DE102015224844A1 - Component with local reinforcement in terms of strength and oxidation resistance and process - Google Patents

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Abstract

Durch das lokale Aufbringen eines anderen Materials in ein Substrat (4) auf einer strukturierten Oberfläche kann in dem Bereich höhere mechanische Belastung erzielt werden.By locally applying another material to a substrate (4) on a structured surface, higher mechanical stress can be achieved in the area.

Description

Die Erfindung betrifft Bauteile, die mechanischen Belastungen, insbesondere bei höheren Temperaturen, und Oxidations- oder Korrosionsbelastungen ausgesetzt sind und ein Verfahren. The invention relates to components that are exposed to mechanical stresses, especially at higher temperatures, and oxidation or corrosion stresses and a method.

Hochtemperaturbauteile wie Bauteile von Turbinen, insbesondere Gasturbinen, sind hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, bei denen auch ein Oxidations- oder Korrosionsangriff dazu kommt. Bei einer Turbinenschaufel ist die Eintrittskante hohen mechanischen Belastungen und hohen Temperaturen ausgesetzt. Zum einen kann durch verstärkte Kühlung diesem entgegengewirkt werden oder es werden verstärkte Wärmedämmschichten aufgebracht. Das Eine führt aber zu erhöhtem Kühlluftverbrauch, wohingegen die dickere Wärmedämmschicht nicht zu dick sein darf. High-temperature components such as components of turbines, in particular gas turbines, are exposed to high mechanical loads, in which an oxidation or corrosion attack occurs. With a turbine blade, the leading edge is exposed to high mechanical loads and high temperatures. On the one hand can be counteracted by increased cooling this or it will be applied reinforced thermal barrier coatings. However, the one leads to increased cooling air consumption, whereas the thicker thermal barrier coating may not be too thick.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung das Problem zu lösen. It is therefore an object of the invention to solve the problem.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Bauteil gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 2. The object is achieved by a component according to claim 1 and a method according to claim 2.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen. In the dependent claims further advantageous measures are listed, which can be combined with each other in order to achieve further advantages.

Es zeigt die Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. The figure shows an embodiment of the invention.

Die Figur und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. The figure and the description represent only embodiments of the invention.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein Bauteil 1. Das Bauteil 1 ist vorzugsweise eine Turbinenschaufel, wobei der Querschnitt vorzugsweise durch die Eintrittskante verläuft. The figure shows a cross section through a component 1 , The component 1 is preferably a turbine blade, wherein the cross section preferably extends through the leading edge.

Das Bauteil 1 weist ein Substrat 4 auf, das insbesondere bei Turbinenbauteilen eine nickel- oder kobaltbasierte Superlegierung darstellt. The component 1 has a substrate 4 which represents a nickel- or cobalt-based superalloy, especially in turbine components.

In dem Substrat 4 ist eine Aussparung 7 vorhanden. In the substrate 4 is a recess 7 available.

Die Aussparung 7 ist entsprechend in dem Bereich ausgeformt, der höheren mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. The recess 7 is accordingly formed in the area which is exposed to higher mechanical loads.

Die Aussparung 7 ist mit einem Einsatz 9 aus anderem Material gefüllt, wobei das Material in seiner Zusammensetzung so beschaffen ist, dass ein hoher Oxidations- und Korrosionsschutz erreicht wird und zugleich eine hohe Kompatibilität zur überliegenden MCrAlY-Schicht, was in Summe zu einer geringen Alterung der keramischen Wärmeschutzschichten führt. The recess 7 is with an insert 9 filled from other material, the material in its composition is such that a high oxidation and corrosion protection is achieved and at the same time a high compatibility with the overlying MCrAlY layer, resulting in total to a low aging of the ceramic thermal insulation layers.

Anderes Material des Einsatzes 9 bedeutet: zumindest ein Legierungsbestandteil weist im Vergleich zum Material des Substrats 4 einen Unterscheid von mindestens 10% auf oder andere Legierungselemente sind vorhanden oder nicht vorhanden. Other material of the insert 9 means: at least one alloying component has compared to the material of the substrate 4 a difference of at least 10% or other alloying elements are present or absent.

