KR20010108041A - Die cast superalloy articles - Google Patents

Abstract

A die cast article (10) composed of a nickel or cobalt base superalloy is disclosed, and is characterized by a microstructure having an absence of flowlines, and a fine average grain size relative to corresponding forged or investment cast articles. The articles include gas turbine engine components.

Description

다이 주조 초합금 제품{DIE CAST SUPERALLOY ARTICLES}Die Casting Superalloy Products {DIE CAST SUPERALLOY ARTICLES}

관련 출원에 대한 참고문헌References to Related Applications

본원에 기술된 물질의 일부는 본원과 동일자에 출원되고 본원에 참고로 명백히 인용되어 있는 "다이 주조 티탄 합금 제품(Die Cast Titanium Alloy Articles)"이란 명칭으로 동시계류중인 특허원에 기술되고 청구되어 있다.Some of the materials described herein are described and claimed in the co-pending patent application under the name “Die Cast Titanium Alloy Articles”, filed on the same day and expressly incorporated herein by reference. .

본 발명은 전체적으로 초합금 물질로부터 가공된 제품에 관한 것이며, 보다 특정하게는 니켈-기제 초합금 및 코발트-기제 초합금으로부터 가공된 제품에 관한 것이다. 상기 합금은 2300 내지 2500℉/1260 내지 1370℃를 넘는 전형적으로 높은 용융 온도를 갖는다.The present invention relates generally to products processed from superalloy materials, and more particularly to products processed from nickel-based superalloys and cobalt-based superalloys. The alloys typically have high melting temperatures above 2300-2500 ° F./1260-1370° C.

니켈-기제 초합금 및 코발트-기제 초합금은 상대적으로 고온 이하, 예를 들면, 약 1500℉/815℃ 이하 및 이상에서의 고강도-중량비, 내부식성 및 사용을 필요로 하는 용도에 사용된다. 본원에 사용된 바와 같이, 초합금은 전체적으로 고강도를 특징으로 하고 고온에서 고강도를 유지하는 이들 물질을 지칭한다. 또한, 상기 물질은 상대적으로 높은 용융점을 특징으로 한다.Nickel-based superalloys and cobalt-based superalloys are used in applications that require high strength-to-weight ratios, corrosion resistance, and use at or below relatively high temperatures, such as about 1500 ° F./815° C. and below. As used herein, superalloy refers to those materials that are generally characterized by high strength and maintain high strength at high temperatures. In addition, the material is characterized by a relatively high melting point.

예를 들면, 가스 터빈 엔진에서 이들 초합금은, 전형적으로 블레이드 및 풍신기(風信旗)와 같은 외장 뿐만 아니라 중간체 및 압축기 케이스, 압축기 디스크,터빈 케이스 및 터빈 디스크와 같은 대전 및 구조 소자를 포함하나 이에 제한되지 않는 터빈 섹션(section)에서, 및 종종 엔진의 압축기 섹션의 후반 단계에서 사용된다. 가스 터빈 엔진에서 사용된 전형적인 니켈-기제 초합금이 워스팔로이(Waspaloy)의 상표명으로 판매되며, 본원에 참고로 명백히 인용되어 있는 미국 특허 제 4,574,015 호 및 제 5,120,373 호에 개시되어 있다. 가스 터빈 엔진에서의 블레이드 및 풍신기와 같은 제품에 워스팔로이를 사용할 목적으로, 상기 제품은 적어도 미국 필라델피아 소재의 워렌데일의 SAE Int'l에서 발표되고 참고로 인용되어 있는 문헌[Aerospace Material Specification AMS 5705 (Rev. H, publ. Aug. 1994)]에 기술된 필요조건을 만족시킨다.For example, in gas turbine engines these superalloys typically include but are not limited to sheaths such as blades and windshields, as well as charging and structural elements such as intermediate and compressor cases, compressor disks, turbine cases and turbine disks. It is used in non-limiting turbine sections and often in later stages of the compressor section of the engine. Typical nickel-based superalloys used in gas turbine engines are disclosed in US Pat. Nos. 4,574,015 and 5,120,373, sold under the trade name of Waspaloy, which is expressly incorporated herein by reference. For the purpose of using Worspalloy in products such as blades and wind vanes in gas turbine engines, the product is disclosed at least in Aerospace Material Specification AMS 5705 (published and incorporated by reference in SAE Int'l, Warrendale, Philadelphia, USA). Rev. H, publ. Aug. 1994).

