VERFAHREN ZUR FÜGUNG VON HEISSGASKOMPONENTEN-SEGMENTEN DURCH LÖTEN UND ENTSPRECHENDE HEISSGASKOMPONENTE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Heißgaskomponenten aus mehreren Segmenten sowie eine Heißgas- komponente . Turbinen können der Umwandlung von chemischer Energie eines Energieträgers in mechanische Energie dienen, wobei die chemische Energie zunächst durch Verbrennung in thermische Energie umgewandelt und dann mittels eines strömenden Fluids der Turbine zugeführt wird.

Eine Turbine verfügt über Lauf- und Leitschaufeln, die besonderen Belastungen, beispielsweise hohen Betriebstemperaturen und Zugspannungen in Radialrichtung, ausgesetzt sind. Diese auch als Heißgaskomponenten bezeichneten Bauteile müssen da- her aus hochbelastbaren Werkstoffen, wie beispielsweise Titan-Legierungen, Wolfram-Molybdän-Legierungen, oder insbesondere Superlegierungen auf Nickel- oder Kobaltbasis gefertigt werden . Zudem ist es möglich, verschiedene Bereiche (Segmente) der

Leit- und Laufschaufeln, z. B. die Schaufelspitze, Eintrittskanten, Austrittskanten, aus dafür optimierten Werkstoffen herzustellen . Beispielsweise sollte die Schaufelspitze einer Turbinenschaufel im Vergleich zum Schaufelfuß oder Schaufelblatt aus oxi- dations- und korrosionsbeständigeren Werkstoffen hergestellt werden. Die zunächst separat gefertigten Segmente müssen anschließend mit geeigneten Fertigungstechnologien metallur- gisch miteinander verbunden werden.

Gemäß dem Stand der Technik erfolgt dies beispielsweise mittels Hochtemperaturlötens. Hierfür sind komplizierte Vorrich- tungen für die richtige Positionierung der Segmente zueinander notwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Heißgaskomponenten aus mehreren Segmenten anzugeben, das ohne komplizierte Positionierungsvorrichtungen auskommt .

Heißgaskomponenten sind Bauteile, die während ihrer Verwen- dung sehr heißen Gasen ausgesetzt sind, wie z. B. Turbinen- leitschaufein und Turbinenlaufschaufeln. Sie setzen sich aus mehreren Segmenten zusammen, wie z. B. einem Grundkörper, einer Schaufelspitze, einer Eintrittskante oder einer Austrittskante .

Zur Lösung der Aufgabe wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Fügung von Heißgaskomponenten-Segmenten, im Weiteren lediglich als Segmente bezeichnet, vorgeschlagen. Beispielsweise können der Grundkörper einer Turbinenleit- schaufel oder einer Turbinenlaufschaufel als ein erstes Segment und eine Schaufelspitze, Eintrittskante und/oder Austrittskante als weitere Segmente gefügt werden. Dazu werden in einem ersten Schritt die zu fügenden Segmente bereitgestellt .

Auf die Segmente werden in einem nächsten Schritt komplementäre Verbindungselemente mittels Laserstrahl - Auftragschweißens aufgebracht, d. h. das Aufbringen der Verbindungselemente auf die Oberfläche der Segmente erfolgt mittels Aufschmelzen und gleichzeitigem Auftragen des Werkstoffs des Verbindungselements, wobei als Wärmequelle ein Laser dient. Das aufzutragende Material kann beispielsweise in Pul- verform vorliegen und mittels eines Pulverförderers zugeführt werden . Unter einem Verbindungselement ist ein Element zu verstehen, welches zur formschlüssigen Verbindung der Segmente genutzt werden kann, indem die Verbindungselemente der Segmente zueinander komplementär ausgebildet werden, beispielsweise in Form von zueinander versetzt angeordneten Stegen oder Stiften .

Die Verbindungselemente weisen einen Lotwerkstoff auf, um ein nachfolgendes Hochtemperaturlöten zu ermöglichen und werden an der Stelle der Oberfläche der Segmente aufgebracht, an der nachfolgend die Verbindung zwischen den Segmenten hergestellt werden soll.

