Жаропрочный сплав на основе никеля Советский патент 1986 года по МПК C22C19/05 

Изобретение относится к металлгии сплавов, в частности к жаропрочным литейным сплавам на основе никеля,

Широко известны в металлургии дформируемые и литейные сплавы, содержавшие в качестве основы никель, а также хром, молибден, титан,алюминий, вольфрам и кобальт,. служащи для изготовления многих деталей газовых турбин реактивной авиации, в судовых газотурбинных установках стационарных газовых турбинах.

Наиболее близким по химическому составу является сплав на основе никеля, используемый для изготовления деталей ГТД, который содержит ингредиента, в следукив(их количествах, мас.%:

XipoM

15-17 3,5-4,5

Молибден 4,6-6,0 Вольфрам 2,5-3,0 Титан 2,4-3,0 .Алкминий 4,0-6,0 Кобальт Бор

0,01-0,02

1&РКОНИЙ 0,3-0,5

Иттрий 0,1-0,5

Церий

0,03-0,5

Примеси

0,05-0,12

углерод

кремний 0,01-0,6 0,01-0,6

марганец

никель остальное

Этот сплав имеет кристаллическую структуру и свойства приведенные в табл. 1,

Известный сплав имеет недостаточнр высокую длительную прочность и неудовлетворительную коррозионную стойкость, особенно при применении топлива, содержащего серу.

Целью изобретения является повышение длительной прочности и коррозионной стойкости при повышенных температурах. Цель достигается тем, что .предлагается дополнительно ввести ниобий тантал и барий, увеличить содержание кобальта, титана, уменьшить содержание молибдена.

Предлагаемый сплав имеет следу кщий состав, мае.%:

Хром15-17

Молибден 1,5-3,0 Вольфрам 3,5-5,0 Титан5,0-6,0

Алюминий 2,5-3,5 Кобальт 12,,0

0,02-0,05

0,01-0,3

0,02-0,1

0,05-0,3

0,5-2,5

0,05-1,5

0,01-0,3

0,05-0,1 0,01-0,6 0,01-0,5 остальное

Повышение содержания титана и уменьшение содержания молибдена позволяет повысить коррозионную стойкость ПРИ 870-950°С.

Повьш1енное содержание титана способствует также увеличению длительной прочности, причем отношение Ti/Al япя достижения этих показателей должно быть в пределах 1,52,5, в связи с этим снижено содержание алюминия для сохранения суммы (Ti + А1) 7,5 - 9,5%.

Для стабилизации Х5р актерйст ик длительной прочности, увеличения растворимости алюминия и титана значительно увеличено содержание кобальта. Ниобий и тантал введены для увеличения длительной прочности, ниобий и тантал участвуют в образовании упрочняющей фазы, тем самым повышал длительную прочность. Введение бария способствует измельчению частиц упрочняющей фазы,препятствует ее росту, повышая тем самым жаропрочность.

Для получения сплава быпи подготовлены три смеси ингредиентов, содержащие каяадая, мас.%: хром 16,0; молибден 2,25; вольфрам 4,25; титан 5,5; алюминий 3,0; кобальт 14,0; цирконий 0,15; церий 0,06; иттрий 0,17, отличающиеся друг от друга содержанием ниобия, тантала и бария, равным в каждой смеси последовательно, мас.%: 0,5; 1,5; 2,5; 0,05; 0,77; 1,5; 0,01; 0,15; 0,3 (соответственно с последовательностью перечисления) , а также содержанием никеля, составлякнцим дополнительную до 100% часть в каждой смеси.

Содержание таких элементов как бор, барий, цирконий, церий и иттрий указано по расчетному количеству. Величина угара принята равной 50%. 38 Каждая смесь была выплавлена отдельно в опытно-производственных условиях. Полученные сплавы имели характеристики длительной прочности, вриведенные в табл. 2. Основные свойства предлагаемого :сплава представлены в табл. 3. 2 Как видно ид таблицы, коррозионная стойкость и длительная прочность превышают те же величины у известного сплава. Это позволяет увеличить долговечность лопатки газотурбинного двигателя в 1,7-2,2 раза;. Возможность исправления литых лопаток путем холодной деформации в штампах и сварки ных соединениях позволяет повысить .коэффициент выхода годных- отливок IB 2-2,3 раза: ;, Таблица

ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий хром, молибден, вольфр'ам, титан, алюминий, кобальт, бор, цирконий, церий и иттрий, о т- личающийся тем, что, с целью повьшения длительной прочности и коррозионной стойкости при повьшен-ных температурах,-он дополнительносодержит ниобий,тантал и барий при следующем соотношении коьтонентов, мае.%:Хром15-17Молибден1,5-3 ;Вольфрам. 3,5-5Титан5-6Алюминий2,5-3,5Кобальт12-16Бор0,02-0>&,05Цирконий0,01-0,3Ц€рий0,02-0,1• Иттрий0,05-0,3Ниобий0,5-2,5Тантал0,05-1,5Барий0,01-0,3НикельОстальное§^00О;о ;о

Твердость Ад ,мм

Предел прочности, кг/мм

Предел текучести, кг/мм

Длительная прочность, ( Г- 100 ч), кг/мм

Жаростойкость , испытания 40 ч, топливо с 1% S,

впрыск ( + NaCl),привес 0,035, 0,037 г/см

Твердость (,мм 3,5-3,7

:Предел прочности,

кг/мм 92-97

14-15

21-23

41-43

Таблица 3 75-78

.

44-46 24-26 16-18

Испытания 40 ч при 950 С,топливо с 1Z

S, впрыск ( NaCl), привес 0,013-0,019 г/см

Примечание. Данные по жаростойкости приведены

Продолжение табл 3.

в результате сравнительных испытаний известного и предлагаемого сплавов.