DE1928509A1 - Oxydation-erosion-bestaendige Nickel-Superlegierung - Google Patents

Description

United Aircraft Corporation ~ '

4-00 Main. Street ■ ._ ' .

East Hartford, Connecticut 06108, U.S.A.

OXYDATION-EROSION-BESTÄNDIGE NICKEIr-SUPESLEGIERUN G

Priorität: Vereinigte Staaten von Aaerika Patentanmeldung vom 5- Juni 1968 (U.S. Serial Kr, 7^4,706)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Nicke1-Superlegierungen, insbesondere auf solche die zur Anwendung in Gasturbinen geeignet sind, welche oxidierende Umgebungen hoher Temperatur einsaMIeosen,, Bei der Verwendung in der Herstellung von Schaufeln, Flügeln und anderen Gasturbinen-Bestandteilen stellt die chemicche Zusammensetzung- der typischen Superlegierung, wie erfordert, einen Kuapromiss dar zwischen den optimalen Festigkeitseigenschaf töü des Materials und seiner optimalen Beständigkeit.gegen Oxydat lon-Eros ion.. Ι;α Masstab dieser Verhältnisse sind die typischen lUckel-Saperlegierungen, wie B-I9oo, beständig genug gegen Oxydation-Erosion im Temperaturbereich bis zu ungefähr 871 °G-982 °C. Oberhalb dieser Temperaturen aber sind die Oxydationsgeschwindigi»eiteri in den meisten Anwendungen unannehmbar hoch und Schutziiber- ^JgO //erden notwendigerweise angev/andt um die nutzbare Lebensdau-

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er der Legierung zu verlängern.

Der typische Schutzüberzug versieht die iäuperlegiei'ung mit einer Oberflächenschicht welche gekennzeichnet ist durch erhöhte Beständigkeit gegen Oxidation. In der Gasturbinen-Industrie wird diese Schutzschicht oft gebildet durch Eingehen einer .Reaktion von Aluminium mit der Oberfläche der Legierung, um eine Aluminidzone zu bilden, welche nach Oxydaoion bei hoher Temperatur Vielter reagiert, um eine Oxidschicht zu bilden, durch welche die Transportgeschwindigkeiten der Rea^tionspax'trier niedrig sind. In dieser Hinsicht siehe das U.3. Patent 3· 1 o2.o-M-4- von Joseph. Obwohl durch diesen Schritt erhöhte Lebensdauern erreicht werden können, bleibt die Oxydation die nox\aale Form des Te reagens, welcher die Lebensdauer der Bestandteile in den meiscen Fällen begrenzt.

Schutzüberzüge neigen zuai »Zersägen durch eine Menge Mechanismen, und auf ein solches Versagen hin ist die Grundlegierung wieder einer unannehmbar schnellen üxyaation-Erosion ausgesetzt. Aluainid-Schutzüberzüge sind häufig dem Versagen ausgesetzt wegen der Änderungen der Zusammensetzung, welche durch den Verlust des das Oxyd bildenden -Bestandteils entstehen durch¹ Abplatzen des Oxyds. Wegen der komplexen Beschaffenheit der Legierungen, wie. B-19oo, sind die schützenden Oxyüe in Wirklichkeit eher Oxyd-uischungen. (z.B. G^Oz, AI2O-Z, EiO, Spinelle usw.) als ein einzelnes Oxyd.. Und es wurde entdeckt dass solche iiisc^angen weniger- wirksame Schranken darstellen als das einzelne Oxyd und eiern Abplatzen unter den zyklischen Wäriiiebedingungen, welche in- Diiseiuaotoreii,- auftreten, mehr, ausgesetzt sind. Der zyklische Vorgang des. Ahplatzens und Umformens macht solche Legierungen sp.cjar weniger Oxydation-beständig, als sie unter rein isothemischen Bedingungen . sein würden,. ^-

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Ausserdem sind Aluiainid-SchutzüberzÜge eine Quelle von Ermüdungsbruchanfängen und vermindern fiir eine spezifische Konstraktion das Volumen des die Belastung tragenden Materials oder vergrös-■serü das Gewicht des besonderen Bestandteils. Somit erfolgt die Anwendung von AluJiinid-Schatzüberzügen, um die Lebensdauer und die Betriebstemperatur der ftickel-Superlejierung zu erhöhen, gewöhnlich nicht ohne Veralinderung der mechanischen Eigenschaften, in Verbindung, natürlich, mit einer zusätzlichen wirtschaftlichen Belastung.

