Жаростойкий сплав на основе никеля Советский патент 1990 года по МПК C22C19/05 

Изобретение относится к металлургии, а именно к области жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано в конструкции газо-, турбинных двигателей, работающих до | . ,:

В конструкции газотурбинных двигателей имеется ряд деталей, работающих в условиях многократных теплосмен И резких перепадов температуры,которые неизбежно приводят к деформации.

Отсутствие у материала достаточного запаса пластичности может приве.сти к преждевременному разрушению.

Поэтому для подобных деталей применяют высокопластичные нестареющие сплавы, представляющие собой твердый раствор, не содержащий упрочняющих фаз. Наиболее жаропрочным из сплавов

этого типа является сплав ЭИ868,содержащий 24,5% хрома и 14,5% вольфрама. Сплав ЭЙ 868 имеет 100-часовую

-sJl прочность при 800С - 11 кг/мм, а

N9 при 900°С - 5,2 кг/мм.

Наиболее близким по технической сущности является жаростойкий сплав на основе никеля, содержащий, мас.%:

16

Хром

Кобальт

30

Вольфрам

20

до 0,1

Углерод Остальное

Никель

Известный материал обладает недостаточно высокими характеристиками жаростойкости, технологической пластичности и термоусталости. Целью изобретения является повыш ние жаростойкости, технологической пластичности и термоусталости. Для достижения цели жаростойкий сплав, содержащий углерод, хром, ко бальт и вольфрам, дополнительно содержит алюминий и элемент, выбранны из группы лантан, неодим, при следу щем соотношении компонентов, мас.%: 0,02-0,1 Углерод Хром Кобальт Вольфрам 0,2-0,7 Алюминий Элемент,выбранньй из группы 0,01-0,1 неодим лантан Остальное Никель В предлагаемом сплаве кобальт и вольфрам упрочняют твердый раствор при высоких температурах. -Хром такж упрочняет твердый раствор, но одновременно этот элемент увеличивает окалиностойкость. Еще большому увеличению окалиностойкости способству ет введение малых добавок редкоземельных элементов неодима или лантана. Было выплавлено несколько плавок предлагаемого состава (табл.1).Выплавка производилась в вакуумной индукционной печи емкостью 50 кг с ра ливкой в слитки 16-17 кг. Слитки ковались на сутунки,которые прокатывались на лист толщиной 1,5 мм. Листовые заготовки подверга лись термической обработке, которая заключалась в нагреве при темпера1туре в течение 8-10 мин с пос ледующим охлаждением на воздухе. Испытания на термоусталость осу- ; ществляли следующим образом. . Образец в виде пластины шириной ; 20 мм и длиной 185 мм имеет на конце надрез радиусом 0,1 мм. Надрезанный конец автоматически подвергается попеременному нагреву до заданной температуры и охлаждению в воде до появления трещины от надреза длиной 0,5 мм. Критерием термоусталости служило количество циклов нагрев - охлаждение до появления трещины указанной длины. .: Сравнивались сплавы, имеющие в своем составе неодим или лантан с воспроизведенным японским сплавом. Испытания велись по термическому циклу 20-900-20 С. Результаты испытаний представлены в табл.2. В табл.2 представлены результаты испытаний по термоусталости и указаны следующие свойства: жапропрочность, жаростойкость и ударная вязкость.Как i видно из этой таблицы, предложенньй сплав по комплексу свойств превьшает известный, а именно по сопротивлению термоусталости на 40-50%, по жаростойкости в 2 раза, по ударной вязкости более чем в 1,6 раза при температуре 1000-П50с. Таким образом предлагаемый сплав по комплексу свойств позволяет повысить надежность и ресурс изделий новых и перспективньк ГТД более чем в 1,5 раза. Т а б л и ц а 1

Таблица 2

ЖАРОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ; НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, ;

89

3,5

151 115

280 3,5 е864,0

54 104 4,0

50

92 3,5

156

95 4,0

52

56

290

3,5 й

20 26 18 23 28 25

24 26 20 25 24 24

13 15 Г2 14 18 16

29 33 28 31 30 31

14

16

7

10