ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ Российский патент 2007 года по МПК C22C19/05 

Описание патента на изобретение RU2299919C1

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных сплавов на основе никеля, предназначенных для тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях.

Известен жаропрочный сплав на основе никеля, состава (мас.%):

Углерод- 0,03-0,10Хром- 9,0-11,0Кобальт- 14,0-16,0Вольфрам- 3,8-5,5Молибден- 3,1-4,1Титан- 3,2-4,0Алюминий- 3,5-4,2Ниобий- 1,6-2,1Гафний- 0,2-0,8Бор- 0,005-0,05Цирконий- 0,005-0,05Магний- 0,005-0,05Никель- остальное

(патент РФ 2009244, С22С 19/05, 1994 год).

Недостатком этого сплава являются неудовлетворительные характеристики надежности, такие как низкое сопротивление малоцикловой усталости (МЦУ) и высокая скорость распространения усталостной трещины (СРТУ), что существенно снижает ресурс работы изделия.

Известен жаропрочный никелевый сплав, предназначенный для деталей газовых турбин, состава (мас.%):

Углерод- 0,02-0,10Хром- 8,0-10,0Вольфрам- 5,2-5,9Молибден- 3,6-4,3Титан- 1,5-3,4Алюминий- 4,3-5,3Ниобий- 1,0-2,0Гафний- 0,1-0,4Бор- 0,001-0,05Цирконий- 0,001-0,05Магний- 0,001-0,08Церий- 0,001-0,06Никель- остальное

(Патент РФ 2131943, С22С 19/05, 1999 год) - прототип.

Недостатком этого сплава являются низкие характеристики ползучести (σ0,2/100) и пластические характеристики (δ, Ψ, KCU), а также высокая скорость распространения усталостной трещины (СРТУ) при рабочих температурах.

Предлагается сплав на основе никеля, содержащий компоненты в следующем соотношении (мас.%):

Углерод- 0,02-0,08Хром- 8,0-10,0Кобальт- 1,0-6,0Вольфрам- 5,2-6,0Молибден- 3,4-4,2Титан- 2,3-2,9Алюминий- 4,6-5,3Ниобий- 1,0-1,9Гафний- 0,05-0,4Бор- 0,005-0,05Цирконий- 0,001-0,05Магний- 0,001-0,05Марганец- 0,001-0,5Кремний- 0,001-0,5Железо- 0,001-0,5Никель- остальное

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит кобальт, марганец, кремний и железо при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Углерод- 0,02-0,08Хром- 8,0-10,0Кобальт- 1,0-6,0Вольфрам- 5,2-6,0Молибден- 3,4-4,2Титан- 2,3-2,9Алюминий- 4,6-5,3Ниобий- 1,0-1,9Гафний- 0,05-0,4Бор- 0,005-0,05Цирконий- 0,001-0,05Магний- 0,001-0,05Марганец- 0,001-0,5Кремний- 0,001-0,5Железо- 0,001-0,5Никель- остальное

Технический результат - повышение характеристик ползучести, пластических характеристик и снижение скорости распространения усталостной трещины при рабочих температурах и, как следствие, повышение ресурса работы изделия из предлагаемого сплава.

Это достигается тем, что предлагаемый состав порошкового сплава обеспечивает создание устойчивой дислокационной структуры и ее сохранение при повышенных рабочих температурах, а также позволяет за счет увеличения поверхностного натяжения исключить образование внутренних пор в гранулах (в порошке) и, следовательно, прессовать из них плотные беспористые заготовки с высоким сопротивлением распространению усталостных трещин (с низкой СРТУ).

Пример

Методом порошковой металлургии был изготовлен и опробован сплав предлагаемого состава (мас.%):

Углерод- 0,05Хром- 9,0Кобальт- 3,5Вольфрам- 5,5Молибден- 3,7Титан- 2,7Алюминий- 4,8Ниобий- 1,3Гафний- 0,2Бор- 0,02Цирконий- 0,01Магний- 0,03Марганец- 0,2Кремний- 0,2Железо- 0,2Никельостальное

Также был получен сплав по составу - прототипу.