In Hinsicht auf das Vo rhe !'gehende ist der Wunsch nach und der Nutzen von einer Superlegierung, welche Festi^keitsei.^enschaften Hat ^ die den üblichen Legierungen wenigstens gleichwertig sind, zusammen mit einer bedeutend verbessei'ten Oxydation-Erosion-Bestähdigkeit* sofort einleuchtend. ' Die vorliegende Erfindung kann umfastend beschrieben werden als eine liickel-Super legierung des G-aainia—3a,jiiia-Primürtyps oder, gehaueri als eine Superlegierang des 3}.i'Oiu-:tiickei-Aiuuiiniu;iityps.

tier Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine liickei-Süperiegierüng zii liefern welche eine bedeutend verbesserte" OBcydatioh-Erosion-Beständigkeit und trotzdem geeignete Festigkeitsei^efaschäften jaufweist, welche sie geeignet machen far den Gebrauch in Grastarbinen^Materialieh und unter anderen harten Bedihguhgeh. Deiage.j^:iss wird eine relativ spezifische Legierungszüsaiiimbhsetzühg beschi'iebeh, in welcher die Chroia- und Alu;uiniumähteile abgestimmt sind, um bei Oxydation eine Schutzschicht zu bildeni^r welche aus einem einsi.^en Oxyd, Äluaiiniumcxyd, besteht, Und welche ein ueaxctionselejient, wie Yttrium, enthält, i^uji erhÖhteh Anhaften des einzigen Schuta-Ox^.ds; Jrid die chemische Zusammensetzung ist so gewULlt, dass die Legierung im Bereich des Zwei

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Phasen-Gaiaiaa-Gaimaa-Phasengebiets verbleibt.

Umfassend dargelegt, in Bezug auf die Legierungszusamiaensetzung, umfasst die Erfindung diejenigen Legierungen welche, nach Gewicht^, " 4-7% Aluminium, 12-21% Ghrom, 19-25% Chrom und Aluminium, ο.οίο. 5% Yttrium und/oder ähnliche Stoffe enthalten, Restbestand Nie- ' kel, zusammen mit einem oder mehreren der wahlfreien Legierungszusätze, die üblicherweise mit den Nickel-Superlegierungen vereinigt werden.

Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung ist diejenige, welche nachstehend als Legierung 3J?o bezeichnet wird. Diese Legierung ist von besonderem Nutzen bei der Herstellung von Einkristall-Gasturbinenbestandteilen und hat eine chemische Zusammensetzung wie folgt: .

Bestandteil Gew icht sprozente

Chrom	15.5 - 17 .	Gewichtsprozente
Aluminium	5.5 - 6	15.5 -'17
Titan	1.7 - 2.2	5.5 - 6
Wolfram	7.5 - 8.5 .	1; "1.7 - 2.2
Yttrium .	o.o1- 0.5	7.5-8.5 ·
Nickel	Restbestand	• οΐοΐί- "/α .3 ! "■■'"'
Für die gebräuchlichere Giesstechnik wird die Legierung 55oP be
vorzugt bei folgender Zusammensetzung:
Beetandteil
Chrom
Aluminium
I Titan
Wolfram
Yttrium

Kohlenstoff . o.©5- 0.08

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.-Zirkon. . . q.p8 - p. 12

Fickeil ,. ßestbestand

*Zu^bemerkeß. ist -dass Legierung 35°'und Legierung 35o P sich nur .in der"Einbeziehung in Legierung.. 35p P von Eohlenstpff, Bpr und

, zum Zwecke die "Verformbarkeit und Herstelsfäiiig|?.eit. in d§n-ffleiirkEistallinischen Bestandteilen zu fordern.