Beispielsweise können die Verbindungselemente eines Segments oder die Verbindungselemente mehrerer oder aller Segmente denselben Lotwerkstoff aufweisen. Es können jedoch auch unterschiedliche Lotwerkstoffe gewählt werden, um beispielsweise unterschiedlichen mechanischen Belastungen an unterschiedlichen Stellen der Verbindung gerecht werden zu können.

Alle Verbindungselemente eines, mehrerer oder aller Segmente können mit denselben Abmessungen ausgebildet werden, um deren Herstellung zu vereinfachen und zu rationalisieren. Es besteht aber auch die Möglichkeit, unterschiedliche Verbin- dungselemente zu wählen, beispielsweise, um die Verbindung der Segmente an die mechanischen Belastungen der Verbindung anzupassen .

So kann beispielsweise in einem Bereich mit hoher mechani- scher Belastung eine größere Dichte (Anzahl pro Fläche) an

Verbindungselementen vorgesehen sein, die beispielsweise auch kleiner als im Bereich mit niedrigeren mechanischen Belastungen ausgebildet sein können. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Segmente bei Raumtemperatur formschlüssig gefügt, indem die Verbindungs- elemente entsprechend zueinander positioniert werden. Unter Raumtemperatur ist hierbei die Temperatur zu verstehen, wel- che in dem Raum herrscht, in welche das formschlüssige Fügen erfolgt. Beispielsweise kann die Raumtemperatur zwischen 15 °C und 30 °C liegen. Typischerweise liegt sie zwischen 21 °C und 23 °C

In einem letzten Verfahrensschritt erfolgt das Stoffschlüssige Fügen der Segmente mittels Hochtemperaturlöten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verbindung von modular gefertigten Segmenten einer Heißgaskomponente, beispielsweise eines Leit- oder Laufschaufelgrundkörpers mit einer Schaufelspitze, Eintritts- oder Austrittskante, ohne dass eine spezielle Vorrichtung zur Positionierung der einzelnen Segmente zum Hochtemperaturlöten erforderlich ist.

Gemäß verschiedener Ausführungsformen können die Verbindungs- elemente durch Auftragen von Stegen auf die Oberfläche der Segmente mittels Laserstrahl -Auftragschweißens und Einarbeiten von komplementären Formnuten auf die Oberfläche der Seg- mente aufgebracht werden, wobei die Stege einen Lotwerkstoff zum Hochtemperaturlöten aufweisen.

Unter einem Steg ist dabei ein länglicher Vorsprung mit einem über die Länge annähernd gleichbleibenden Querschnitt zu ver- stehen, welcher zunächst auf die Oberfläche der zu verbindenden Segmente an der gewünschten Verbindungsstelle oder dem gewünschten Verbindungsbereich aufgetragen wird.

In die aufgetragenen Stege werden anschließend Nuten, bei- spielsweise mittels spanender Bearbeitung, wie z. B. Fräsen oder Schleifen, eingearbeitet. Diese Nuten sind komplementär zu dem oder den Stegen des jeweils anderen Segments ausgebildet . Das formschlüssige Fügen kann anschließend beispielsweise durch Ineinanderschieben von Stegen und gegensätzlich ausgebildeten Nuten erfolgen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann als weiterer Verfahrensschritt ein Wärmebehandeln nach dem stoffschlüssigen Fügen vorgesehen sein, um eine optimierte Mikrostruktur einstellen zu können.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weisen die Verbindungselemente neben einem Lotwerkstoff zum Hochtemperaturlöten den Werkstoff des Segments auf, auf dessen Oberfläche das oder die Verbindungselemente aufgebracht werden sollen. Die Ver- bindungselemente können beispielsweise aus einem Lotwerkstoff und dem Werkstoff des Segments bestehen.

Entsprechend weisen die Verbindungselemente eines ersten Segments einen Lotwerkstoff und den Werkstoff des ersten Seg- ments auf, während die Verbindungselemente eines zweiten Segments einen Lotwerkstoff und den Werkstoff des zweiten Segments aufweisen.

