(57)【要約】  高クロム含有量で付加的にケイ素を含む公知の保護層は、使用中、炭素の影響でより脆くなる脆性相を形成する。本発明による保護層は、２４％から２６％のコバルト（Ｃｏ）、９％から１２％のアルミニウム（Ａｌ）、０．１％から０．７％のイットリウム（Ｙ）及び／又はスカンジウムと希土類元素とを含む群からの少なくとも１種の等価金属、１６％から２５％のクロム（Ｃｒ）、任意選択で１．０％から４．０％のレニウム、任意選択で０．１％から０．７％のリン、任意選択で０．２％から０．６％のケイ素、並びに残部を埋めるニッケルという組成を有する。
2012516388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の元素（ｗｔ％でのデータ）：
２４％〜２６％のコバルト（Ｃｏ）、
特に２５％、
１６％〜２５％のクロム（Ｃｒ）、
９％〜１２％のアルミニウム（Ａｌ）、
０．１％〜０．７％のイットリウム（Ｙ）及び／又は
スカンジウムと希土類元素とを含む群からの少なくとも１種の等価金属、
任意選択で、０．１％から０．７％のリン（Ｐ）、
特に、０．６％のリン、
任意選択で、０．１％から０．６％のケイ素（Ｓｉ）、
特に０．５％のケイ素、
任意選択で、１．０％から２．０％のレニウム（Ｒｅ）、
ニッケル、
特に残部を埋めるニッケル、
を含む合金。
【請求項２】
１６ｗｔ％〜１８ｗｔ％のクロム、
特に、１７ｗｔ％のクロム、
を含む、請求項１に記載の合金。
【請求項３】
２３ｗｔ％〜２５ｗｔ％のクロム、
特に、２４ｗｔ％のクロム、
を含む、請求項１に記載の合金。
【請求項４】
２２ｗｔ％から２４ｗｔ％のクロム、
特に、２３ｗｔ％のクロム、
を含む、請求項１に記載の合金。
【請求項５】
０．２ｗｔ％〜０．４ｗｔ％のイットリウム、
特に０．３ｗｔ％のイットリウム、
を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の合金。
【請求項６】
０．５ｗｔ％〜０．７ｗｔ％のイットリウム、
特に０．６ｗｔ％のイットリウム、
を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の合金。
【請求項７】
０．１４ｗｔ％から０．２４ｗｔ％のイットリウム（Ｙ）、
特に０．２ｗｔ％のイットリウム、
を含む、請求項１から４の何れか一項に記載の合金。
【請求項８】
９ｗｔ％〜１１ｗｔ％のアルミニウム、
特に１０ｗｔ％のアルミニウム、
を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の合金。
【請求項９】
９．５ｗｔ％〜１１．５ｗｔ％のアルミニウム、
特に１０．５ｗｔ％のアルミニウム、
を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の合金。
【請求項１０】
１．３ｗｔ％〜１．７ｗｔ％のレニウム、
特に、１．５ｗｔ％のレニウム、
を含む、請求項１から９の何れか一項に記載の合金。
【請求項１１】
リン（Ｐ）、
特に、少なくとも０．２ｗｔ％のリン（Ｐ）、
を含む、請求項１から１０の何れか一項に記載の合金。
【請求項１２】
ケイ素（Ｓｉ）、
特に、少なくとも０．２ｗｔ％のケイ素（Ｓｉ）、
を含む、請求項１から１１の何れか一項に記載の合金。
【請求項１３】
ジルコニウム（Ｚｒ）を含まない、及び／又は、チタン（Ｔｉ）を含まない、及び／又は、ガリウム（Ｇａ）を含まない、及び／又は、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含まない、及び／又は、レニウム（Ｒｅ）を含まない、請求項１から１２の何れか一項に記載の合金。
【請求項１４】
コバルト、クロム、アルミニウム、イットリウム、ニッケル、並びに次の任意選択の成分：レニウム、ケイ素及び／又はリンからなる、請求項１から１３の何れか一項に記載の合金。
【請求項１５】
コバルト、クロム、アルミニウム、イットリウム、レニウム、ニッケル、並びに次の任意選択の成分：ケイ素及び／又はリンからなる、請求項１から１２の何れか一項に記載の合金。
【請求項１６】
コバルト、クロム、アルミニウム、イットリウム、レニウム、ケイ素、及びニッケルからなる、請求項１から１２の何れか一項に記載の合金。
【請求項１７】