Dieser.und andere Gegenstände und Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ,werden ersiciitlich. aus der folgenden .Beschreibung Und den, jbeilieg.ende.n. Zeichnungen_?-worin s

Jigur 1 e'in-DiagrftiHiii darstellt^ welches dia Oxydation-Erosion der Legierung 3^d, im Vergleich zu den iilDlichen Nickel-SuperIegierung- βμ, mit odei", ohne Schutzülierzug, veranschaulicht. In diesem Versuch wurden VörgleiGhsprot>en einer Propanf lamiue grosser Geschwiridigkeit hei 1149⁰G ausgesßtzt. -_L_- ..-'.,

figur 2 ein Piagraaim darstellt welches die Spannun-gshruch-Merkma-Ie dßr Legierung 35ö bei ¥erschiede.neii Temperaturen Vergleicht, im

Figu..r 3 §

darstellt welches das halten ve.rgsMedsner Ni^kel-GhrQift-Aluiiiiniumlegieruiigen nachweist, mit und phne Zusatz van geaktipnsmetall_? im Vergleich zu stellvert.rete|l4gö 4ff2eit3-ge.n M&tera'lien, Die Versuche wurden ausgeführt in einer JPf-^flamme fe§i 1149^Ö0 bei einer Gasgeschwindig-

§3-1,Ρί?||ΐ||4# äiy?s:te.lXt ^on ifwiatotsand.er.uig^Zeit, »el

.........Τ. 19285Q9

In der folgenden Beschreibung!, wird auf verschiedene der [!"blichen öder derzeitigen Nickel-Legiei'ungen Bezug -;eno.a:uen werden. Stell vertretende Legierungen dieses allgemeinen T^ps sind die in der

'"..-■ ".--"■"'..'-·" ■-.'■■ .-Vi'.·* -' · - '■ τ Γ· ί Industrie" wie folgt bezeichneten, m jewichtspzOzenten:

Legierung Normale ZusaiUoiensetzung

Hastelloy X 22% Gr, 1.3% Go,^d Mo, o.l% Q₁

18.y?ö 5"e, 0.67a W» Re st be stand

Udiuiet 7oo 1570 Gr, 18,5f» Go

4,25% Al₁ 5.2?'ö Mo, 0,08% G, o,o3/o B, Restbestand Ni, B-1900 8% Gr^ lo% Go, 1% Ti, 6% Al,

6% Mo,o.l% G, 4.5% Ta, ο.ο.15?ά B, o.o7% ¹Sr, Restbestand Ni,

Die typische Nickel-Superlegierung ist vorwiegend ein Nicke1-GhrOiU-Mischkristall(Granuaa-Phase), geliertet durch Beifügen von A-luuiiniuüi und, sehr oft, Titan, Uia eine inter^etallisciie Verbindung (3-aittiüa-Priuiarphase) aas^uhä.rten, typisch Ni^(Ai,Ti) . In der bevorzugten Ausführung wird die Gamuia-Pr-Liaarphase Ni^CAl,Ti) _ge^ ordnet, kubisch-flächenzentriert m.it Aluiainiuüo.— una an den Ecken der Einzelle und liicüel 0η den Fl

Gegenwärtige Legierungen enthalten npriaalerweise aacih/KauB.it^M die Lösungstemperatur der (Ja₁OiUa-Priiiärpiiase zu erhöhen^ f-eue^ij.fe te Metallzusätze zur Festigung der Verbindung, und Kohlenstoff_f Bor und Zirkon um die Verformbarkeit und zu fördern.

