ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ Российский патент 2011 года по МПК C22C19/05 

Описание патента на изобретение RU2428498C1

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 (в мас.%):

Углерод - 0,02-0,10

Хром - 8,0-10,0

Вольфрам - 5,2-5,9

Молибден - 3,6-4,3

Титан - 1,5-3,4

Алюминий - 4,3-5,3

Ниобий - 1,0-2,0

Гафний - 0,1-0,4

Бор - 0,001-0,05

Цирконий - 0,001-0,05

Магний - 0,001-0,08

Церий - 0,001-0,06

Никель - остальное

(патент РФ 2131943, С22С 19/05, 1999 год).

Недостатком этого сплава являются низкие характеристики пластичности при комнатной и рабочих температурах.

Известен жаропрочный порошковый никелевый сплав, предназначенный для деталей газовых турбин состава 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

(патент РФ 2299919, С22С 19/05, (22С 1/04, 2006 год) - прототип.

Недостатками этого сплава являются низкие значения жаропрочности при рабочих температурах и его высокая себестоимость.

Предлагается сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, ниобий, бор, цирконий, магний, никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий и лантан, при следующем соотношении компонентов в мас.%:

Углерод - 0,06-0,14

Хром - 10,0-12,0

Кобальт - 4,0-6,0

Вольфрам - 1,0-2,0

Молибден - 5,0-5,6

Титан - 3,0-3,6

Алюминий - 4,5-5,5

Ниобий - 2,5-3,2

Бор - 0,005-0,05

Цирконий - 0,001-0,05

Магний - 0,001-0,05

Церий - 0,001-0,05

Лантан - 0,001-0,05

Никель - остальное.

И отношение суммарного содержания вольфрама и молибдена к суммарному содержанию алюминия и титана 0,66-1,01.

Технический результат - повышение жаропрочности сплава, что ведет к увеличению ресурса работы двигателя при повышенных рабочих температурах. Кроме того, минимальное содержание дефицитного и дорогостоящего вольфрама и отсутствие гафния существенно снижает себестоимость сплава и изделий из него.

Сплав, содержащий предложенные компоненты при заявленных соотношениях, обеспечивает повышенное содержание γ'-фазы и таким образом повышенную прочность тела зерна. Дополнительное введение церия и лантана, сегрегирующих по границам зерен, увеличивает их прочность. Совместное увеличение прочности тела и границы зерна повышает механические характеристики, в том числе жаропрочность при рабочих температурах.

Уменьшение γ'-образующих элементов вольфрама и гафния с целью уменьшения себестоимости сплава делает возможным увеличение алюминия и титана. Минимальное содержание вольфрама делает также необходимым введение дополнительного количества молибдена при повышенном содержании ниобия. Дополнительное введение таких сильных карбидообразующих элементов, как титан, молибден и ниобий, делает необходимым увеличение содержания углерода по сравнению с прототипом и с обычно используемым содержанием углерода в порошковых жаропрочных никелевых сплавах.

При этом отношение суммы вольфрама и молибдена к сумме алюминия и титана менее 0,66, то есть уменьшение содержания карбидообразующих элементов по сравнению с γ'-образующими элементами, приводит к нарушению равенства прочности тела и границы зерна. То же самое происходит при увеличении этого отношения более 1,01. Различие в том, что в первом случае уменьшается прочность границы зерна, а во втором - уменьшается прочность тела зерна.

Пример

Методом порошковой металлургии были изготовлены заготовки из предлагаемого состава (№1, 2, 3), выходящие за пределы предлагаемого состава (№4, 5) и состава-прототипа (№6) (таблица 1).

В таблице 2 приведены характеристики жаропрочности при рабочих температурах 650 и 750°С.

Таблица 1 Химический состав изготовленных сплавов Химический состав, мас.% Предложенный сплав Составы за пределами предложенного Состав 6 (способ-прототип) Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 Углерод 0,06 0,09 0,14 0,06 0,04 0,04 Хром 11,0 10,0 12,0 10,5 4,0 4,0 Кобальт 6,0 4,0 5,0 4,0 3,5 3,0 Вольфрам 2,0 1,5 1,0 2,5 0,5 5,5 Молибден 5,5 5,6 5,0 4,2 4,8 4,0 Алюминий 4,5 5,0 5,5 4,0 5,7 4,7 Титан 3,6 3,2 3,0 2,0 2,5 2,5 Ниобий 2,5 3,2 3,0 2,0 1,4 1,4 Гафний - - - 0,08 1,2 0,3 Бор 0,005 0,001 0,05 0,006 0,006 0,006 Цирконий 0,05 0,001 0,03 0,002 0,002 0,001 Магний 0,001 0,08 0,05 0,07 0,07 0,08 Церий 0,001 0,05 0,06 0,06 0,002 0,07 Лантан 0,08 0,05 0,005 0,006 0,002 - Никель Остальное Остальное Остальное Остальное ΣW, Mo / ΣAl, Ti 0,92 0,86 0,70 1,11 0,84 1,32

Таблица 2 Жаропрочность предложенного сплава Составы сплавов , МПа , МПа Сплав 1 1000 686 Сплав 2 1000 686 Сплав 3 1000 686 Сплав 4 940 634 Сплав 5 930 632 Сплав-прототип 931 627

Как видно из таблицы 2, жаропрочность предложенного сплава имеет более высокие на 8-10% значения по сравнению с жаропрочностью сплава-прототипа. Кроме того, минимальное содержание в сплаве заявленного состава кобальта и вольфрама при отсутствии гафния снижает себестоимость на 30-40%.