Beispielsweise können Verbindungselemente mit einem

schichtweisen Aufbau aus dem Werkstoff des Segments und dem Lotwerkstoff aufgetragen werden. Eine Möglichkeit besteht darin, auf die Oberfläche der Segmente zunächst eine Schicht aus einem Lotwerkstoff aufzubringen, gefolgt von einer

Schicht des jeweiligen Werkstoffs des Segments und einer wei- teren Schicht aus einem Lotwerkstoff.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Werkstoffe der zu verbindenden Segmente unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Damit kann den unterschiedlichen Beanspruchun- gen der Segmente Rechnung getragen werden. Beispielsweise kann für die Schaufelspitze, Eintrittskante und/oder Austrittskante einer Leit- oder Laufschaufel ein oxidationsbe- ständigerer Werkstoff als für den Leit- oder Laufschaufel- grundkörper ausgewählt werden.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können eines, mehrere oder alle Segmente eine Nickelbasis-Superlegierung, beispielsweise eine SX (single crystal, Einkristall) oder DS (directional solidified, gerichtet erstarrt) Nickelbasis- Superlegierung, aufweisen.

Unter Nickelbasis-Superlegierungen werden Legierungen ver- standen, deren Hauptbestandteil Nickel ist und die eine spezielle Zusammensetzung aufweisen, welche insbesondere für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist. Ein geeigneter Lotwerkstoff für Nickelbasis-Superlegierungen ist unter der Bezeichnung NICROBRAZ bekannt

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Turbinenlaufschaufel aus mehreren Segmenten;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Segments einer Turbinenschaufel mit aufgeschweißten Stegen;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zweier Segmente nach dem Einbringen von Formnuten in die Stege;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Segmente aus Figur 3 nach dem Fügen;

Fig. 5 beispielhaft eine Gasturbine in einem Längsteilschnitt ; Fig. 6 in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufei ; und

Fig. 7 zeigt eine Brennkammer einer Gasturbine.

In den im Folgenden erläuterten Beispiel wird auf die beige- fügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist .

Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Turbinenlaufschaufel 1 als Heißgaskomponente hergestellt, indem ein Grundkörper 2 einer Laufschaufei , eine Schaufelspitze 3, eine Austrittskante 4 (auch Abströmkante genannt) und eine Eintrittskante 5 (auch Anströmkante genannt) als Heißgaskomponenten- Segmente bereitgestellt und gefügt werden (Fig. 1) .

Alle Segmente sind aus einer Nickelbasis-Superlegierung gefertigt, die sich aber je nach Segment in ihrer konkreten Zusammensetzung unterscheidet, um die jeweiligen Eigenschaften der Segmente individuell festlegen zu können.

In den Figuren 2 bis 4 ist der Fügevorgang für jeweils zwei Segmente schematisch dargestellt. Vor dem Fügen werden zunächst Stege 8 mittels Laser-Auftragsschweißens auf die Ober- fläche der Segmente aufgebracht, wie in Figur 2 am Beispiel eines Segmentes 6 dargestellt ist. Hierzu erfolgt zuerst der Auftrag einer die gesamte Oberfläche im Fügebereich bedeckenden Lotschicht IIA, auf die dann abschnittsweise eine Schicht 9A aus dem Material 9 des Segments 6 und erneut eine Lot- schicht IIB aufgetragen werden. Die abschnittweise aufgetragenen Schichten 9A, IIB bilden dann die Stege 8. Im nächsten Schritt werden mittels spanender Bearbeitung Formnuten 8A, 8B in die Stege 8 eingebracht. Das spanende Bearbeiten kann dabei bspw. einen Fräsprozess und/oder einen Schleifprozess umfassen. Nach dem Einbringen der Formnuten 8A, 8B in die Stege 8 weisen die Stege 8 der Segmente 6 und 7 schließlich zueinander komplementäre Formen auf und bilden zueinander komplementäre Verbindungselemente 8, die eine Formschlüssige Verbindung der beiden Segmente 6, 7 ermöglichen .