コバルト、クロム、アルミニウム、イットリウム、レニウム、リン、及びニッケルからなる、請求項１から１１の何れか一項に記載の合金。
【請求項１８】
コバルト、クロム、アルミニウム、イットリウム、レニウム、及びニッケルからなる、請求項１から１０の何れか一項に記載の合金。
【請求項１９】
コバルト、クロム、アルミニウム、イットリウム、及びニッケルからなる、請求項１から１０の何れか一項に記載の合金。
【請求項２０】
請求項１から１９の何れか一項に記載の合金の組成を有する、特に高温で、腐食及び／又は酸化に対してコンポーネント（１）を保護するための保護層。
【請求項２１】
高温での腐食及び酸化に対して保護されるように、請求項２０に記載の保護層（７）を備え、
特に、保護層（７）の上に熱遮蔽セラミック層（１０）が付けられた、
コンポーネント、
特に、ガスタービン（１００）のコンポーネント（１２０、１３０、１５５）、
特に、基材（４）がニッケル系又はコバルト系であるコンポーネント（１２０、１３０、１５５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の合金、腐食及び／又は酸化に対して、特に高温で、コンポーネントを保護するための、請求項２０に記載の保護層、並びに、請求項２１に記載のコンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属コンポーネントのための多数の保護層（これらは、コンポーネントの耐腐食性及び／又は耐酸化性を向上させようとするものである）が、従来技術分野において知られている。これらの保護層のほとんどが、一般名ＭＣｒＡｌＹによって知られており、ここで、Ｍは、鉄、コバルト及びニッケルを含む群からの少なくとも１種の元素を表し、他の不可欠の成分は、クロム、アルミニウム及びイットリウムである。
【０００３】
この種の典型的なコーティングは、米国特許第４，００５，９８９号及び米国特許第４，０３４，１４２号により知られている。
【０００４】
定置型（ｓｔａｔｉｃ）ガスタービン及び航空機エンジンの両方において、吸入温度を上げようとする努力は、吸入温度が、ガスタービンにより達成できる熱力学的効率を決める重要な量であるために、ガスタービンの専門分野において非常に重要である。ガイドベーン及びロータブレードのような熱的に過酷な負荷を受けるコンポーネントのためのベース材料として特別に開発された合金を用いる場合、特に単結晶超合金を用いることによって、１０００℃よりかなり高い吸入温度が可能である。今までのところ、従来技術により、定置型ガスタービンでは９５０℃以上、また航空機エンジンのガスタービンでは１１００℃以上の吸入温度が許容される。単結晶基材を用いるタービンブレード（これは、順に、複合的に組み立てることができる）の構造の例は、国際公開第９１／０１４３３Ａ１号に開示されている。
【０００５】
過酷な負荷を受けるコンポーネントのためにこれまでに開発されたベース材料の物理的負荷能力は、あり得るさらなる吸入温度の上昇に関して実質的に問題ないが、酸化及び腐食に対する十分な耐性を実現するために、保護層に頼ることが必要である。１０００℃程度の温度の排出ガスから予想される攻撃の下での、保護層の十分な化学的安定性以外に、保護層はまた、十分に良好な機械的性質を、とりわけ、保護層とベース材料の間の機械的相互作用に関して、有していなければならない。特に、保護層は、ベース材料のあり得る変形に対応できるだけ十分に延性でなければならず、クラックを生じてはならないが、その理由は、クラックによって、酸化及び腐食をもたらす攻撃箇所が提供され得るためである。この場合、酸化及び腐食に対する保護層の耐性を向上させることができるアルミニウム及びクロムのような元素の比率を上げることにより、保護層の延性が低下し、その結果、機械的不良、特にクラックの生成が、ガスタービンにおいて通常見出される機械的負荷の下で、起こり得るという問題が、通常、生じる。クロム及びアルミニウム元素による、保護層の延性の低下の例は、従来技術分野において知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，００５，９８９号
【特許文献２】米国特許第４．０３４，１４２号
【特許文献３】国際公開第９１／０１４３３Ａ１号
