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.
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%.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ МЕТАЛЛУРГИИ ГРАНУЛ | 2010 |
|
RU2428497C1 |
ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ МЕТАЛЛУРГИИ ГРАНУЛ | 2015 |
|
RU2590792C1 |
СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ | 1992 |
|
RU2009244C1 |
ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ МЕТАЛЛУРГИИ ГРАНУЛ | 2008 |
|
RU2359053C1 |
ЖАРОПРОЧНЫЙ ДЕФОРМИРУЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА | 2014 |
|
RU2571674C1 |
Жаропрочный никелевый сплав | 2019 |
|
RU2697674C1 |
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ КОТЛОВ И ПАРОВЫХ ТУРБИН, РАБОТАЮЩИХ ПРИ УЛЬТРАСВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ПАРА | 2017 |
|
RU2637844C1 |
ГРАНУЛИРУЕМЫЙ ВЫСОКОЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ И ИЗДЕЛИЕ, ИЗГОТОВЛЕННОЕ ИЗ НЕГО | 2016 |
|
RU2623540C1 |
ЖАРОПРОЧНЫЙ ГРАНУЛИРОВАННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ | 2008 |
|
RU2386714C1 |
ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ | 2008 |
|
RU2368683C1 |
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.
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.%:
при этом отношение суммарного содержания вольфрама и молибдена к суммарному содержанию алюминия и титана 0,66-1,01 мас.%.
ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ | 2006 |
|
RU2299919C1 |
АППАРАТ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИПСОВЫХ НЕГАТИВОВ КУЛЬТЕЙ БЕДРА И ГОЛЕНИ | 0 |
|
SU237336A1 |
ЖАРОПРОЧНЫЙ ПОРОШКОВЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ | 2007 |
|
RU2348726C1 |
Способ геотехнологического опробования подземных формаций через скважины | 1985 |
|
SU1265343A1 |
DE 19525983 A1, 01.02.1996. |
Авторы
Даты
2011-09-10—Публикация
2010-04-16—Подача