Механические свойства при температуре 650°С предлагаемого сплава и сплава-прототипа определены по стандартным методикам испытания и представлены в таблице.

Таблица650°СПредел прочности σвПредел текучести σ0,2Относит.удлинение δОтносит. сужение ΨУдарная вязкость KCUПредел ползучести σ0,2/100СРТУ ΔК=44МРа·м0,5МПа%МДж/м2МПамм/циклПредлагаемый сплав142099014,217,90,449702,1·10-4Прототип13709356,76,80,228302,2·10-3

Из таблицы видно, что сплав предлагаемого состава при рабочей температуре 650°С превосходит прототип по характеристикам пластичности и ударной вязкости почти в 2 раза, а по пределу ползучести на 140 МПа. При этом скорость распространения усталостной трещины предлагаемого сплава почти на порядок меньше, чем СРТУ прототипа.

Таким образом, применение предлагаемого сплава для изготовления валов, дисков и др. деталей газотурбинных двигателей позволит повысить их ресурс не менее чем в 2 раза.

Похожие патенты RU2299919C1

название год авторы номер документа
ЖАРОПРОЧНЫЙ ПОРОШКОВЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 2007
  • Гарибов Генрих Саркисович
  • Востриков Алексей Владимирович
  • Гриц Нина Михайловна
  • Федоренко Елизавета Александровна
  • Казберович Алексей Михайлович
  • Власова Ольга Николаевна
  • Иноземцев Александр Александрович
  • Андрейченко Игорь Леонардович
RU2348726C1
НИКЕЛЕВЫЙ ГРАНУЛЬНЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ДИСКОВ ГАЗОВЫХ ТУРБИН 2021
  • Шмелев Виталий Петрович
  • Перевозов Алексей Сергеевич
  • Карягин Дмитрий Андреевич
  • Логунов Александр Вячеславович
  • Казберович Алексей Михайлович
  • Данилов Денис Викторович
RU2765297C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 2004
  • Еременко В.И.
  • Гриц Н.М.
  • Федоренко Е.А.
  • Качанов Е.Б.
  • Фаткуллин О.Х.
  • Гарибов Г.С.
  • Власова О.Н.
  • Кузменко М.Л.
  • Колотников М.Е.
  • Марчуков Е.Ю.
  • Зубарев Г.И.
  • Иноземцев А.А.
  • Коряковцев А.С.
  • Каторгин Б.И.
  • Семенов В.Н.
RU2257420C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ ПОРОШКОВЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 2009
  • Гарибов Генрих Саркисович
  • Гриц Нина Михайловна
  • Иноземцев Александр Александрович
  • Востриков Алексей Владимирович
  • Федоренко Елизавета Александровна
  • Андрейченко Игорь Леонардович
  • Зубарев Геннадий Иванович
  • Карягин Дмитрий Андреевич
RU2410457C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ ПОРОШКОВЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 2005
  • Еременко Василий Иванович
  • Гриц Нина Михайловна
  • Федоренко Елизавета Александровна
  • Качанов Евгений Борисович
  • Гарибов Генрих Саркисович
  • Власова Ольга Николаевна
RU2294393C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ ПОРОШКОВЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ 2008
  • Гарибов Генрих Саркисович
  • Востриков Алексей Владимирович
  • Гриц Нина Михайловна
  • Федоренко Елизавета Александровна
  • Казберович Алексей Михайлович
  • Иноземцев Александр Александрович
  • Андрейченко Игорь Леонардович
  • Карягин Дмитрий Андреевич
RU2371495C1
ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ 2008
  • Гарибов Генрих Саркисович
  • Востриков Алексей Владимирович
  • Гриц Нина Михайловна
  • Федоренко Елизавета Александровна
  • Казберович Алексей Михайлович
  • Власова Ольга Николаевна
  • Иноземцев Александр Александрович
  • Андрейченко Игорь Леонардович
  • Карягин Дмитрий Андреевич
RU2368683C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ МЕТАЛЛУРГИИ ГРАНУЛ 2010
  • Еременко Василий Иванович
  • Фаткуллин Олег Хикметович
  • Фурашов Алексей Сергеевич
  • Фаткуллин Станислав Игоревич
  • Щукарев Анатолий Константинович
RU2428497C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 2005
  • Латышев Владимир Борисович
  • Каблов Евгений Николаевич
RU2285059C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ МЕТАЛЛУРГИИ ГРАНУЛ 2015
  • Гришечкин Александр Иванович
  • Тимохин Николай Иванович
  • Романов Александр Евгеньевич
  • Фаткуллин Олег Хикметович
  • Перевозов Алексей Сергеевич
  • Шувалов Андрей Александрович
  • Казеннов Виктор Константинович
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Зубарев Геннадий Иванович
RU2590792C1