Das andere Material des Einsatzes 9 weist auf: vorzugsweise einen Anteil an Chrom (Cr) von > 10Gew.-% für eine verbesserte Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit und/oder für eine hohe Kompatibilität zu einer NiCoCrAlY-Schicht, einen Gehalt an Aluminium (Al) von > 4,5Gew.-% und/oder Zusätze der Elemente Rhenium (Re), Hafnium (Hf) und/oder Silizium (Si). The other material of the insert 9 indicates: preferably>> 10% by weight of chromium (Cr) for improved corrosion and oxidation resistance and / or for high compatibility with a NiCoCrAlY layer, with a content of aluminum (Al)> 4.5Gew. % and / or additives of the elements rhenium (Re), hafnium (Hf) and / or silicon (Si).

Die Aussparung 7 kann beim Gießen des Substrats 4 oder durch nachträgliche Bearbeitung in das Substrat 4 eingearbeitet werden, wie z. B. im Refurbishment. The recess 7 can when casting the substrate 4 or by subsequent processing in the substrate 4 be incorporated, such. B. in refurbishment.

Die Aussparung 7 wird durch Auftragschweißen, vorzugsweise mit dem anderen Material gefüllt. Die Aussparung 7 wird dabei vollständig mit dem anderen Material ausgefüllt, wobei die Oberfläche 19 insbesondere Vertiefungen 10 oder ein „engineered surface“ aufweisen kann. The recess 7 is filled by build-up welding, preferably with the other material. The recess 7 is completely filled with the other material, the surface 19 especially depressions 10 or may have an engineered surface.

Die Vertiefungen 10 können nachträglich eingebracht werden oder werden beim Auftragschweißen erzeugt. The wells 10 can be retrofitted or produced during buildup welding.

Auf die Oberfläche 16 des Substrats und die Oberfläche 19 der ausgefüllten Aussparung 7 wird eine metallische Haftschutzschicht 22 aufgebracht. Diese ist vorzugsweise eine NiCoCrAlY-Schicht. On the surface 16 of the substrate and the surface 19 the filled recess 7 becomes a metallic protective coating 22 applied. This is preferably a NiCoCrAlY layer.

Die Oberfläche 19 der ausgefüllten Aussparung 7 ist auf der Höhe der Oberfläche 16 des Substrats 4 angeordnet. The surface 19 the filled recess 7 is at the height of the surface 16 of the substrate 4 arranged.

Durch die Vertiefungen 10 oder „engineered surface“ in der ausgefüllten Aussparung 7 ergibt sich eine bessere Haftung der metallischen Vermittlerschicht 22 an dem Substrat 4. Die Vertiefungen 10 sind linearförmig oder gitterförmig ausgebildet. Through the depressions 10 or "engineered surface" in the filled recess 7 results in a better adhesion of the metallic intermediate layer 22 on the substrate 4 , The wells 10 are formed linearly or lattice-shaped.

Über die metallische Haftvermittlerschicht 22 kann auch eine keramische Wärmedämmschicht 25 aufgebracht werden. About the metallic adhesive layer 22 can also be a ceramic thermal barrier coating 25 be applied.

Claims (5)

