量％の量で存在するＡｌ２Ｏ３である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ酸化物である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；約０．１質量％〜約１質量％の量で存在するアルカリ土類酸化物である、ドープされた希土類ジシリケート層中のドーパント；希土類ジシリケート層、希土類モノシリケート層、希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層を含む二重層被覆、希土類ジシリケート及び希土類モノシリケート層からなる群から選択される、最外トップコート；ここで、希土類ジシリケートはＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つであり；モノシリケートはＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである；約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層；約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有するドープされた希土類ジシリケート層。
【００１７】
他の実施形態は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層、ドープされた希土類ジシリケート層、及びシリコン被覆層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の上に位置する。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層とドープされた希土類ジシリケート層との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層とシリコン被覆層との間に位置する。シリコン被覆層は、ドープされた希土類ジシリケート層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含む。ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を含むドーパントを含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中、Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在する。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中のＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である。
【００１８】
他の実施形態は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層、ドープされた希土類ジシリケート層、及びシリコン被覆層を含む、セラミックマトリクス複合材のための環境バリアコーティング組成物を含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層の上に位置する。バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層は、カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層とドープされた希土類ジシリケート層との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、バリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層とシリコン被覆層との間に位置する。シリコン被覆層は、ドープされた希土類ジシリケート層とセラミックマトリクス複合材との間に位置する。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有するジシリケートを含み、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。ドープされた希土類ジシリケート層は、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物からなる群から選択される少なくとも１つのドーパントを含む。ドーパントは約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、ドープされた希土類ジシリケート層の残部はジシリケートである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含み、希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムからなる群から選択される少なくとも一つである。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層は、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を含むドーパントを含む。カルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層中、Ａｌ２Ｏ３は、約０．１質量％〜約５質量％の量で存在し、ＳｉＯ２は、約５質量％〜約２５質量％の量で存在し、残部は希土類酸化物である。
【００１９】
環境バリアコーティングの更なる特徴及び利点は、現在認められる環境バリアコーティングの最良の実施モードを例示する以下の詳細な説明を考慮することにより、当業者にとって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本開示は、単に非限定的な例として提供される添付の図面に関して、以下に記載する。