Похожие патенты RU2428498C1

название год авторы номер документа
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 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
СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 1992
  • Фаткуллин О.Х.
  • Буславский Л.С.
  • Еременко В.И.
  • Рудницкий Е.Н.
  • Гриц Н.М.
  • Шлыков С.О.
  • Федоренко Е.А.
RU2009244C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ МЕТАЛЛУРГИИ ГРАНУЛ 2008
  • Давыдов Артур Керопович
  • Миронов Виктор Иванович
  • Кононов Сергей Александрович
  • Перевозов Алексей Сергеевич
  • Казённов Виктор Константинович
  • Фаткуллин Олег Хикметович
  • Каринский Виктор Николаевич
  • Фурашов Алексей Сергеевич
RU2359053C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ ДЕФОРМИРУЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Бакрадзе Михаил Михайлович
  • Ломберг Борис Самуилович
  • Овсепян Сергей Вячеславович
  • Лимонова Елена Николаевна
  • Чабина Елена Борисовна
  • Филонова Елена Владимировна
  • Хвацкий Константин Константинович
RU2571674C1
Жаропрочный никелевый сплав 2019
  • Данилов Денис Викторович
  • Логунов Александр Вячеславович
RU2697674C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ КОТЛОВ И ПАРОВЫХ ТУРБИН, РАБОТАЮЩИХ ПРИ УЛЬТРАСВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ПАРА 2017
  • Скоробогатых Владимир Николаевич
  • Лубенец Владимир Платонович
  • Козлов Павел Александрович
  • Логашов Сергей Юрьевич
  • Яковлев Евгений Игоревич
RU2637844C1
ГРАНУЛИРУЕМЫЙ ВЫСОКОЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ И ИЗДЕЛИЕ, ИЗГОТОВЛЕННОЕ ИЗ НЕГО 2016
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Оспенникова Ольга Геннадиевна
  • Бакрадзе Михаил Михайлович
  • Востриков Алексей Владимирович
  • Волков Александр Максимович
  • Иноземцев Александр Александрович
  • Гришечкин Александр Иванович
  • Перевозов Алексей Сергеевич
RU2623540C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ ГРАНУЛИРОВАННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 2008
  • Береснев Александр Германович
  • Логунов Александр Вячеславович
  • Логачева Алла Игоревна
  • Таран Павел Владимирович
  • Логачев Александр Васильевич
  • Разумовский Игорь Михайлович
RU2386714C1
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

Реферат патента 2011 года ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам порошковых жаропрочных сплавов на основе никеля, и может быть использовано для тяжелонагруженных деталей - дисков и валов, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях. Заявлен порошковый жаропрочных сплав, содержащий мас.%: углерод - 0,06-0,14, хром - 10,0-12,0, кобальт - 4,0-6,0, вольфрам - 1,0-2,0, молибден - 5,0-5,6, титан - 3,0-3,6, алюминий - 4,5-5,5, ниобий - 2,5-3,2, бор - 0,005-0,05, цирконий - 0,001-0,05, магний - 0,001-0,05, церий - 0,001-0,05, лантан - 0,005-0,05, никель - остальное. При этом отношение суммарного содержания вольфрама и молибдена к суммарному содержанию алюминия и титана составляет 0,66-1,01. Технический результат - повышение жаропрочности, увеличение ресурса работы двигателя при повышенных рабочих температурах. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 428 498 C1

Порошковый жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, ниобий, бор, цирконий, магний, церий и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,06-0,14 Хром 10,0-12,0 Кобальт 4,0-6,0 Вольфрам 1,0-2,0 Молибден 5,0-5,6 Титан 3,0-3,6 Алюминий 4,5-5,5 Ниобий 2,5-3,2 Бор 0,005-0,05 Цирконий 0,001-0,05 Магний 0,001-0,05 Церий 0,001-0,05 Лантан 0,005-0,05 Никель Остальное,


при этом отношение суммарного содержания вольфрама и молибдена к суммарному содержанию алюминия и титана 0,66-1,01 мас.%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2428498C1

ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 2006
  • Качанов Евгений Борисович
  • Еременко Василий Иванович
  • Гриц Нина Михайловна
  • Федоренко Елизавета Александровна
  • Власова Ольга Николаевна
RU2299919C1
АППАРАТ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИПСОВЫХ НЕГАТИВОВ КУЛЬТЕЙ БЕДРА И ГОЛЕНИ 0
SU237336A1
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
Способ геотехнологического опробования подземных формаций через скважины 1985
  • Черней Эдуард Иванович
  • Смирнов Михаил Михайлович
  • Козлов Виктор Сергеевич
  • Ишукин Леонид Васильевич
SU1265343A1
DE 19525983 A1, 01.02.1996.

RU 2 428 498 C1

Авторы

Еременко Василий Иванович

Фаткуллин Олег Хикметович

Фурашов Алексей Сергеевич

Фаткуллин Станислав Игоревич

Щукарев Анатолий Константинович

Даты

2011-09-10Публикация

2010-04-16Подача