또한, 다른 합금, 예를 들면, 약 12 내지 16중량%의 크로뮴(Cr), 3 내지 6중량%의 몰리브덴(Mo), 0.8 내지 4중량%의 (콜럼븀(Cb)+탄탈륨(Ta)), 0.5 내지 1.3중량%의 티탄(Ti), 5.25 내지 6.75중량%의 알루미늄(Al), 및 일반적으로 나머지량의 Ni 및 코발트(Co)를 갖는 공칭(nominal) 조성물을 포함하는 IN 713이 사용될 수 있다. 가스 터빈 엔진에서의 블레이드 및 풍신기와 같은 제품에 IN 713을 사용할 목적으로, 상기 제품은 적어도 미국 필라델피아 소재의 워렌데일의 SAE Int'l에서 발표되고 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌[Aerospace Material Specification AMS 5391 (Rev. E, publ. June. 1996)]에 기술된 필요조건을 만족시킨다. IN 713은 약 1400℉/760℃ 이하인 조작 온도에서 유용하다.In addition, other alloys, for example, about 12-16% by weight of chromium (Cr), 3-6% by weight of molybdenum (Mo), 0.8-4% by weight of (Cb) + tantalum (Ta) , IN 713 comprising 0.5 to 1.3 weight percent titanium (Ti), 5.25 to 6.75 weight percent aluminum (Al), and generally nominal compositions having a balance of Ni and cobalt (Co) can be used. have. For the purpose of using IN 713 in products such as blades and wind vanes in gas turbine engines, the product is published at least in Aerospace Material Specification AMS, published by SAE Int'l of Warrendale, Philadelphia, USA, and incorporated herein by reference. 5391 (Rev. E, publ. June. 1996). IN 713 is useful at operating temperatures of about 1400 ° F./760° C. or less.

"B-1900"은 또다른 보다 높은 온도의 합금으로 약 7 내지 9중량%의 Cr, 9 내지 11중량%의 Co, 5.5 내지 6.5중량%의 Mo, 0.75 내지 1.25중량%의 Ti, 3.8 내지4.7중량%의 Ta, 5.5 내지 6.5중량%의 Al, 0.1중량%의 C, 0.015중량%의 B, 0.08중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. 심스(Sims) 및 하겔(Hagel)의 문헌[The Superalloys, (Wiley & Sons 1972), pp. 596-7]을 참고할 수 있다. 가스 터빈 엔진에서의 블레이드 및 풍신기와 같은 제품에 B-1900를 사용할 목적으로, 상기 제품은 적어도 미국 필라델피아 소재의 워렌데일의 SAE Int'l에서 발표되고 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌[Aerospace Material Specification AMS 5405 (Rev. A, publ. Nov. 1995)]에 기술된 필요조건을 만족시킨다. B-1900는 약 1400℉/760℃ 이하의 조작 온도에서 유용하다."B-1900" is another higher temperature alloy, about 7-9 wt% Cr, 9-11 wt% Co, 5.5-6.5 wt% Mo, 0.75-1.25 wt% Ti, 3.8-4.7 Nominal compositions with weight percent Ta, 5.5-6.5 weight percent Al, 0.1 weight percent C, 0.015 weight percent B, 0.08 weight percent Zr, and generally the balance nickel. Sims and Hagel, The Superalloys, (Wiley & Sons 1972), pp. 596-7]. For the purpose of using B-1900 in products such as blades and wind vanes in gas turbine engines, the product is published at least in Aerospace Material Specification published by SAE Int'l of Warrendale, Philadelphia, USA, and incorporated herein by reference. AMS 5405 (Rev. A, publ. Nov. 1995). B-1900 is useful at operating temperatures below about 1400 ° F./760° C.