【００２１】
【図１】図１は、ドープされた希土類ジシリケート層で被覆された、セラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００２２】
【図２】図２は、シリコン結合被覆層の上のドープされた希土類ジシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００２３】
【図３】図３は、ドープされた希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート及びジシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００２４】
【図４】図４は、シリコン結合被覆の上のドープされた希土類ジシリケート層の上の希土類ジシリケート及びモノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００２５】
【図５】図５は、ドープされた希土類ジシリケート層の上の希土類ジシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００２６】
【図６】図６は、シリコン結合被覆の上のドープされた希土類ジシリケート層の上の希土類ジシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００２７】
【図７】図７は、ドープされた希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００２８】
【図８】図８は、シリコン結合被覆の上のドープされた希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００２９】
【図９】図９は、ドープされた希土類ジシリケート層の上の希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３０】
【図１０】図１０は、シリコン結合被覆の上のドープされた希土類ジシリケート層の上の希土類ジシリケート層の上の希土類モノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３１】
【図１１】図１１は、ドープされた希土類ジシリケート層の上のカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層を有する、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３２】
【図１２】図１２は、シリコン結合被覆層の上のドープされた希土類ジシリケート層の上のカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３３】
【図１３】図１３は、ドープされた希土類ジシリケート層の上のバリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３４】
【図１４】図１４は、シリコン結合被覆の上のドープされた希土類ジシリケート層の上のバリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３５】
【図１５】図１５は、ドープされた希土類ジシリケート層の上のカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の上のバリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３６】
【図１６】図１６は、ドープされた希土類ジシリケート層の上のバリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層の上のカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３７】
【図１７】図１７は、シリコン結合被覆の上のドープされた希土類ジシリケート層の上のバリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層の上のカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３８】
【図１８】図１８は、シリコン結合被覆の上のドープされた希土類ジシリケート層の上のカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性層の上のバリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層で被覆された、他のセラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００３９】
【図１９】図１９は、例示的な、シリコン結合被覆の上のドープされた希土類ジシリケート層の上のバリウム−ストロンチウム−アルミノシリケートで覆われた、例示的な三次元表面セラミックマトリクス複合材料の断面図である。
【００４０】