vorliegenden Jjegierungeix sind vam. Mickel^C

allgemein, vom Nickel-^ßlipom^Ali^iniuia^yttiluiaty^^-§i§ iäg=3 das eiBsigartige Merkinal _f das einzige Oxyd, AjLgßl! feilä§B^C;ti fp, bei (^ydatipR „&I3 Ip^ljnis einep sePgfältiggn Jgege.lu^g

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der Chrom- und Aluininiumgehalte in den Legierungen, verbunden mit der Fähigkeit dieses Oxyd hartnäckx^ zurückzuhalten vermöge der Hafteffekte, welche durch das Beifügen eines reaktiven EIe-

* mentes, wie Yttrium, Sfiandxim, Thorium, Lanthanum, und die anderen seltenen Erdelejehte, gefördert werden. Die so verliehene hervorragende Oxydation-Bestundigkeit weist auf die mögliche Anwendung dieser Legierungen iia Zustand ohne Schutzüberzug hin, wobei viele Schwierigkeiten, welche mit der Anwendung eienes Aluuiinidschutzüberzugs verbunden sind, eliminiert werden. Dies ist klar

. durch die Oxydation-Erosion Versuche aer .Jj'i^ur 1 "bewiesen. Zu bemerken ist, dass eine bedeutende Verbesserung in der Oxydation-Erosxon-Beständigkeit der Legierung ~j>to and der zugehörigen Zusammensetzungen, im Vergleich zu den dex'zeitigen lückel-Suxjerlegierungen, besteht. Noch bedeutender ist der vergleichbare Grad an Oxydation-Beständigkeit, welcher iiit üen Legierungen ohne Schutzüberzug der vorliegender Erfindung erzielt wird, im Vergleidi zu den gebräuchlichen Legierungen mit Al aiuin id schutz über zug. Im Falle von Legierungen des l\yps der Legierung 3i?o fährt die Legie-

. rung in der Oxydation fort, mit einer langsamen und vorhersagbaren Geschwindigkeit, v-ährend eines bis jetzt noch unbestimmten Zeitabschnitts. Wie in den Unterlagen angegeben sti.a.at dies nicht im Falle einer üblichen Legierung mit Schutzüberzug, welche, bei Versagen des Schutzüberzugs, in die schnellere Greschwindigkeit der Legierung ohne Schutzüberzug zurückkehrt.

In Bezug auf ihre FestxgKeitseigenschaften zeigt die Legierung 3i?q Zug-jKriecJi-und Ermüdungsei.üenschaften, welche gleichwertig sind zu (xuss-udimet 7oo, wie es in Fijur 2 und in der folgenden Tabelle gezeigt,wird. ......

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Tempe -

ratur ο,.

- 8 Tabelle I

Legierung y^ljo ϊ.2/0 Streck-Festigkeit

Bruch-	Deh	Einschnü
Eestigk.	nung	rung
kg/cm^	%

R.T.

99oq

29.7

111;·οο 3'.'+"

' ' lloi-ö "7.b" ^:

422o 17.1

-Raumtemperatur (H.ΐ. ) Elastizitätsmodul -.-. -

Legierung 35° 1.2 χ lo^ü kg/cm

6 2

G-uss-Udimet ^ri*oo ^.2^x Io kg/cia /

Ermüdungsfestigkeit bei niedriger zyklischer Beanspruchung.

76o°C

E = 1.6%

Legierung 3^o 469 zyklisch-e Beanspruchungen ,

5uss-Udimet 7oo 167 zyklische Beansx>ruchungen

Die vorzügliche ,.äraeermüdungs-Bestanüigkelt -kann, dem außergewöhnlich niedrigen Elastizitätsmodul ües Materials in Stengelkorn- oder Einkristallf^Γα zugeschrieben weruen.