【特許文献４】欧州特許第１２０４７７６Ｂ１号明細書
【特許文献５】欧州特許第１３０６４５４号明細書
【特許文献６】欧州特許第１３１９７２９Ａ１号明細書
【特許文献７】国際公開第９９／６７４３５号
【特許文献８】国際公開第００／４４９４９号
【特許文献９】米国特許第６，０２４，７９２号明細書
【特許文献１０】欧州特許第０８９２０９０Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、腐食及び酸化に対する良好な高温での耐性を有し、良好な長期安定性を有し、さらに、特に高温のガスタービンにおいて予想される機械的負荷に特によく適応する、合金及び保護層を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、請求項１に記載の合金、及び請求項２０に記載の保護層によって達成される。
【０００９】
本発明の別の目的は、腐食及び酸化に対する保護が向上したコンポーネントを提供することである。
【００１０】
前記の目的は、同様に、請求項２２に記載のコンポーネント、特にガスタービン又は蒸気タービンのコンポーネントによって達成され、このコンポーネントは、高温での腐食及び酸化に対する保護のために前記の種類の保護層を備える。
【００１１】
さらなる利点のある手段は従属請求項に挙げられており、これらは、任意の所望の仕方で、有利に、互いに組み合わせられてもよい。
【００１２】
本発明は、とりわけ、保護層が、その層において、また保護層とベース材料の間の移行領域において、脆性のレニウム析出物を示すという発見に基づく。これらの脆性相は、使用中、時間の経過につれ、また温度と共に、益々多く形成され、運転中に、層に、さらには層−ベース材料界面に、非常に顕著な縦のクラックを生じさせ、その後、層を剥落させる。レニウム析出物の脆性は、炭素（これは、ベース材料から層内に拡散するか、又は炉における熱処理の間に表面を通して層内に拡散し得る）との相互作用によってさらに増す。クラックを生じる傾向は、レニウム相の酸化によってさらに高められる。
【００１３】
本発明は、以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】保護層を有する層システムを示す。
【図２】超合金の組成を示す。
【図３】ガスタービンを示す。
【図４】タービンブレードを示す。
【図５】燃焼室を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図及び説明は本発明の例示的実施形態を単に示すにすぎない。
【００１６】
本発明によれば、高温で腐食及び酸化に対してコンポーネントを保護するための保護層７（図１）は、本質的に次の元素（ｗｔ％で示された比率）：２４％から２６％のコバルト、９％から１２％のアルミニウム、１％から２％の比率のレニウム、０．１％から０．７％のイットリウム及び／又はスカンジウムと希土類元素とを含む群からの少なくとも１種の等価な金属、ニッケル（ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ）、１６％から２５％のクロム（Ｃｒ）からなる。
【００１７】
さらに、０．１％から０．７％のリン（Ｐ）の添加は、任意選択であり、０．１％から０．６％のケイ素（Ｓｉ）の任意選択の添加も同様である。好ましくは、リン（Ｐ）だけ、又はケイ素（Ｓｉ）だけが用いられる。リン及びケイ素は、保護層の酸化に対する保護に有益な影響を有する。
【００１８】
合金におけるイットリウムの値は、酸化挙動に、したがってまた、腐食に対する保護層に望まれる特性に、最も決定的な影響を有する。イットリウムは「酸素ゲッター」であることが知られており、低い値のイットリウムは、腐食に対して保護する酸化アルミニウム層の生成を都合良く可能にするように、酸素の拡散を可能にするので、イットリウムの値は、腐食に対する保護が、酸化に対する保護より重要である場合（燃料重油、オイル、不純物を含むガス）、０．２ｗｔ％又は０．３ｗｔ％である。その場合、合金中のクロムが、保護性に劣るクロム反応生成物を層に生成し得るので、これは、特に、１７ｗｔ％の比較的低いクロムの値と共に適用される。酸素負荷がより大きい（不純物のない燃焼ガス）と、酸化アルミニウム保護層があまりに急速に成長できないように、より多くの酸素がイットリウムに結合する必要があり、その場合、イットリウムの値は、有利には、０．６ｗｔ％である。このことは、特に、１７ｗｔ％の比較的低いクロムの場合に当てはまるが、その場合、クロムは、合金中に、より少ない酸化クロムを生成し得るからである。しかしながら、合金におけるイットリウム含有量は、通常、多すぎるべきではなく、その理由は、多すぎると、それが脆化をもたらすからである。