Wie sich aus den vorangegangenen Ausführungen ergibt, weisen die Verbindungselemente 8 in einem schichtweisen Aufbau den Werkstoff des Segments 9 (Schicht 9A) und den Lotwerkstoff 11 (Schichten IIA und IIB) auf. Das erste Segment 6 aus dem Werkstoff 9 weist somit Verbindungselemente 8 mit dem Werkstoff 9 und dem Lotwerkstoff 11 auf, während das zweite Segment 7 aus dem Werkstoff 10 Verbindungselemente 8 mit dem Werkstoff 10 und dem Lotwerkstoff 11 aufweist. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Segmente 6, 7 bei Raumtemperatur formschlüssig gefügt, indem die Stege 8 mit den komplementär ausgebildeten Nuten 8A, 8B in einer lateralen Bewegung ineinander geschoben werden. Anschließende werden die Segmente 6, 7 mittels Hochtemperaturlötens Stoff- schlüssig gefügt. Das Ergebnis ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Optional kann in einem weiteren Schritt eine Wärmebehandlung erfolgen, um eine optimierte Mikrostruktur Bereich der stoffschlüssigen Fügung einzustellen. Mittels des formschlüssigen Fügens kann eine hinreichend genaue Positionierung der Segmente 6, 7 vor dem Formschlüssigen Fügen erfolgen, ohne dass hierzu komplizierte Vorrichtungen notwendig wären. Die Erfindung vereinfacht daher das Fügen von Segmenten von Heißgaskomponenten.

Die Figur 5 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt . Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle 101 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.

Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108.

Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.

Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind.

An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .

Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brenn- kammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium

113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.

Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 110 auskleidenden Hitzeschildelementen am meisten thermisch be-

Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden. Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin (SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur) .

Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinen- schaufei 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superlegierungen verwendet .

Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt.

Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Ei- sen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium, Scandium (Sc) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden bzw. Hafnium) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.

Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, und besteht beispielsweise aus Zr0 ₂ , Y ₂ 0 ₃ -Zr0 ₂ , d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.

Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt .

Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht darge- stellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden

Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt . Die Figur 6 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt.

Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.

Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 aufeinander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf.

Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufelspitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht darge- stellt) .

Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) .

Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausgestaltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich. Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schaufelblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Abströmkante 412 auf.

Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise massive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet .

Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt. Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein. Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind. Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt.

Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Warmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprach- gebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück besteht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Er- starrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbilden, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen.

Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Rich- tung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures) . Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 AI bekannt.

Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zu- mindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) ) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.

Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen Dichte . Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer) .

Vorzugsweise weist die Schichtzusammensetzung Co-30Ni-28Cr- 8A1-0, 6Y-0, 7Si oder Co-28Ni-24Cr-10Al-0 , 6Y auf. Neben diesen kobaltbasierten Schutzbeschichtungen werden auch vorzugsweise nickelbasierte Schutzschichten verwendet wie Ni - lOCr- 12A1 - 0,6Y-3Re oder Ni-12Co-21Cr-llAl-0 , 4Y-2Re oder Ni-25Co-17Cr- 10A1-0,4Y-1, 5Re.

Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus Zr0 ₂ , Y ₂ 0 ₃ -Zr0 ₂ , d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid

und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.

Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht.

Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt . Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS) , LPPS, VPS oder CVD . Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die

MCrAlX-Schicht.

Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Bauteile 120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidations- schichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse im Bauteil 120, 130 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Einsatz des Bauteils 120, 130.

Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeutet) auf.

Die Figur 7 zeigt eine Brennkammer 110 einer Gasturbine.

Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ringbrennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Um- fangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist.

Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000°C bis 1600°C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermöglichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsmedium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen.

Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist arbeits- mediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschichtung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt.

Diese Schutzschichten können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.

Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wärmedämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus Zr0 ₂ , Y ₂ 0 ₃ -Zr0 ₂ , d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt . Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS) , LPPS, VPS oder CVD . Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Hitzeschildelemente 155 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse in dem Hitzeschildelement 155 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Hitzeschildelemente 155 und ein erneuter Einsatz der Hitzeschildelemente 155.

Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf.