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

Предлагаемое изобретение относится к металлургии, а именно к получению жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано в конструкции газотурбинных двигателей и других энергетических установок.

Для изготовления жаровых труб,газосборников и многих других узлов газотурбинных двJнгaтeлeй, работающих при температурах до при воздействии относительно малых внешних нагрузок, широко используются нестареющие жаростойкие никелевые сплавы, например, ЭИ435, ЭИ602, отличающиеся умеренной жаропрочностью, высокой пластичностью и окалиностойкостью.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности . и достигаемому эффекту является сплав на основе никеля ВЖ98, содержащий

Рлрггллотир кпк1ттпн ттгм. мяг.

С , 0,1

Сг 23,5-26,5

W 13-16

Ti 0,3-0,7

А1 ; 0,5

Ni Основа

В табл.1 показана сравнительная жаропрочность сплавов ЭИ435 (нихром 80-20), ЭИ602 (нихром, легированньй 3% молибдена и 1% ниобия) и ВЭК98.

Таблица

Достаточно высокая жаропрочност сплава ВЖ98 достигается за счет ин тенсивного легирования вольфрамом, которого в этом сплаве содержится 13-16%. Недостатки сплава ВЖ98 - больш содержание дефицитного вольфрама, недостаточно высокая окалиностойкость и большой (8,88 г/см) удел ньй вес. Целью изобретения является дост жение жаропрочности, окалиностойко ти и снижение удельного веса. Для достижения цели в сплав на основе никеля, содержащий углерод хром, введены молибден, бор и один элемент из группы, содержащей неод лантан, при этом компоненты взяты следующем соотношения, мас.%: Углерод 0,01-0,1 15,0-18,0 8,0-11,0 Молибден 0,003-0,01 Бор содержащей Элемент из группы, неодим(лантан 0,010-0,2 Остальное никель В предлагаемом сплаве молибден играет роль упрочнителя твердого раствора а 1алогично вольфраму в с ве ВЖ98. Учитывая относительно меньший атомный вес молибдена по сравнению с вольфрамом (96 и 184 соответственно), количество атомов молибдена на атом никеля в твердом растворе, даже с учетом пониженного содержания хрома, будет примерно эквивалентно. В предлагаемом сплаве снижено содержание хрома. Это способствует повьшению температуры плавления сплава и общего уровня жаропрочности,поскольку в интервале концентраций хрома от О до 25% температура плавления никеля снижается почти линейно на бО-бЗ С. Неодим или лантан введены для повышения окалиностойкости.Бор введен для улучшения структуры границ зерен. Было проведено несколько плавок. Слитки ковались на сутунки,которые прокатывались в лист толщиной 1,5 мм. Термическая обработка листовых заготовок под образцы производилась при температуре 11 . Вьщержка при этой температуре составляла 10-15- мин с последующим охлаждением на воздухе. Состав плавок предлагаемого спла ва приведен в табл.2. Таблица 2

ЖАРОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром.отличающийся тем, что, с целью обеспечения повьппенной жаропрочности, окалиностойкости и снижения удельного веса, в него дополнительно введены молибден, бор и один элемент из группы, содержащей неодим, лантан, а компоненты взяты в следующем соотношении,вес.%:Углерод 0,01-0,1 Хром15,0-18,0Молибден 8,0-11,0 Бор0,003-0,01Один элемент из группы, содержащийЛ^ГаГ».»-0.2НикельОстальное<S

ТТрочность сплавов, полученных в

д5 плавках,

ТаблицаЗ

5,2 148

Из табл.3 видно, что. сплав БЖ93 отвечает параметрам

,-900 .2

,. , г о 5,2 кг/мм,

(00 Предлагаемый сплав по длительной прочности при обеих температурах испытания превосходит сплав ВЖ98. Окалиностойкость, определялась двумя методами - по привесу и.по убы ли веса образцов после 100-часовых выдержек при температуре 1100 С. Результаты испытаний приведены в табл.4. Таблица Изменение веса образцов (гр/м) за 100 ч при температуре По привесу По убыли веса

684913

,Продолжение табл. 3

Продолжение табл.4

Изменение веса образцов (гр/м) за 100 ч

при температуре По привесу По убьши I веса Новый сплав обладает значительно более высокой стойкостью против окис- ления при температуре , чем сплав ЗЖ98. Высокая Окалиностойкость предложенного сплава обеспечивается наличием в его составе активных редкоземельных элементов из группы неодим, лантан. Предлагаемы сплав по удельному весу легче известного сплава на 12%,

что в сочетания с повышенными харак- чение и позволяет применить этот теристиками (окалиностойкость и жаро- сплав в новых конструкциях ГТД для прочность) имеет весьма важное зна- авиационной техники.