【００１９】
好ましい例示的実施形態は次の通りである。
１）Ｎｉ−２５Ｃｏ−２４Ｃｒ−１０．５Ａｌ−０．３Ｙ
２）Ｎｉ−２５Ｃｏ−１７Ｃｒ−１０Ａｌ−０．６Ｙ−１．５Ｒｅ−０．６Ｐ
３）Ｎｉ−２５Ｃｏ−１７Ｃｒ−１０Ａｌ−０．３Ｙ−１．５Ｒｅ−０．５Ｓｉ
４）Ｎｉ−２５Ｃｏ−２３Ｃｒ−１０Ａｌ−０．２Ｙ
【００２０】
個々の元素の比率は、特に元素のケイ素に関連して見られるそれらの効果を見込んで特別に調整されることに注意すべきである。比率が、レニウムの析出物が全く生成されないように特定の比率に合わせられた場合、有利にも保護層の使用の間に脆性相は全く生成しないので、運転時間実績が改善され、延長される。これは、低いクロム含有量によってだけでなく、また、相形成へのアルミニウムの作用を考慮に入れると、アルミニウム含有量を正確に特定の比率に合わせることによって達成される。特に高い機械的特性について、有害な作用を有する脆性相の減少に関連して、ニッケル含有量の選択に帰因する機械的応力の減少が、機械的特性を改善する。
【００２１】
良好な耐腐食性を有すると、保護層は、酸化に対する特に良好な耐性を有し、また、特に良好な延性によって際立っており、その結果、それは、吸入温度がさらに上昇するガスタービン１００（図３）における使用に特に適格とされる。運転の間、層が、如何なるクロム−ケイ素析出物（これは、使用されている間に脆くなる）もほとんど含まないので、脆化は、ほとんど起こらない。
【００２２】
噴霧される粉末中の痕跡量の元素は、析出物を生成し、その結果脆化を示すが、同じ様に重量な役割を果たす。
【００２３】
粉末は、例えば、プラズマ溶射（ＡＰＳ、ＬＰＰＳ、ＶＰＳなど）によって付けられる。他の方法もまた想定され得る（ＰＶＤ、ＣＶＤ、コールドガススプレーなど）。
【００２４】
前記保護層７は、また、超合金への付着を向上させる層としての役割も果たす。
【００２５】
さらなる層、特に熱遮蔽セラミック層１０が、この保護層７の上に付けられ得る。
【００２６】
コンポーネント１において、保護層７は、有利には、ニッケル系又はコバルト系超合金からなる基材４の上に付けられる。特に次の組成は、基材として適切であり得る（ｗｔ％でのデータ）：
０．１％から０．１５％の炭素、
１８％から２２％のクロム、
１８％から１９％のコバルト、
０％から２％のタングステン、
０％から４％のモリブデン、
０％から１．５％のタンタル、
０％から１％のニオブ、
１％から３％のアルミニウム、
２％から４％のチタン、
０％から０．７５％のハフニウム、
任意選択で、僅かな比率のホウ素及び／又はジルコニウム、
残部を埋めるニッケル。
この種の組成物は、参照名ＧＤＴ２２２、ＩＮ９３９、ＩＮ６２０３、及びＵｄｉｍｅｔ  ５００で、鋳物用合金として知られている。コンポーネント１、１２０、１３０、１５５の基材４の対する他の選択肢は、図２に列挙されている。
【００２７】
コンポーネント１の保護層７の厚さは、好ましくは、約１００μｍと３００μｍの間の特定の値に合わせられる。
【００２８】
保護層７は、コンポーネントが航空機タービンにおいて約９５０℃、又は約１１００℃でさえある材料温度の排出ガスに曝されている間の腐食及び酸化に対して、コンポーネント１、１２０、１３０、１５５を保護するのに特に適している。
【００２９】
したがって、本発明による保護層７は、ガスタービン１００のコンポーネント、特にガイドベーン１２０、ロータブレード１３０、又は熱遮蔽要素１５５を保護するのに特に適格とされ、これらの各々は、ガスタービン１００又は蒸気タービンの、タービンの前又はタービンにおいて高温ガスに曝される。保護層７は、オーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）として（この保護層は外側層である）、又はボンドコート（ｂｏｎｄｃｏａｔ）として（この保護層は中間層である）使用され得る。
