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

Изобретение относится к металлу гии сплавов, а именно к жаропрочны литейным сплавам на основе никеля. Широко известны в металлургии сплавы, содержащие в качестве осно никель, а также хром, кобальт, алю ний, титан, вольфрам, молибден, сл жащие для изготовления деталей газ вых турбин авиационных двигателей энергетических установок. Из описанньпс в литературе жаропрочных сплавов на основе никеля, используемых для изготовления дета лей ГТУ, по составу ингредиентов н более близок к заявляемому сплаву сплав ЖСбК, который содержит указ ные ингредиенты в следующих колич вах, мас.%: 9,5-12,0 4,0-5,0 Кобальт 4,5-5,5 Вольфрам 3,5-4,8 Молибден Титан 2,5-3,2 .Алк 1иний° 5,0-6,0 Железо Примеси 0,13-0,20 углерод 0,4 кремний 0,4 марганец не более 0,015 сера фосфор не более 0,015 Остальное никель Этот сплав имеет кристаллическ структуру и свойства, приведенные в таВл. 1. Пластичность указанного сплава невысока. Кроме того, сплав имеет неудовлетворительную коррозионную стойкость, особенно при применени топлива, содержащего серу, натрий и другие вредные примеси. Целью изобретения является пов шение пластичности и коррозионной стойкости при 800-950С при сохра . НИИ высокой длительной прочности уровне выбранного прототипа. Для достижения указанной цели жаропрочный сплав на основе никел содержащий хром, кобальт, вольфра молибден, алюминий, титан, бор, ц рий, дополнительно вводят ниобий, цирконий, кальций, при следующем отношении компонентов, мае.%: Хром12,5-14,0 Кобальт4,0-6,0 Вольфрам4,0-6,0 1,5-2,5 Молибден 2,8-3,2 Апюминий 4,5-5,5 0,01-0,05 0,02-0,05 Ниобий 0,05-1,0 0,005-0,01 Кальций 0,005-0,01 Цирконий Приме си 0,07-0,15 углерод кремний марганец не более 0,015 сера не более 0,015 фосфор Остальное никель Повышение содержания хрома, титаа и церия, уменьшение содержания олибдена и алюминия, введение кашьия увеличивают коррозионную стойость при 800-950 С. Введение ниобия, циркония, уменьение содержания алюминия, повьш1ение одержания титана способствует увелиению пластичности при сохранении ратковременной и длительной прочости на уровне прототипа, причем ля достижения этих показателей отноение Ti/At должно быть в пределах 1,5-2,0. Для получения сплава были подготовлены три смеси ингредиентов, содержащие каждая, мас.%: хром 14,0; кобальт 6,0; вольфрам 5,2; молибден 2,5; титан 4,5; алюминий 3,2; ниобий 0,05; бор 0,03; церий 0,02; цирконий 0,005; кальций 0,005; углерод 0,07; никель остальное (сплав 1); хром 13,2; кобальт 4,8; вольфрам 6,0; молибден 1,9; титан 4,9; алюминий 2,8; ниобий 0,4; бор 0,05; церий 0,05; цирконий 0,08; кальций 0,008; углерод 0,11; никель остальное (сплав 2); хром 12,5; кобальт 4,0; вольфрам 4,0; молибден 1,5; титан 5,5; алюминий 2,8; ниобий 1,0; бор 0,02;. церий 0,03; цирконий 0,01; кальций 0,01; углерод 0,15; никель остальное (сплав 3). Содержание бора, циркония, церия, кальция соответствует расчетному количеству этих элементов. Каждая смесь сплавлялась отдельно в вакуумно-индукционных печах. Полученные сплавы имели характеристики коррозионной стойкости и пластичности, приведенные в табл.2.

Основные свойства предлагаемого сплава представлены в табл. 3. 1 Как видно из таблицы, коррозион|ная стойкость и пластичность превышают те же величины у известного сплава при сохранении длительной

прочности. Это позволит увеличить долговечность лопатки газотурбинного двигателя, а также повысить температуру газа перед турбиной на 30-50°С, что эквивалентно повьшению мощности ГТД на 5-7%.

Т а б л и ц а 1

ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий хром, кобальт. вольфрам, молибден, алюминий, титан, бор, церий, отличающийся тем,что, с целью повышения пластич-. ности и коррозионной стойкости при температурах 800-950 0, он дополнительно содержит ниобий, кальций, цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: 12,5-14,0 Хром 4,0-6,0 Кобальт 4,0-6,0 Вольфрам 1,5-2,5 Молибден 2,8-3,2 Алюминий 4,5-5,5 Титан 0,01-0,05 Бор 0,02-0,05 Церий 0,05-1,0 Ниобий (П 0,005-0,01 Кальций 0,005-0,01 Цирконий Остальное Никель § 00 Од ;о СО а м

Данные по коррозионной стойкости приведены испытаний сплавов.

Таблица2 в результате сравнительных ТаблицаЗ