対応する参照符号は、いくつかの図にわたって対応する部分を示す。本明細書において提示する例は、環境バリアコーティングの実施形態を説明するものであり、そのような例は、いかなる態様でも本開示の範囲を制限するものとして解釈されない。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本開示は、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）のための、低コスト、長寿命な環境バリアコーティング（ＥＢＣ）に関する。ドープされた希土類ジシリケート層又は結合被覆は、希土類ジシリケート（すなわち、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７、ここで、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムの少なくとも１つである）の少なくとも１つを含み、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物の少なくとも一つによってドープされている。この被覆は、シリコン結合被覆層の上に適用される。Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物の少なくとも一つによってドープすることは、化学的結合を提供することによって、ＥＢＣ−被覆されたＣＭＣ系の酸化寿命を改善する。シリコン結合被覆を、ドープされた希土類ジシリケート結合被覆とＣＭＣ基材との間に適用して、結合を更に改善してもよい。
【００４２】
一実施形態は、図１に示すように、ＣＭＣ層６の上のドープされた希土類ジシリケート層４を含む、長寿命、低コストな環境的バリア被覆系２を含む。一実施形態において、希土類元素はイッテルビウム（Ｙｂ）であってもよい。しかしながら、他の希土類元素、例えばルテチウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムが含まれていてもよいことが理解される。
【００４３】
ドープされた希土類ジシリケート層４の厚みは最低限に保ってもよく、すなわち、ＣＭＣ層６の連続的被覆を形成するのに十分な程度−プラズマ溶射被覆で１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）、及び電子ビーム、物理蒸着（ＥＢ−ＰＶＤ）、又は直接蒸着（ＤＶＤ）で処理した被覆で約１ミル（２５．４μｍ）である。更なる実施形態において、希土類ジシリケート層４は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）の厚さを有してもよい。
【００４４】
例えば、ＣＭＣ基材は、以下の１つを含んでもよい：Ｓｉ含有セラミック、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、又は窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）；ＳｉＣ又はＳｉ３Ｎ４マトリクス、シリコン酸窒化物、及びシリコンアルミニウム酸窒化物；Ｓｉ含有金属合金、例えばモリブデン−シリコン合金（例えば、ＭｏＳｉ２）、及びニオブ−シリコン合金（例えばＮｂＳｉ２）；並びにオキシド−オキシドＣＭＣ。ＣＭＣは、セラミック繊維、ウィスカー、小片、及びチョップド繊維又は連続繊維によって強化されたマトリクスを更に含んでもよい。
【００４５】
ドーパントは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルカリ酸化物、又はアルカリ土類酸化物の少なくとも一つから選択してもよい。これらのドーパントは、０．１質量パーセント〜約５質量パーセントの量で存在してもよく、残部は希土類ジシリケートである。特定の実施形態において、ドーパントがアルミナであるとき、ドーパントは約０．５質量パーセント〜約３質量パーセントの量で存在してもよい。一実施形態において、アルミナの量は、約０．５質量パーセント〜約１質量パーセントであってもよい。ドーパントが例えばアルカリ酸化物であるとき、ドーパントは約０．１質量パーセント〜約１質量パーセントの量で存在してもよい。最後に、ドーパントがアルカリ土類酸化物であるとき、約０．１質量パーセント〜約１質量パーセントの量で存在してもよい。
【００４６】
更なる実施形態において、系２は、様々な希土類ジシリケート及びモノシリケート層の組合せを含むトップコートを含んでもよい（また、図３〜１０を参照）。希土類ジシリケート成分は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、希土類元素、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムから選択される。希土類モノシリケート成分は、ＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、希土類元素、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムから選択される。この層の機能は、ＥＢＣ系の温度性能を強化することである。ドープされた希土類ジシリケート層内のドーパントは、希土類シリケートの温度性能、例えば融点、及び水蒸気安定性を低下させる。
【００４７】
他の実施形態は、図２に示すように、シリコン層１０の上に位置するドープされた希土類ジシリケート層４を含むＣＭＣ材料６の上に位置する、環境バリアコーティング系８を含む。シリコン層１０は、ドープされた希土類ジシリケート層４とＣＭＣ材料６との間に位置することが理解される。ジシリケート層４の希土類元素は、図１の層４に関して記載した希土類元素と同様であってもよいことが更に理解される。さらに、Ａｌ２Ｏ３、アルカリ酸化物、及びアルカリ土類酸化物を含む、この例における層４のためのドーパントは、同様であってもよい。ドーパントは、前述の実施形態と同じ特徴を有してもよく、例えば、図１の層４に関して記載した質量パーセントと同じ質量パーセントを有してもよい。また、図３〜１０について述べたように、系８は、様々な希土類ジシリケート及びモノシリケートトップコートの組合せを含んでもよい。ドープされた希土類ジシリケート層の厚みは、前述のように、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）、又は約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）であってもよい。ドープされた希土類ジシリケート層は、ＳｉＯ２スケールをほとんど生じないことが理解される。厚いシリカスケールは、早期のＥＢＣ破砕をもたらす被覆応力を増加させることによって、ＥＢＣ寿命を低下させる。ドープされたジシリケートの下のシリカスケールの遅い成長は、より強い化学的結合に起因している。厚いシリカスケールは、次々にＥＢＣ破砕をもたらす高いＥＢＣ応力をもたらすと考えられる。９０％Ｈ２Ｏ−残部Ｏ２、２４００°Ｆ（１３１６℃）での、シリコン／ドープされたジシリケートＥＢＣの水蒸気−熱−サイクル寿命が、シリコン／ＹｂジシリケートＥＢＣ試験の寿命の４倍を越えたように、予備的ＥＢＣ水蒸気−熱−サイクル寿命試験は、この仮定をサポートしている。