【００３０】
図１は、コンポーネントとして層システム１を示す。層システム１は基材４を構成要素とする。基材４は、金属及び／又はセラミックであり得る。特にタービンのコンポーネント、例えば、タービンロータブレード１２０（図４）若しくはガイドベーン１３０（図３、４）、熱遮蔽要素１５５（図５）、又は蒸気若しくはガスタービン１００（図３）の他のハウジングパーツの場合には、基材４は、ニッケル系、コバルト系、又は鉄系の超合金からなる。ニッケル系超合金が好ましく用いられる。
【００３１】
本発明による保護層７は、基材４の上に備えられる。この保護層７は、好ましくは、プラズマ溶射（ＶＰＳ、ＬＰＰＳ、ＡＰＳなど）によって付けられる。それは、外側層（図示せず）又は中間層（図１）として用いられ得る。後者の場合、保護層７の上に熱遮蔽セラミック層１０が存在し得る。保護層７は、新たに製造されるコンポーネント、及び改修されるコンポーネント上に付けられ得る。
【００３２】
改修は、コンポーネント１が、それらの使用後に、必要があれば、層（熱遮蔽層）から切り離され、腐食及び酸化生成物が、例えば酸処理（酸ストリッピング）によって除去されることを意味する。時には、また、クラックを補修することも必要であり得る。このようなコンポーネントは、基材４が非常に高価であるため、次に再コーティングされ得る。
【００３３】
図３は、例として、部分縦断面図としてガスタービン１００を示す。ガスタービン１００は、内部に、ロータ１０３を備え、これは、また、タービンロータとも呼ばれ、回転軸１０２の周りに回転するように装着され、またシャフト１０１を有する。ロータ１０３に沿って順次、吸入マニホールド１０４、コンプレッサ１０５、共軸的に配置された複数の燃焼器１０７を有する例えばドーナツ型燃焼室１１０、特に環状燃焼室、タービン１０８、及び排気マニホールド１０９が存在する。環状燃焼室１１０は、例えば環状高温ガスチャネル１１１に通じている。そこに、例えば４つの順次連結されたタービン段１１２がタービン１０８を形成する。各タービン段１１２は、例えば２つのブレードリングによって形作られている。作業媒体１１３の流れの方向に見られるように、高温ガスチャネル１１１において、ガイドベーン列１１５の後に、ロータブレード１２０によって形作られる列１２５がある。
【００３４】
ガイドベーン１３０は、ステータ１４３の内部ハウジング１３８に固定されており、他方、列１２５のロータブレード１２０は、例えばタービンディスク１３３によって、ロータ１０３に取り付けられている。ロータ１０３に連結されて、発電機又は作動エンジン（図示せず）が存在する。
【００３５】
ガスタービン１００の運転中、吸入マニホールド１０４を通して、空気１３５が取り込まれ、コンプレッサ１０５によって圧縮される。コンプレッサ１０５のタービン側末端で供給される圧縮空気は、燃焼器１０７に送り込まれ、そこで燃料と混合される。次いで、混合物は燃焼室１１０において燃焼して、作業媒体１１３を生成する。そこから、作業媒体１１３は、高温ガスチャネル１１１に沿って、ガイドベーン１３０及びロータブレード１２０を通り過ぎて流れる。ロータブレード１２０で、作業媒体１１３は、与えられた運動量によって膨張し、その結果、ロータブレード１２０は、ロータ１０３、及びこれに連結された作動エンジンを動かす。
【００３６】
高温作業媒体１１３に曝されるコンポーネントは、ガスタービン１００の運転中に熱負荷を受ける。環状燃焼室１１０のライニングである熱遮蔽要素の他に、第１タービン段１１２のガイドベーン１３０及びロータブレード１２０は、作業媒体１１３の流れの方向に見られるように、最も加熱される。そこに広く存在する温度に耐えるために、それらは冷却剤によって冷却され得る。基材は、また、方向性のある構造を含み得る、すなわち、それらは、単結晶であるか（ＳＸ構造）、又は、縦方向に規制された結晶粒だけを含む（ＤＳ構造）。例えば、鉄系、ニッケル系又はコバルト系超合金が、コンポーネント、特にタービンブレード１２０、１３０、及び燃焼室１１０のコンポーネントのための材料として用いられる。このような超合金は、例えば、欧州特許第１２０４７７６Ｂ１号明細書、欧州特許第１３０６４５４号明細書、欧州特許第１３１９７２９Ａ１号明細書、国際公開第９９／６７４３５号、又は国際公開第００／４４９４９号により知られており、合金の化学組成に関して、これらの文書は本開示の一部である。