"B-1900 + Hf"는 또다른 보다 높은 온도의 합금으로 약 7 내지 9중량%의 Cr, 9 내지 11중량%의 Co, 5.5 내지 6.5중량%의 Mo, 0.75 내지 1.25중량%의 Ti, 3.8 내지 4.7중량%의 Ta, 5.5 내지 6.5중량%의 Al, 1 내지 1.3중량%의 Hf, 0.1중량%의 C, 0.015중량%의 B, 0.08중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. 예를 들면, 심스 및 하겔의 문헌[The Superalloys, (Wiley & Sons 1972), pp. 596-7]을 참고할 수 있다. 가스 터빈 엔진에서의 블레이드 및 풍신기와 같은 제품에 B-1900+Hf를 사용할 목적으로, 상기 제품은 적어도 미국 필라델피아 소재의 워렌데일의 SAE Int'l에서 발표되고 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌[Aerospace Material Specification AMS 5406 (Rev. A, publ. Nov. 1995)]에 기술된 필요조건을 만족시킨다. 또한, B-1900+Hf는 약 1400℉/760℃ 이하의 조작 온도에서 유용하다."B-1900 + Hf" is another higher temperature alloy, about 7-9 wt% Cr, 9-11 wt% Co, 5.5-6.5 wt% Mo, 0.75-1.25 wt% Ti, 3.8 To 4.7 weight percent Ta, 5.5 to 6.5 weight percent Al, 1 to 1.3 weight percent Hf, 0.1 weight percent C, 0.015 weight percent B, 0.08 weight percent Zr, and generally the balance nickel Nominal compositions. See, eg, The Superalloys, (Wiley & Sons 1972), pp. 596-7]. For the purpose of using B-1900 + Hf in products such as blades and wind vanes in gas turbine engines, the product is published at least in Aerospace, SAE Int'l, Warrendale, Philadelphia, USA, which is incorporated herein by reference. Material Specification AMS 5406 (Rev. A, publ. Nov. 1995). In addition, B-1900 + Hf is useful at operating temperatures of about 1400 ° F./760° C. or less.

MAR M 247은 약 8.4중량%의 Cr, 10중량%의 Co, 0.65중량%의 Mo, 3중량%의Ta, 5.5중량%의 Al, 10중량%의 W, 1.4중량%의 Hf, 1중량%의 Ti, 0.15중량%의 C, 0.015중량%의 B, 0.05중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. 일반적으로, 미국 특허 제 4,581,300 호 및 제 5,226,946 호를 참고할 수 있다. MAR M 247은 약 1400℉/760℃ 이하의 조작 온도에서 유용하다.MAR M 247 is about 8.4% Cr, 10% Co, 0.65% Mo, 3% Ta, 5.5% Al, 10% W, 1.4% Hf, 1% Of Ti, 0.15% by weight C, 0.015% by weight B, 0.05% by weight Zr, and generally the remaining amount of nickel. In general, reference may be made to US Pat. Nos. 4,581,300 and 5,226,946. MAR M 247 is useful at operating temperatures below about 1400 ° F./760° C.

IN 939는 또다른 니켈-기제 합금으로 약 1500℉ 이하에서 유용하며, 약 22.5중량%의 Cr, 19중량%의 Co, 6중량%의 Mo, 2중량%의 Al, 3.7중량%의 Ti, 2중량%의 W, 3.3중량%의 (Cb+Ta), 0.15중량%의 C, 0.005중량%의 B, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. IN 939는 단조(forge)하기가 불가능하지는 않으나 어렵다.IN 939 is another nickel-based alloy that is useful at less than about 1500 ° F., and has about 22.5 weight percent Cr, 19 weight percent Co, 6 weight percent Mo, 2 weight percent Al, 3.7 weight percent Ti, 2 Nominal compositions with weight percent W, 3.3 weight percent (Cb + Ta), 0.15 weight percent C, 0.005 weight percent B, and generally the balance nickel. IN 939 is not impossible but difficult to forge.