Bauteil (1), das zumindest aufweist: ein Substrat (4), insbesondere aus einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung, wobei das Substrat (4) eine Aussparung (7) aufweist, in der (7) ein Einsatz (9) aus einem anderen Material als das Material des Substrats (4) vorhanden ist, das insbesondere in die Aussparung (7) auftraggeschweißt ist, wobei die ausgefüllte Aussparung (7) vorzugsweise eine strukturierte Oberfläche (19) mit Vertiefungen (10) aufweist, wobei auf die Oberfläche (16) des Substrats (4) und die ausgefüllte Aussparung (7) eine metallische Haftvermittlerschicht (22), insbesondere eine NiCoCrAlY-Schicht aufgebracht ist, auf der (22) optional eine keramische Wärmedämmschicht (25) aufgebracht ist. Component ( 1 ) comprising at least: a substrate ( 4 ) in particular of a nickel- or cobalt-based superalloy, wherein the substrate ( 4 ) a recess ( 7 ), in which ( 7 ) an insert ( 9 ) of a different material than the material of the substrate ( 4 ), in particular in the recess ( 7 ) is welded, wherein the filled recess ( 7 ) preferably a structured surface ( 19 ) with depressions ( 10 ), wherein on the surface ( 16 ) of the substrate ( 4 ) and the filled recess ( 7 ) a metallic adhesion promoter layer ( 22 ), in particular a NiCoCrAlY layer is applied, on which ( 22 ) optionally a ceramic thermal barrier coating ( 25 ) is applied. Verfahren, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils nach Anspruch 1, bei dem ein Substrat (4) mit einer Aussparung (7) hergestellt wird, insbesondere bei dem die Aussparung (7) beim Gießen oder durch nachträgliche Bearbeitung entsteht, wobei in die Aussparung (7) ein Einsatz (9) aus einem anderen Material als das Material des Substrats (4) eingebracht wird, insbesondere in die Aussparung (7) auftraggeschweißt wird, wobei die ausgefüllte Aussparung (7) insbesondere mit einer strukturierten Oberfläche (19) mit Vertiefungen (10) erzeugt wird, wobei auf die Oberfläche (16) des Substrats (4) und die ausgefüllte Aussparung (7) eine metallische Haftvermittlerschicht (22), insbesondere eine NiCoCrAlY-Schicht aufgebracht wird, auf der (22) optional eine keramische Wärmedämmschicht (25) aufgebracht wird. Method, in particular for the production of a component according to Claim 1, in which a substrate ( 4 ) with a recess ( 7 ) is produced, in particular in which the recess ( 7 ) during casting or by subsequent processing, wherein in the recess ( 7 ) an insert ( 9 ) of a different material than the material of the substrate ( 4 ) is introduced, in particular in the recess ( 7 ), wherein the filled recess ( 7 ), in particular with a structured surface ( 19 ) with depressions ( 10 ), wherein on the surface ( 16 ) of the substrate ( 4 ) and the filled recess ( 7 ) a metallic adhesion promoter layer ( 22 ), in particular a NiCoCrAlY layer is applied, on which ( 22 ) optionally a ceramic thermal barrier coating ( 25 ) is applied. Bauteil oder Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Oberfläche (19) der ausgefüllten Aussparung (7) lineare Vertiefungen oder gitterförmige Vertiefungen (10) aufweist. Component or method according to claim 1 or 2, wherein the surface ( 19 ) of the filled recess ( 7 ) linear depressions or grid-shaped depressions ( 10 ) having. Bauteil oder Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei das andere Material des Einsatzes (9) für die Aussparung (7) einen Anteil an Chrom (Cr) von > 10Gew.-% für eine verbesserte Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit und/oder für eine hohe Kompatibilität zu einer NiCoCrAlY-Schicht Gehalte an Aluminium (Al) von > 4,5Gew.-% auf und/oder Zusätze der Elemente Rhenium (Re), Hafnium (Hf) und/oder Silizium (Si) aufweist. Component or method according to one or more of claims 1, 2 and 3, wherein the other material of the insert ( 9 ) for the recess ( 7 ) an amount of chromium (Cr) of> 10% by weight for improved corrosion and oxidation resistance and / or for high compatibility with a NiCoCrAlY layer contents of aluminum (Al) of> 4.5% by weight on and / or additives of the elements rhenium (Re), hafnium (Hf) and / or silicon (Si). Bauteil oder Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, oder 4, bei dem die Oberfläche (19) der ausgefüllten Aussparung (7) auf der Höhe der Oberfläche (16) des Substrats (4) ist. Component or method according to one or more of claims 1, 2, 3, or 4, wherein the surface ( 19 ) of the filled recess ( 7 ) at the height of the surface ( 16 ) of the substrate ( 4 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013068159A1 (en) * 2011-11-07 2013-05-16 Siemens Aktiengesellschaft Production method for a coating system
EP2628816A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for applying a heat insulation layer

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