Die in der vorliegenaen Erfmüang enthaltene jrundregel macht d-le Aufrechterhaltung eines kritischen Verhältnisses zvn.sch.en¹ den ' _; ührom- und Aluminiumanteilen der Legierung notwendig, ΐια wesentlichen sind?die-. Ghrom-rorU^ä·, j&f^uiajj.ril^maißjteile so abgestimmt dass sie bei Oxydation allein das eir.zi.;e Oxyd von Aluminium bildenrfwährend die jesajitlegierung zum Zwecke des /lef ü -;eaufbaus i,a. ".Zwei-Phasen-laiuma-Gauuaa-Phasen ;eb.iet ..gelial.i/Gn wird.. Verbunden mit der. obigen Erscheinung ist der Einschluss einet, .reaktiven Elementes wie z.B. Yttrium, um das Anhaften des so ,jebilcieten einzigen G-xyds zu fördern. Eine Vielzahl an Versuchen-wurde,· lnnei-halb, der Grundzusammensetzung, ausgeführt, a.a die britische Zusagen set-

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zungs^renze festzulegen, wie es wahlweise in den Figuren 2-4 zusammengefasst wurde. ■

* Wie vorher vorweggenommen ist die hier enthaltene Grundzusammensetzung.wie folgt, nach Gewicht: ■

Nicke!basis - 4-7% Aluminium - 12-21% Chrom - 19-25% Chrom und Aluminium - o.o1-o.5% Eeaktionsmetall, einschliesslich Yttrium u. Scandium.

Verschiedene der geprüften G-rundlegierungs-Zusammensetzungen be-■ greifen:

Ni - 16% Cr - 5% Al - o.-5% Y

ία - -2o% Cr- 5% Al - o.5% Y

Ni - 25% Or - 6% Al - 1% Y

Ei - 25% Cr- 6% Al - o.85%Zr

Ni - 16% Cr - 5% Al - o.3% Sc

Ni - 13% Cr- 6% Al - lo% W - 0.5% Y

Ni" - 16% Cr - 6% Al - lo% W - 0.25% Sc

Ki - 16% Cr - 8% Al - 4% Ta - 0.5% Y

Ni - 16% Cr -.6% Al - 4% Ta - 4% W - 2% Ti - o.l% Sc

Ni -;16% Cr - lo% Co - 5% W - 4% Ta - 1.5% Mo -■ 5% Al - 2% ¹SL -

. : 0.1% Sc . . ■-..■";

Alle die obigen Legierungen besxtzen überlegene Ojqsrdation-Brosir on-Beständigkeit im Vergleich zu den derzeitigem "!legierungen. Die letzten fünf legierungen enthalten Wolfram, Tantal und Titan, E-

• lemente welche den Nickellegierungen normalerweise beigefügt werden zu Festigkeitszwecken. " "

.₍legierungen der Zusammensetzung Ni-16% Or - ψ/ο Al « q„A% % und Ni-16% Cr - 5% Al - 0,5% X wurden: durch Schmieden und Walken zti lol6/4- Feinblech, verarbeitet*

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- to - ;

Dieses Feinblech wurde auf Zerreissfestigkeit geprüft, um seine Eigenschaften mit Hastelloy X, einem in der Gasturbinen-Industrie viel verwendeten Peinblech, zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen eine Leistung, welche allgemein gleich oder besser als bei Hastelloy X ist. Und zwei Punkte müssten hervorgehoben werden in "Ver bindung mit diesen besonderen Versuchen: (a) diese Legierungen wurden im gewalzenen Zustand geprüft, ohne Anwendung irgendeiner begünstigenden Wärmebehandlung; und (b) diese Legierungen waren, in der Tat, unter den schwächsten in den in Betracht gezogenen Gruppen, da es ihnen an verfestigern, wie z.B. Wolfram, Tantal und Titan, fehlte. Selbst in der Grundform aber zeigten diese Legierungen eine Festigkeit, welche vergleichbar ist mit einer Weit gehend benutzten Feinblech-Legierung, aber mit wesentlich höheren Oxydation-Beständigkeit.