개토라이즈드 워스팔로이(Gatorized Waspaloy)는 통상적인 워스팔로이를 뛰어넘는 향상된 강도 및 온도능을 제공하기 위해 개발된 진보된 워스팔로이 조성물이다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,574,015 호 및 제 5,120,373 호를 참고할 수 있다. 이는 15.00 내지 17.00중량%의 크롬, 12.00 내지 15.00중량%의 코발트, 3.5 내지 4.85중량%의 몰리브덴, 4.45 내지 4.75중량%의 티탄, 2.00 내지 2.40중량%의 알루미늄을 갖는 일반적인 조성물을 포함한다. 또한, 개토 워스팔로이는 0.02 내지 0.12중량%의 지르코늄, 0.003 내지 0.010중량%의 붕소 및 0.0010 내지 0.005중량%의 마그네슘과 같은 다른 원소를 소량으로 함유할 수 있다.Gatorized Waspaloy is an advanced Waspalloy composition developed to provide improved strength and temperature capability over conventional Waspalloy. See, for example, US Pat. Nos. 4,574,015 and 5,120,373. This includes general compositions having 15.00 to 17.00% chromium, 12.00 to 15.00% cobalt, 3.5 to 4.85% molybdenum, 4.45 to 4.75% titanium, and 2.00 to 2.40% aluminum. In addition, the Gato Waspalloy may contain small amounts of other elements such as 0.02 to 0.12 wt% zirconium, 0.003 to 0.010 wt% boron and 0.0010 to 0.005 wt% magnesium.

MAR M 509와 같은 코발트-기제 합금을 보다 높은 온도의 용도에 사용한다. MAR M 509는 약 23.5중량%의 크로뮴(Cr), 10중량%의 니켈(Ni), 7중량%의 텅스텐(W), 3.5중량%의 탄탈륨(Ta), 0.2중량%의 티탄(Ti), 0.5중량%의 지르코늄,0.6중량%의 C, 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. 예를 들면, 미국 특허 제 3,647,517 호 및 또한 심스 및 하겔의 문헌을 참고할 수 있다.Cobalt-based alloys such as MAR M 509 are used for higher temperature applications. MAR M 509 contains about 23.5 weight percent chromium (Cr), 10 weight percent nickel (Ni), 7 weight percent tungsten (W), 3.5 weight percent tantalum (Ta), 0.2 weight percent titanium (Ti), Nominal compositions having 0.5% zirconium, 0.6% C and generally the balance nickel. See, for example, US Pat. No. 3,647,517 and also Sims and Hagel.

가스 터빈 엔진 산업에서, 블레이드 및 풍신기와 같은 복잡한 3차원 모양을 갖는 부품을 제조하는데 단조가 사용된다. 많은 니켈-기제 초합금, 코발트-기제 초합금 및 철-기제 초합금은 전통적으로 정밀하게 단조되어 미세한 평균 그레인(grain) 크기를 갖는 부품들 및 고강도, 저중량, 및 우수한 고순환 내피로성의 균형을 갖는 나머지를 제조해왔다. 그러나, 터빈 블레이드 및 풍신기와 같은 일부 적용물을 위해 소자의 제조는 매몰 주조 공정을 사용하여 전형적으로 수행된다. 주조는 비교적 거의 마감된 모양의 제품을 제조하는데 광범위하게 사용되어 왔다.In the gas turbine engine industry, forging is used to produce parts with complex three-dimensional shapes such as blades and wind sinks. Many nickel-based superalloys, cobalt-based superalloys and iron-based superalloys have traditionally been forged precisely to produce parts with a fine average grain size and a balance with high strength, low weight, and good high cyclic fatigue resistance. Have been. However, for some applications such as turbine blades and wind turbines, fabrication of the device is typically performed using an investment casting process. Casting has been widely used to produce products with relatively nearly finished shapes.

주조될 제품의 모양에서 공동을 갖는 세라믹 외피에 용융된 금속을 용탕 주입하는 매몰 주조를 상기 제품을 제조하는데 사용할 수 있다. 그러나, 매몰 주조는 매우 큰 그레인, 예를 들면, ASTM 0 이상(단조에 의해 수득할 수 있는 작은 평균 그레인 크기에 대해서)의 그레인을 제조하며 일부 경우에서는 전체 부품이 단일 그레인을 포함한다. 더욱이, 각 부품을 위해 개별적인 주형이 제조되므로 상기 공정은 고가이다. 부품마다 매우 정밀한 수치를 재생시키기가 어렵다. 물질이 가스의 존재하에서 용융되고 용탕 주입되고/주입되거나 고형화되는 경우, 부품은, 특히 티탄 또는 알루미늄과 같은 반응성 원소를 함유하는 물질에서 함유물 및 다공성과 같은 바람직하지 못한 성질을 가질 수 있다. 또한, 세라믹 외피를 파쇄하는 것이 함유물 및 불순물이 생성되도록 한다.Investment casting, which injects molten metal into a ceramic sheath having a cavity in the shape of the product to be cast, can be used to make the product. However, investment casting produces very large grains, for example grains of ASTM 0 or greater (for small average grain sizes obtainable by forging) and in some cases the whole part comprises a single grain. Moreover, the process is expensive because individual molds are made for each part. It is difficult to reproduce very precise figures for each part. If the material is melted, melt injected and / or solidified in the presence of a gas, the part may have undesirable properties such as inclusions and porosity, especially in materials containing reactive elements such as titanium or aluminum. In addition, crushing the ceramic shell allows for inclusions and impurities to be produced.