Реферат патента 2007 года ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам порошковых жаропрочных сплавов на основе никеля. Может применяться для тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях. Сплав содержит, мас.%: углерод 0,02-0,08; хром 8,0-10,0; кобальт 1,0-6,0; вольфрам 5,2-6,0; молибден 3,4-4,2; титан 2,3-2,9; алюминий 4,6-5,3; ниобий 1,0-1,9; гафний 0,05-0,4; бор 0,005-0,05; цирконий 0,001-0,05; магний 0,001-0,05; марганец 0,001-0,5; кремний 0,001-0,5; железо 0,001-0,5; никель - остальное. Полученный сплав имеет высокие характеристики ползучести, пластичности и низкую скорость распространения усталостной трещины, что повышает ресурс работы изделий из него. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 299 919 C1

Порошковый жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, вольфрам, молибден, титан, алюминий, ниобий, гафний, бор, цирконий и магний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кобальт, марганец, кремний и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,02-0,08Хром8,0-10,0Кобальт1,0-6,0Вольфрам5,2-6,0Молибден3,4-4,2Титан2,3-2,9Алюминий4,6-5,3Ниобий1,0-1,9Гафний0,05-0,4Бор0,005-0,05Цирконий0,001-0,05Магний0,001-0,05Марганец0,001-0,5Кремний0,001-0,5Железо0,001-0,5НикельОстальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2299919C1

Порошковый сплав на основе никеля 1989
  • Манегин Юрий Владимирович
  • Есенбеков Вячеслав Семенович
  • Сурикова Маргарита Андреевна
  • Скоркин Сергей Васильевич
  • Захарова Ирина Петровна
  • Сергеева Марина Евгеньевна
  • Бяков Сергей Васильевич
  • Зуев Степан Дмитриевич
  • Андросов Сергей Константинович
  • Фридман Александр Герцович
  • Боголюбов Николай Викторович
  • Абакумов Евгений Семенович
SU1713962A1
ПОРОШКОВЫЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 1993
  • Сурикова М.А.
  • Манегин Ю.В.
RU2038401C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 2004
  • Еременко В.И.
  • Гриц Н.М.
  • Федоренко Е.А.
  • Качанов Е.Б.
  • Фаткуллин О.Х.
  • Гарибов Г.С.
  • Власова О.Н.
  • Кузменко М.Л.
  • Колотников М.Е.
  • Марчуков Е.Ю.
  • Зубарев Г.И.
  • Иноземцев А.А.
  • Коряковцев А.С.
  • Каторгин Б.И.
  • Семенов В.Н.
RU2257420C1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Опорное устройство для подающего механизма бурильного станка установки для бурения 1984
  • Паули Раякаллио
  • Лео Хяккинен
SU1384212A3
US 4140528 A, 20.02.1979
ЭТАЖЕРОЧНЫЙ ПРЕСС ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ФАНЕРЫ И Т. П. МАТЕРИАЛОВ 0
SU237378A1

RU 2 299 919 C1

Авторы

Качанов Евгений Борисович

Еременко Василий Иванович

Гриц Нина Михайловна

Федоренко Елизавета Александровна

Власова Ольга Николаевна

Даты

2007-05-27Публикация

2006-03-02Подача