【００３７】
ガイドベーン１３０は、タービン１０８の内部ハウジング１３８に面するガイドベーン根部（ｒｏｏｔ）（ここでは示されていない）、及びガイドベーン根部の反対の位置にあるガイドベーン頂部（ｈｅａｄ）を備える。ガイドベーン頂部は、ロータ１０３に面し、ステータ１４３の締付けリング１４０に固定されている。
【００３８】
図４は、縦軸１２１に沿って延びる、ターボマシンのロータブレード１２０又はガイドベーン１３０の斜視図を示す。
【００３９】
ターボマシンは、航空機のガスタービン又は発電のための発電所のガスタービン、蒸気タービン、或いはコンプレッサであり得る。
【００４０】
ブレード１２０、１３０は、縦軸１２１に沿って順次、固定ゾーン４００、それに隣接するブレード台（ｂｌａｄｅ  ｐｌａｔｆｏｒｍ）４０３、さらにはブレード表面４０６及びブレード端（ｂｌａｄｅ  ｔｉｐ）４１５を備える。ガイドベーン１３０として、ベーン１３０は、そのベーン端４１５に、さらなる台（図示せず）を有し得る。
【００４１】
ロータブレード１２０、１３０をシャフト又はディスク（図示せず）に固定するのに用いられるブレード根部１８３は、固定ゾーン４００に形成されている。ブレード根部１８３は、例えば、ハンマーの頭のように設計されている。モミの木又は鳩尾型のような他の形状も可能である。ブレード１２０、１３０は、ブレード表面４０６を通り過ぎて流れる媒体のための前縁４０９及び後縁４１２を備える。
【００４２】
従来のブレード１２０、１３０では、例えば固体金属材料が、特に超合金が、ブレード１２０、１３０の部分４００、４０３、４０６の全てに用いられる。このような超合金は、例えば、欧州特許第１２０４７７６Ｂ１号明細書、欧州特許第１３０６４５４号明細書、欧州特許第１３１９７２９Ａ１号明細書、国際公開第９９／６７４３５号、又は国際公開第００／４４９４９号により知られており、合金の化学組成に関して、これらの文書は本開示の一部である。この場合、ブレード１２０、１３０は、鋳造法によって、また、方向凝固によって、鍛造法によって、機械加工法又はこれらの組合せによっても製造され得る。
【００４３】
１つ又は複数の単結晶構造体を有する製作品が、運転中に過酷な機械的、熱的及び／又は化学的負荷に曝される機械のコンポーネントとして用いられる。このような単結晶製作品は、例えば、溶融物からの方向凝固によって製造される。これらは、単結晶構造体を生成するように、すなわち、単結晶製作品を生成するように、液体金属合金が固化される、又は方向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、棒状結晶粒構造体（柱状結晶体、すなわち、製作品の全長に渡って延びる結晶粒で、この場合、専門用語の一般的用法に従って、方向凝固したと言われる結晶粒）、又は単結晶構造体（すなわち、製作品の全体が単結晶からなる）のいずれかを生成する。これらの方法では、方向性のない成長は、必然的に、横及び縦結晶粒界（これらは、方向固化したコンポーネント又は単結晶コンポーネントの有益な特性を駄目にする）を形成するので、球状（多結晶）凝固への転移を避けることが必要である。通常、方向固化構造体が参照される場合、これは、結晶粒界を全く有さないか又はせいぜい小傾角結晶粒界を有するにすぎない単結晶、さらには横結晶粒界を全く有さない棒状結晶構造体（これらは、縦方向に延びる結晶粒界は実際に有するのであるが）の両方を意味することが意図されている。後者のこれらの結晶構造体は、また、方向凝固構造体とも呼ばれる。このような方法は、米国特許第６，０２４，７９２号明細書、及び欧州特許第０８９２０９０Ａ１号明細書により知られており、凝固方法に関して、これらの文書は、本開示の一部である。
【００４４】
ブレード１２０、１３０は、また、腐食又は酸化に対して保護する、本発明による層７を有し得る。密度は、好ましくは、理論密度の９５％である。
【００４５】
保護酸化アルミニウム層（ＴＧＯ＝熱成長酸化層）が、ＭＣｒＡｌＸ層上に形成される（中間層として、又は最外層として）。
【００４６】