또한, 용융된 물질을 다중부이며 재사용가능한 주형에 부으며 용융된 물질이 중력하에서만 주형에 유입되는 영구 주형 주조가 일반적으로 부품을 주조하는데 사용되어 왔다. 예를 들면, 콜빈(Colvin)에 허여된 미국 특허 제 5,505,246 호를 참고할 수 있다. 그러나, 영구 주형 주조는 몇가지 결점을 가진다. 외장과 같은 얇은 주조에서, 물질을 보다 얇은 섹션, 특히 높은 용융 온도 물질 및 낮은 과열이 사용된 곳에 가하기에는 중력이 불충분할 수 있고, 따라서 주형이 일관되게 충진되지 않고 부품은 파쇠될 것이다. 수치 내성이 비교적 커서 상응하게는 주조 후 작업을 보다 많이 필요로하며 반복하기에 어렵다. 또한, 영구 주형 주조는 상대적으로 불량한 표면 마감을 생성하며, 이 또한 주조 후 작업을 보다 많이 요구한다.In addition, permanent mold casting, in which molten material is poured into a multi-part, reusable mold and the molten material enters the mold only under gravity, has generally been used to cast parts. See, for example, US Pat. No. 5,505,246 to Colvin. However, permanent mold casting has some drawbacks. In thin castings such as sheaths, gravity may be insufficient to apply the material to thinner sections, especially where high melt temperature materials and low overheating are used, so that the mold will not be consistently filled and the part will break. The numerical resistance is relatively large and therefore requires more post-casting work and is difficult to repeat. In addition, permanent mold casting produces a relatively poor surface finish, which also requires more post-casting work.

압력하에서 용융된 금속을 재사용가능한 다이에 주입하는 다이 주조는 상대적으로 낮은 융용 온도, 예를 들면, 약 2000℉/1093℃ 미만을 갖는 물질로부터 제품을 제조하기 위해 과거에 성공적으로 사용되어 왔다. 상기 제시된 바대로, 예를 들면, 미국 특허 제 2,932,865 호, 제 3,106,002 호, 제 3,532,561 호 및 제 3,646,990 호에서, 통상적인 다이 주조 기계는 다중부 다이 중 하나의 압판(전형적으로 고정된)에 탑재된 샷 슬리브(shot sleeve), 예를 들면, 함께 작용하여 다이 공동을 한정하는 고정된 압판 및 이동가능한 압판을 포함한 2개의 부품 다이를 포함한다. 샷 슬리브는 수평, 수직 또는 수평 및 수직 사이에서 경사지도록 배향된다. 슬리브는 다이의 굴대와 통하며, 용융된 금속이 용탕 주입되는 슬리브상의 개구를 포함한다. 플런저(plunger)는 슬리브의 이동을 위해 위치되며 구동 기작은 플런저를 이동시키고 슬리브로부터 용융된 금속이 다이로 이동되도록 한다. "차가운 챔버" 유형의 다이 주조 기계에서, 샷 슬리브는 전형적으로 수평으로 배향되며 가열되지 않는다. 통상적으로 주조는 대기압 조건하에서 수행되는데, 즉, 장비를 진공 챔버 같은 불활성 대기와 같은 비반응성 환경에 위치시키지 않는다.Die casting, which injects molten metal under pressure into a reusable die, has been used successfully in the past to produce products from materials having a relatively low melting temperature, eg, less than about 2000 ° F./1093° C. As set forth above, for example, in US Pat. Nos. 2,932,865, 3,106,002, 3,532,561 and 3,646,990, conventional die casting machines are mounted on a platen (typically fixed) of one of a multi-part die. Shot sleeves, for example, include a two part die including a fixed platen and a movable platen that work together to define a die cavity. The shot sleeve is oriented to be inclined horizontally, vertically, or between horizontal and vertical. The sleeve communicates with the mandrel of the die and includes an opening on the sleeve into which molten metal is molten. The plunger is positioned for the movement of the sleeve and the driving mechanism moves the plunger and allows the molten metal from the sleeve to move into the die. In die casting machines of the "cold chamber" type, the shot sleeve is typically oriented horizontally and not heated. Casting is typically carried out under atmospheric conditions, ie the equipment is not placed in an unreactive environment such as an inert atmosphere such as a vacuum chamber.