【００４８】
ドープされた希土類ジシリケート層４の上の希土類ジシリケート及びモノシリケートトップコート１４によって被覆されたＣＭＣ材料６を含む、他の実施形態を図３に示す。同様に、図４に示すように、同じジシリケート及びモノシリケートトップコート１４を、ドープされた希土類ジシリケート層４、及びＣＭＣ材料６を全面的に被覆するシリコン結合被覆層１０の上に適用してもよい。前述のように、希土類ジシリケート及びモノシリケート層１４における希土類ジシリケートは、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムを含む希土類元素から選択されることが理解される。同様に、この層のモノシリケート成分は、ＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、同様の希土類元素から選択される。このトップコート１４は、本明細書に開示される他のあらゆる実施形態に適用してもよいことが理解される。層１４は、ＥＢＣ系の温度性能を強化する。ドープされた希土類ジシリケート層内のドーパントは、希土類シリケートの温度性能、例えば融点、及び水蒸気安定性を低下させる。
【００４９】
ドープされた希土類ジシリケート層４の上の希土類ジシリケートトップコート１５で被覆されたＣＭＣ材料６を含む、他の実施形態を図５に示す。希土類ジシリケート層１５は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の希土類ジシリケートの組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムを含む希土類元素から選択される。図６の実施形態は、シリコン結合被覆１０が、ドープされた希土類ジシリケート層４とＣＭＣ材料６との間に位置することを除き、図５の実施形態と同様である。
【００５０】
図７に示す実施形態は、ドープされた希土類ジシリケート層４の上に位置する希土類モノシリケート層１７を含む。希土類モノシリケート層１７は、ＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムを含む希土類元素から選択される。図８の実施形態は、シリコン結合被覆１０が、ドープされた希土類ジシリケート層４とＣＭＣ材料６との間に位置することを除き、図７に示した実施形態と同様である。
【００５１】
図９及び１０に示す実施形態は、ドープされた希土類ジシリケート層４の上に位置する希土類ジシリケート層１５の上に位置する希土類モノシリケート層１７を含む。他の実施形態のように、希土類モノシリケート層１７は、ＲＥ２ＳｉＯ５の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムを含む希土類元素から選択される。同様に、希土類ジシリケート層１５は、ＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムを含む希土類元素から選択される。図１０に示す実施形態では、シリコン結合被覆１０が、ドープされた希土類ジシリケート層４とＣＭＣ材料６との間に位置する。
【００５２】
本開示の他の実施例は、図１１に示すように、ドープされた希土類ジシリケート層４を覆うカルシウム−マグネシウムアルミノシリケート−耐性（ＣＭＡＳ−耐性）層２２で被覆されたＣＭＣ材料６を有するバリアコーティング系２０を含む。ＣＡＭＳ−耐性被覆は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含む。任意に、ＣＡＭＳ−耐性被覆は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＳｉＯ４、アルカリ酸化物、又はアルカリ土類酸化物の少なくとも一つを更に含んでもよい。ＣＡＭＳ−耐性被覆内の希土類酸化物は、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジミウム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムの少なくとも一つを含む。ドープされていないジシリケート層内に複数の孔が形成されることがあり、また、シリコン結合被覆と剥離することがあると理解される。複数の孔は、ＣＭＡＳ−希土類ジシリケート化学反応の結果である。剥離もまたＣＭＡＳ−希土類ジシリケート化学反応の結果である。両者がＣＭＡＳ分解の結果であるという事実を除き、孔形成と剥離との間に直接的な相関はない。
【００５３】
同様に、長寿命、低コストな環境バリアコーティングの他の実施形態は、図１２に示すように、ＣＭＣ材料６の上のシリコン結合被覆層１０を覆うドープされた希土類ジシリケート層４を覆うＣＡＭＳ−耐性被覆層２２を有する、系２４を含む。
【００５４】