Die Zugabe dieser gewöhnlich zur Festigung der Kicke!legierungen benutzten Elemente scheint die Oxydation-Erosion-Beständigkeit, welche bei den einfacheren Legierungen beobachtet wurde, nicht zu vermindern. Die bevorzugte Zusammensetzung der Legierung 35o isti Ni - 15.5-17% Cr - 5.5-6% Al - 1.7-2.2% Ti - 7-5-8.5% tf - ο.σ1-o.5% Y. Zu bemerken ist dass die Elemente Kohlenstoff, Bor und Zirkon in der Legierung 55° nicht erforderlich sind für Einkristall-Bestandteile, welche durch Hicht-ErstarrungstechnikeB gebildet werden* Die Techniken und Vorteile der Hicht-Erstarrungsprpzesse werden im Einzelnen im U.S. Patent 5·26ο·5ο5 von Ver Snyder und in der U«S« Patentanmeldung von Piearcey, Serien eiBgereielrfc aia 17. Februar 1966, erörtert.

Kohlenstoff» Bor und Zirkon sind normalerweise in den enthalten,- welche in Mehrkristallfona gegossen sind, um barkeit und Herstellungsfähigkeit zu fördern« Vom Kohlenstoff

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ort rs-co f

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angenommen, dass er dieses Ziel verwirklicht durch Ausscheidung an Korngrenzen als ein abgeändertes Cr^G^. Die Cr₂XCg-Teilchen vermindern die -Neigung der Legierung, inte .-kristalline Risse zu bilden, durch Hemmung der Korngrenzen-Gleitung. Aber der Kohlenstoff reagiert ebenfalls um andere Karbidpliasen zu bilden (MG, M^C und M₇Cx), je nach Zusammensetzung und Wärmebehandlung.

Viele.der Ni.ekel-Superlegierungen zeigen, selbst im Zustand ohne Schutzuberzug, wenig Beständigkeit gegenüber thermisch-verursachter,.bei niedriger Beanspruchun^sfolge hex'vox^ex-ufener Ermüdung, welche.in vielen Fällen auf die Anwesenheit grosser MG-Karbide zurückgeführt werden kann. Wegen der langsamen Erstarrungsgeschwindigkeiten und. der flachen thermischen Gradienten m der Erstarrungsfront, bei den Kicht-Erstai-ruagGprozessen, wird das Wachstum der ungünstigen MG- Typ Karbide gefördert. Jedoch, da die Einkristal l-G-egenstünde, weiche durch solche Px'ozesse gebildet werden, gekennzeichnet sind durch das Fehlen von Korngrenzen, kann der Kohlenstoff vurteilnafterweise eliminiert wex'den. Die Vorrissbildungs-Erscheinung in Verbindung mit den im Richt-Erstarrungsprozess gebildeten MG-Typ Karbiden ist ausführlich beschrieben in der U.S. Patentanmeldung von Gell und andex-e, Seriennummer'7^5.88^ eingereicht am 1. ;iai 19ö8." Wie dort ausgeführt, wird der Kohlenstoffgeiialt der IixckelTegierungen, welche vexnvbrKi'et "werden" um" Einkristall-libtorehbestandteiie zu erzeugen, vorteilhafterweise unter ungefähr Iod Teile pro Γ,ΙχίΓχοη ^e'halten," da bei dieser Abstufung die MG-Typ irärbidbiTdung •Vex'iiiieden wird. Das Ausscheiden von Kohlenstoff in diesen Bestandteilen, ex^hoht ihre Ermücungsfesufeigke'ii.t weitgehend',; üurch das Entfernen einer Hauptstelle für-^Sr- -miidiingsrissbegiinn.-. In den laehrkri stall inen Legieriirigsänderunjen. I. IDahCLeuistoff, ^vBor und Zirkon enthalten sein.

