СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА NiAl Российский патент 2007 года по МПК C22C19/05 

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к производству никелевых жаропрочных сплавов, используемых для изготовления теплонагруженных деталей, например рабочих и сопловых лопаток газотурбинных двигателей, неохлаждаемых камер сгорания, работающих в условиях высоких температур и напряжений.

Известен содержащий NiAl-β-фазу, по пат. США 6471791 ВА, кл. С22С 19/03, 2000. Это сплав с очень большим объемным содержанием, преимущественно 20-90% NiAl-β-фазы. Он отличается следующими, повышающими пластичность элементами, %: 0,1-8 Fe и/или 0,1-8 Мо, и/или 0,1-8 Ga. При этом общее количество Fe, Mo и Ga составляют ≤10. Дополнительно в сплав могут быть добавлены малые количества Zr, С и/или В, что закрепляет границы β/γ-фаз.

Недостатками этого сплава можно считать недостаточно высокие значения временной прочности при комнатной температуре и длительной прочности при 1200°С.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, взятым за прототип, является интерметаллический сплав на основе никель-алюминий по пат. РФ №2148671, кл. С22С 19/05, 2000, содержащий преобладающе бинарную фазу NiAl, а также дополнительно хром и тантал, причем общая доля хрома и тантала составляет до 20 мас.% и, по меньшей мере, по выбору дополнительно один элемент, выбранный из группы, содержащей железо, молибден, вольфрам, ниобий и гафний, с соответствующей долей до 1, 2, 4, 2, 4 мас.% и в общей сложности не больше 8 мас.%.

Этот сплав имеет достаточно высокие значения временной прочности при комнатной температуре и хорошую стойкость к термоудару.

Наряду с этим сплав имеет недостаточно высокие значения жаропрочности при 1200°С.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава на основе интерметаллида NiAl методом гранульной металлургии, обладающего повышенным значением жаропрочности при 1200°С.

Для решения поставленной технической задачи предлагается сплав на основе интерметаллида NiAl, содержащий алюминий, гафний, хром и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий30,0-32,0Гафний1,0-2,0Хром3,0-4,0НикельОстальное

При проведении исследований установлено, что при использовании метода гранульной металлургии, который позволяет получить более мелкодисперсную структуру и однородный состав твердого раствора, при предлагаемом соотношении компонентов сплава на основе NiAl наличие хрома, который упрочняет γ-фазу, и гафния, также упрочняющего γ-фазу и улучшающего адгезию окисной пленки к основному металлу, обеспечивает повышение жаропрочности и жаростойкости при 1200°С. Увеличение содержания хрома более 4% и гафния более 2% снижает температуру солидуса и, следовательно, приводит к снижению жаропрочности сплава. Снижение содержания хрома менее 3% и гафния менее 1% не обеспечивает требуемого уровня жаропрочности и жаростойкости.

Пример осуществления.

Сплавы, соответствующие предлагаемому составу и составу прототипа, были выплавлены в вакуумной индукционной печи. Химический состав предлагаемого сплава и сплава прототипа приведены в таблице 1.

Слитки, отлитые в кокиль, механически обрабатывались до устранения "черновин", а затем распылялись на гранулы размером 200-500 мкм в установке УЦР-2.

Для получения компактных заготовок из сплавов гранулы в капсулах из Ст20 подвергались обработке в газостате. Свойства предлагаемого сплава и сплава прототипа приведены в таблице 2.

Таблица 1
Составы предлагаемого сплава и сплава-прототипаСоставСодержание элементов, мас.%AlCrТаСFeHfNiI32,03,0---1,5Ост.II30,03,5---1,0Ост.III31,04,0---2,0Ост.Прототип43,98,52,90,020,14-Ост.

Таблица 2
Свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипаСвойстваσ_0,2 ¹²⁰⁰, МПаПривес при окислении на воздухе, г/м²·час 1200°С1300°СI960,270,28II1020,280,28III980,260,27прототип880,460,50

Таким образом, использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида NiAl, имеющего более высокие значения жаропрочности и жаростойкости, повышает надежность изделий и увеличивает ресурс их работы.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных никелевых сплавов на основе интерметаллида NiAl, используемых для изготовления теплонагруженных деталей газотурбинных двигателей. Гранулируемый литой сплав на основе интерметаллида NiAl содержит алюминий, гафний, хром и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%.: алюминий 30,0-32,0, гафний 1,0-2,0, хром 3,0-4,0, никель остальное. Это позволит повысить жаропрочность и жаростойкость сплава, повысить надежность изделий и увеличить ресурс их работы. 2 табл.

Литой гранулированный сплав на основе интерметаллида NiAl, содержащий алюминий, гафний, хром и никель, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Алюминий30,0-32,0Гафний1,0-2,0Хром3,0-4,0НикельОстальное