ＭＣｒＡｌＸの上に、さらに熱遮蔽層が存在し得るが、この層は、好ましくは、最外層であり、例えば、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２からなる、すなわち、それは、安定化されていないか、或いは、酸化イットリウム及び／又は酸化カルシウム及び／又は酸化マグネシウムによって部分的に、又は完全に安定化されている。熱遮蔽層は、ＭＣｒＡｌＸ層の全体を覆う。棒状結晶粒が、適切なコーティング方法、例えば電子線堆積（ＥＢ−ＰＶＤ）によって、熱遮蔽層に生成されている。他のコーティング方法、例えば、大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）、ＬＰＰＳ、ＶＰＳ又はＣＶＤが想定され得る。熱遮蔽層は、より良好な耐熱衝撃性のために、ミクロ−若しくはマクロ−クラックのある多孔性結晶粒を含み得る。このように、熱遮蔽層は、好ましくは、ＭＣｒＡｌＸ層よりも多孔性である。
【００４７】
ブレード１２０、１３０は、中空又は中実であるように設計され得る。ブレード１２０、１３０が冷却されることを意図する場合、それは中空であり、任意選択で、フィルム冷却穴４１８（ダッシュによって示されている）もまた備え得る。
【００４８】
図５は、ガスタービン１００の燃焼室１１０を示す。燃焼室１１０は、多数の燃焼器１０７（これらは、炎１５６を生じ、回転軸１０２の周りに円周方向に配置されている）が共通の燃焼室空間１５４に通じている、例えば、いわゆる環状燃焼室として設計される。この目的のために、燃焼室１１０は、全体として、回転軸１０２の周りに位置する１つの環状構造体として設計されている。
【００４９】
比較的高い効率を実現するために、燃焼室１１０は、約１０００℃から１６００℃の比較的高い作業媒体Ｍの温度に対して設計されている。材料にとって不利なこれらの運転パラメータの下でさえ、比較的長い運転時間が許容されるように、燃焼室の壁面１５３は、作業媒体Ｍに面するその側に、熱遮蔽要素１５５によって形成される内部ライニングが備わっている。
【００５０】
燃焼室１１０の内側は温度が高いので、冷却システムが、また、熱遮蔽要素１５５のために、又はこれらの保持要素のために備えられ得る。この場合、熱遮蔽要素１５５は、例えば、中空であり、さらに場合によっては、燃焼室空間１５４に通じている冷却穴（図示せず）も有し得る。
【００５１】
合金からなる各熱遮蔽要素１５５は、特に耐熱性である保護層（ＭＣｒＡｌＸ層及び／又はセラミックコーティング）を作業媒体側に備えているか、又は耐火性材料（固体セラミックブロック）からなる。これらの保護層７は、タービンブレードと同様であり得る。ＭＣｒＡｌＸの上に、さらに、例えば熱遮蔽セラミック層が存在し得るが、これは、例えば、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２からなる、すなわち、それは、安定化されていないか、或いは、酸化イットリウム及び／又は酸化カルシウム及び／又は酸化マグネシウムによって部分的に、又は完全に安定化されている。棒状結晶粒が、適切なコーティング方法、例えば電子線堆積（ＥＢ−ＰＶＤ）によって、熱遮蔽層に生成されている。他のコーティング方法、例えば、大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）、ＬＰＰＳ、ＶＰＳ又はＣＶＤが想定され得る。熱遮蔽層は、より良好な耐熱衝撃性のために、ミクロ−若しくはマクロ−クラックのある多孔性結晶粒を含み得る。
【００５２】
改修は、タービンブレード１２０、１３０又は熱遮蔽要素１５５が、それらの使用後に、保護層を取り去られる（例えば、サンドブラストによって）必要があり得ることを意味する。この場合、腐食及び／又は酸化層或いは腐食及び／又は酸化生成物が除去される。任意選択で、タービンブレード１２０、１３０又は熱遮蔽要素１５５におけるクラックもまた補修される。次いで、タービンブレード１２０、１３０又は熱遮蔽要素１５５は再コーティングされ、タービンブレード１２０、１３０又は熱遮蔽要素１５５は再び使用される。
【符号の説明】
【００５３】
１  コンポーネント
４  基材
７  保護層
１０  熱遮蔽セラミック層
【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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