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In der vorgehenne:] Beschreibung vurde eine Anzahl, von Beispielen and bevorzugten Ausfabrangen erörtert. Der Fachmann wird erkennen, dass eine Vielzahl an Minderungen in der Lejierangszasa.iimen_- setzung möglich sind, eiuscLliesslich der folgenden:

1. Einsetzung von anderen hitzebestandigen Metallen wie Molybdän, Tantal, fciob, Rhwnium oder Hafnium anstelle des ganzen oder Teile des Wolfrajigelialts der Legierung. ' "

2. Einsetzung von Niob anstelle des ganzen oder Teile des Titangehalts der Legierung.

⁷J. Einsetzung von anderen Reaktions-Metallen .wie Scandium, Thorium, Lanthanum oder anderen seltenen Erden, oder Mischungen wie. Mischmetalle, ganz oder teilweise anstelle des Yttriumgehalts.

4·. Teilweise Einsetzung von Kobalt anstelle von Wickel in der Legierung.

*? · Beifügen eines inerten Oxydverteilers, wie Thoriumoxyd, zum Verfestigen.

Wie früher angedeutet, beeinträchtigen die wahlfreien Zusätze, einschliesslich der,eben beschriebenen Veränderungen, zu·den Legierungen der vorliegenden Erfindung, die Grundgegenstände dieser Erfindung nicht. Dies bleibt solange wahr wie der Zusatz die Grundstruktur der Legierung, Zwei Phasen-Gamma-Gamma-Phasengebiet, nicht ändert; und solange der Zusatz nicht das.Oxydation-Verhalt ten der Legierung beeinträchtigt, insofern als sie ein anhaftendes Oberflächen-Einkristall b'ildet, wenn sie einer oxydierenden Umgebung hoher Temperatur ausgesetzt wird. .: : . .· l

.Um die Bedingung zu erfüllen, das Oxyd-Anhaften an die Grundle-· gierung zu fördern, sind alle Metalle brauchbar, welche eine Af-"

: 909 8 50/0 9 30 ₅ = >

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finität für Sauerstoff haben, welche nahe an oder grosser als diejenige des Aluminiums, ist. Jedoch, hat, wie hier verwendet, der , Begriff "Reaktionsmetall" Beziehung auf die Elemente Yttrium, "Scandium, Thorium, Lanthanum und auf die seltenen Erden von Lanthanum (Atomzahl 57) bis Lutetium (Atomzahl 71). Unlängst vorgenommene Versuche haben eingeben dass es in manchen Fällen vorteilhaft sein kann, in Bezug auf die Festigkeitseigenschaften, anstelle des HeaktionsmateriaL·; Yttrium, mit seiner niedrigen Löslichkeit, ein Element wie Scandium, mit höherer Löslichkeit, zu verwenden. Dies würde, wo erwünscht, das Vorhandensein einer Phar oe, die reich an r0aiit.L0nsfijhige.ii Metall ist, wie Wi₁-Y, wie sie in manchen Legierungen gefunden wurde, eliminieren.'

Ea ist deshalb ersichtlich d'-.ss, obwohl die vorliegende Erfindung aasf"jiu'lich beschrieben wurue in Verbindung mit gewissen Beispielen und besonderen bevorzugten Ausfuhrungen, dem Fachmann in dieser Hinsicht viele iindörungea, von denen einige in der vorgehenden Erörterung erwähnt wurden, klar sein werden. Weiterhin ist, obv/öhl, in Bezug auf ihre Wichtigkeit, die verschiedenen Legierungen in Verbindung mit Gasturbinen-Bestandteilen beschrieben wurden, die Verwendungsfähigkeit dieser legierungen nicht so beschränkt. Diese Legierungen liefern aussergewöhnliehe Oxydation-Eros ion- Be ständigkeit, und gute Zerreissfestigkeit und Verformbarkeit. Als Einkristall oder Richt-erstarrter Bestandteil mit der £iooj Ausrichtung parallel zu der Beanspruchungs^urve wird das niedrige Modul dieses Materials sehr gute Warmeermudungs-Beständigkoit liefern. Die Legierungen sind, entsprechend, geeignet für jeden Teil von dem verlangt wird dass er bei hohen Temperaturen in einer oxydierenden Atmosphäre betrieben wird.