상기 기계의 결점이, 특히 보다 높은 용융점의 물질을 주조하는데 상기 기계를 사용할 수 없음에 관한, 크로스(Cross)에 허여된 미국 특허 제 3,646,990 호 및 제 3,791,440 호 둘다에 개시되어 있다. 통상적인 기계에서 샷 슬리브내 대기를 비우지 않고, 플런저는 슬리브로부터의 임의의 공기를 다이에 가하여 다이 주조 제품에 다공성, 특히 항공 우주선 소자와 같은 요구되는 적용물에 제품이 사용될 경우 바람직하지 않거나 허용되지 않은 조건이 생성되도록 한다. 따라서, 용융된 물질과 함께 기포가 주입되는 것을 피하기 위해 샷 슬리브를 가급적 완전히 충진시키거나 또는 주입 전 용융된 물질내의 임의의 공기가 다이로부터 이동되도록 기울여야 한다. 더욱이, 샷 슬리브가 가열되지 않기 때문에 용융된 금속의 표면 또는 "캔(can)"은 샷 슬리브의 내부에서 고형화되고 슬리브를 통해 플런저를 이동시키기 위해서 용융된 금속이 다이로 주입되도록 하며, 플런저가 고형화된 금속의 내성을 극복하여 슬리브의 표면을 거칠게 하고 이로 인해 "캔이 분쇄된다". 그러나, 캔은 구조적으로 강한 부품, 예를 들면, 슬리브에 의해 지지되는 실린더 형태를 형성할 수 있으며, 플런저 및/또는 플런저를 이동시키는데 관련된 구조물은 플런저 운동에 대한 내성 때문에 손상되거나 또는 파괴될 수 있다. 플런저가 열적으로 변형되어 슬리브 모양에 일치되지 않거나 또는 슬리브가 열적으로 변형되어 슬리브 및 플런저 사이의 간극을 변화시키고, 플런저 및 슬리브 사이에 금속이 통과("역취입")될수 있고/있으며 플런저를 결합시킬 경우, 이들 모두는 생성된 제품에 해롭게 영향을 미친다. 또한, 파란티(Parlanti) 등에 허여된 미국 특허 제 3,553,464 호를 참고할 수 있다.Drawbacks of the machine are disclosed in both US Pat. Nos. 3,646,990 and 3,791,440 to Cross, in particular concerning the inability to use the machine to cast higher melting point materials. In a conventional machine, without emptiing the atmosphere in the shot sleeve, the plunger applies any air from the sleeve to the die, which is undesirable or unacceptable when the product is used in the die casting product for porosity, especially for the required application such as an aerospace device. Allow unconditional conditions to be created. Therefore, the shot sleeve should be fully filled as much as possible to avoid injecting bubbles with the molten material or tilted to allow any air in the molten material to be displaced from the die prior to injection. Moreover, because the shot sleeve is not heated, the surface or “can” of molten metal solidifies inside the shot sleeve and causes molten metal to be injected into the die to move the plunger through the sleeve and the plunger solidifies. Overcoming the resistance of the wrought metal to roughen the surface of the sleeve and thereby "can crush". However, the can may form a structurally strong component, for example a cylinder supported by the sleeve, and the plunger and / or the structure involved in moving the plunger may be damaged or destroyed due to its resistance to plunger movement. . The plunger may be thermally deformed to match the sleeve shape or the sleeve may be thermally deformed to change the gap between the sleeve and the plunger, and metal may pass (“back blow”) between the plunger and the sleeve and / or engage the plunger If so, all of these adversely affect the resulting product. See also US Pat. No. 3,553,464 to Parlanti et al.