ＣＡＭＳ−耐性層は、希土類酸化物、アルミナ、及びシリカを含んでもよく、ここで、希土類酸化物はＲＥ２Ｏ３の組成を有し、ＲＥは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジミウム、セリウム、ランタン、イットリウム、及びスカンジウムを含む希土類元素の群から選択される。ＣＡＭＳ−耐性層は、それ自身が、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を含むドーパントを含んでもよく、ここで、Ａｌ２Ｏ３は約０．１質量パーセント〜約５質量パーセントの量で存在し、ＳｉＯ２は約５質量パーセント〜約２５質量パーセントの量で存在する。Ａｌ２Ｏ３は、約０．５質量パーセント〜約３質量パーセントの範囲内で存在してもよく、ＳｉＯ２は、約５質量パーセント〜約２０質量パーセント、約０．５質量パーセント〜約１質量パーセント、又は約１０質量パーセント〜約２０質量パーセントの量でそれぞれ存在してもよいことが更に理解される。これらの量の残部は、希土類酸化物である。更なる実施形態において、ＣＡＭＳ層は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＳｉＯ４、アルカリ酸化物、又はアルカリ土類酸化物の群から少なくとも一つの酸化物を含んでもよい。他の実施形態において、酸化物は、約０．１質量パーセント〜約３質量パーセント、又は約０．５質量パーセント〜約１質量パーセントの量で存在してもよい。例えば、ＣＭＡＳ耐性層は、約０．５ミル（１２．７μｍ）〜約１０ミル（２５４．０μｍ）、又は約１ミル（２５．４μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）の厚さを有してもよい。これらのＣＡＭＳ−耐性の実施形態は、他の実施形態について議論した特徴と同じ特徴を有する、希土類ジシリケート及びモノシリケート層１４を含んでもよい。
【００５５】
図１３に示すように、本開示の他の実施例は、ＣＭＣ材料６を覆うドープされた希土類ジシリケート層４を覆うバリウム−ストロンチウム−アルミノシリケート層３２を有する、系３０を含む。ＢＳＡＳは、化学式１−ｘＢａＯ・ｘＳｒＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、０≦ｘ≧１を有する。
【００５６】
ムライト／ＢＳＡＳ  ＥＢＣと比較して、ドープされた希土類シリケート／ＢＳＡＳ  ＥＢＣは、プラズマ溶射のために基材を加熱する必要がないので、より著しく製造上好都合である。ムライト／ＢＳＡＳ  ＥＢＣは、相安定性のためＣＭＣ基材を１０００℃より高く加熱することを必要とする。基材を加熱しないことは、基材を加熱する装置、例えば高温炉を除去することによって、実質的なコスト削減にもつながる。また、希土類ジシリケート内のドーパントは、より長い酸化寿命につながるより強い化学的結合を促進するので、希土類シリケートＥＢＣ、及びムライト／ＢＳＡＳ  ＥＢＣと比較して、ドープされた希土類ジシリケート／ＢＳＡＳ  ＥＢＣは、より長い熱サイクル寿命を提供する。
【００５７】
他の実施形態において、図１４に示すように、系３４は、ＣＭＣ材料６を覆うシリコン結合被覆層１０を覆うドープされた希土類ジシリケート層４の上に位置するＢＳＡＳ層３２を含む。その他の実施形態に関して記載されているように、希土類元素、ドーパント、及びこれらの本明細書における特定の特徴を有するジシリケート層の組成物を、系３２及び系３４に適用してもよい。
【００５８】
本開示の他の実施形態は、図１５に示すように、ＣＭＣ材料６を覆うドープされた希土類ジシリケート層４を覆うＣＡＭＳ−耐性被覆２２を覆うＢＳＡＳ層３２を有する、系４０を含む。また、他の実施形態と同様に、ドープされた希土類ジシリケート層４の特徴、そのドーパント、組成、及びそれらの層の厚み、並びにＣＡＭＳ−耐性層に関して既に述べた特徴は、図１５に示すこれらの層にも適用してよい。同様の実施形態において、図１６に示すように、系４２は、ＣＭＣ材料６を覆うドープされた希土類ジシリケート層４を覆うＢＳＡＳ層３２を覆うＣＭＡＳ―耐性被覆２２を含む。
【００５９】
同様にして、図１７に示す系４４は、ＣＭＣ材料６を覆うシリコン結合被覆１０を覆うドープされた希土類ジシリケート層４を覆うＢＳＡＳ層３２を覆うＣＡＭＳ−耐性層２２を含む。また、ＣＡＭＳ−耐性層２２、ＢＳＡＳ層３２、ドープされた希土類ジシリケート層４、シリコン結合被覆層１０、及びＣＭＣ材料６の特徴は、他の実施形態に関して既に記載した特徴を含んでもよい。
【００６０】
図１８の実施形態において、系４６は、この場合、ＢＳＡＳ層３２が、ＣＭＣ材料６上のシリコン結合被覆層１０を覆うドープされた希土類ジシリケート層４を覆うＣＡＭＳ耐性被覆２２を覆っていることを除いて、系４２及び系４４に関して記載したものと同様である。
【００６１】
本明細書に記載されている実施形態の全ての範囲の一部として、ＣＭＣ材料６は、必ずしも平坦な被覆可能な表面を有する必要はない。これらの各実施形態は、例えば図１９に示す不規則な表面を有するＣＭＣ材料６にも適応するよう構成される。この特定の実施形態は、ドープされた希土類ジシリケート層４を覆うＢＳＡＳ層３２、及びシリコン結合被覆１０を含む、系３４を含む（また、図１４を参照）。また、この実施形態は、組成物、質量パーセント、厚み等を含む前述の実施形態によって記載されている層の各々の特徴を含んでもよく、すでに本明細書に示したように、このような３次元の表面に適用してもよい。更に、本明細書で用いるドープ及びドーパントとの用語は、組成物が均一な化学物質及び結晶構造を形成するという、従来の意味に適用する。
【００６２】
本開示は、特定の手段、材料、及び実施形態に関して記載したが、前述の記載から、当業者は本開示の本質的特徴を容易に確認することができ、以下の請求項に記載するように、本発明の精神と範囲から逸脱することなく様々な変更及び変形を行い、様々な使用及び特徴に適合させてもよい。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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