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Claims (7)

. - 14 - FATEMTAtiSPRÜCHE

1. Verfahren zum Verbessern der Oxydation-Erosion-Beständigkeit der Nicke1-Superlegierungen, dadurch, gekennzeichnet, dass folgender G-ewichtsZusammenhang der darin ,enthaltenen Bestandteile auf-, gestellt wird, in Bezug auf das Gesamtgewicht der Legierung:

Aluminium 4-7 Prozent

Chrom 12 - 21Prozent

Chrom und Aluainiu.ii 19 - 2|?Prozent

Reaktionsiiietall υ»ο1 -o.^Prozent

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmetall aus Yttrium, Scandium, Thorium, Lanthanum oder aus Mischungen derselben "besteht.

3. Eine Oxyd'aCion-bestünaijje Legierung, dadurch jeitennzeichnet, dass sie, nach Gewicht, Laa^tsa^hlict: besteht aas:

AluiiiiniuiiL 4-7 Prozent

Chrom 12 - 21Prozent

'Chrom und Aluiainiu-a ' 19 - 2^Prozent

Reaktionsmetall o.o1 -o. ^-Prozent

Titan, Ijiob " ο - 6 Prozent //olfram und andere

feuerfeste Metalle ο - I^Pro^ent

Kobalt, Eisen ,. ο - JoProzent Kohlenstoff, Bor und

Zirkon ο -o.2prozent

feuerfestes Oxyd ο - 5 Prozent

Nickel Restbestand

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BAD

_ Λ C, _
¹ •

4. Eine Oxydatiorj-bestr.nüirje Legierung, dadurch gekonnzeichnet, dass sie, nach Gewicht, hauptsächlich besteht aurj:

Aluminium 4-7 Prozent

Chrom 12 - 21 Prozent-

Chrom und Aluminium Tj - 25 Prozent Reaktions.uetall o.o1 -0.

5 Prozent

feuerfestes Metall 1-15 Prozent

Kohlenstoff 0.0I Prozent maximal

1,icke 1 Heat bestand

5· Eine Oxydatiun-bestcvndi^e Le^ieruLy, dadurch gekennzeichnet, dass sie, nach Gewicht, i:auj_'ts-_'ei.lich besteht aus:

Aluminium 4- - 7 Prozent

Chrom 12-21 Prozent

Chrom und Aluminium Tj -"2^ Prozent

Realvtionsmetall o.oi? -0.5 Prozent

feuerfestes Metall 1 - 15 Prozent

Kohlenstoff 0.0^ -0.1 Prozent

Zirkon - ο -o.15Prözent

Bor 0.005 -o.o5Prozent

Nickel Hestbestand

6. Eine Qx-ydation-bestandige Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass sie, nach Gewicht, hauptsächlich besteht aus:

Aluminium 4-7" Prozent

Chrom " 16 - 2ο Prozent

Chrom und Aluminium 19-25 Prozent Wolfram, Tantal, Molybdän 3 - I10 Prozent Yttrium, Scandium,
Thorium, Lanthanum 0.0I -ο.3" Prozent

Nickel ''" ■' ^ '-.'·."■ ;^vfieeiJl3jBStand

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7. Eine Qxydation-bestLndi^e Le^ierunj, dad arch gekennzeichnet, dasei sie, nach Gewicht, hauptsächlich "heüleht aus:

• Aluminium ;·.$ - 6 Prozent

Ch]-ο,:: 1>.5· - 17 Prozent

Titan 1.7 ~>-.d Prozent

Wo]fram V·^ -'--.i. Prozent

Yttrium '. . o1 -o.3 Prozent

l-jickel Liest bestand

b. Eine Le^ierurr^ nacJj Anci>ruch 7, dadurch, gekennzeichnet, dass

sie, nach Gewicht, zur Brcetaung de;.: Iu. ekel s, ebenfalls ei.thalt Kohlenstoff c. o;" -o.oSProzent

Eor ο . o"! -o . ociProzent

Zirkon ο. o>- -o . 1 ^Prozent

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