광범위한 노력에도 불구하고, 통상적인 "차가운 챔버" 다이 주조 장비는 티탄 합금 및 초합금과 같은 높은 용융 온도 물질로 구성된 제품을 제조하는데 성공적으로 사용되지 못했다. 본원에 사용된 바와 같이, 초합금은 일반적으로 고강도를 특징으로 하며 고온에서 고강도를 유지하는 상기 물질들을 지칭한다. 또한, 상기 물질은 상대적으로 높은 용융점을 특징으로 한다. 티탄 합금 및 초합금과 같은 높은 용융 온도 물질을 다이 주조하고자 하는 과거의 시도는 작동불가능한 다이 주조 기계 뿐만 아니라 불순물, 과도한 다공성, 비교적 불량한 강도 및 내피로성과 같은 열등한 품질을 특징으로 하는 제품을 생성하였다.Despite extensive efforts, conventional "cold chamber" die casting equipment has not been successfully used to manufacture products composed of high melting temperature materials such as titanium alloys and superalloys. As used herein, superalloy generally refers to those materials that are characterized by high strength and maintain high strength at high temperatures. In addition, the material is characterized by a relatively high melting point. Past attempts to die cast high melt temperature materials such as titanium alloys and superalloys have resulted in inoperable die casting machines as well as products characterized by inferior qualities such as impurities, excessive porosity, relatively poor strength and fatigue resistance.

본 발명의 목적은 니켈-기제 초합금 및 코발트-기제 초합금으로 구성된 다이 주조 제품을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a die cast product composed of a nickel-based superalloy and a cobalt-based superalloy.

본 발명의 목적은 니켈-기제 초합금 및 코발트-기제 초합금과 같은 높은 용융 온도 물질로 구성된 다이 주조 제품을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a die cast product composed of high melt temperature materials such as nickel-based superalloys and cobalt-based superalloys.

본 발명의 또다른 목적은 단조하기가 가능하다 해도 어려운, 가스 터빈 엔진 소자와 같은 비교적 복잡한 모양으로 다이 주조 니켈-기제 초합금 및 코발트-기제 초합금 제품을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide die cast nickel-based superalloys and cobalt-based superalloy products in relatively complex shapes, such as gas turbine engine elements, which are difficult to forge.

본 발명의 보다 특정한 목적은 매몰 주조 및 단조와 같은 상이한 방식으로 가공된 상응하는 제품과 필적할만한 강도, 내구성 및 내피로성을 갖는 니켈-기제초합금 및 코발트-기제 초합금을 제공하는 것이다.A more specific object of the present invention is to provide nickel-based and cobalt-based superalloys having strength, durability and fatigue resistance comparable to corresponding products processed in different ways such as investment casting and forging.

본 발명의 또다른 목적은 단조하기가 불가능하지는 않다해도 어려운, 복잡한 3차원 모양을 갖는 상기 제품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide such a product having a complex three-dimensional shape, which is difficult, if not impossible, to forge.

추가적인 목적이 하기 개시내용 및 도면을 근거로 하여 당분야의 숙련가에게 자명할 것이다.Additional objects will be apparent to those skilled in the art based on the following disclosure and drawings.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명의 한 양태에 따라서, 다이 주조 초합금 제품이 개시되어 있다. 예를 들면, 가스 터빈 엔진을 위한 블레이드 또는 풍신기와 같은 제품은 유선(flowline)이 없고, 바람직하게는 미세한 평균 그레인 크기, 예를 들면, ASTM 0 이하의 그레인 크기를 갖는 미세구조를 함유한다. 가스 터빈 엔진 소자를 위해서, 평균 그레인 크기는 보다 바람직하게는 ASTM 3 이하이다. 예시적인 물질은 IN 718 및 IN 713, 워스팔로이, MAR M-247과 같은 니켈-기제 초합금; 및 MAR M-509와 같은 코발트-기제 초합금을 포함한다.According to one aspect of the invention, a die casting superalloy product is disclosed. For example, products such as blades or wind sinks for gas turbine engines are free of flowlines and preferably contain microstructures having a fine average grain size, for example a grain size of ASTM 0 or less. For gas turbine engine devices, the average grain size is more preferably ASTM 3 or less. Exemplary materials include nickel-based superalloys such as IN 718 and IN 713, Worspalloy, MAR M-247; And cobalt-based superalloys such as MAR M-509.

실온 및 승온 둘다에서 항복 및 극한 인장 강도 둘다를 나타내는 제품은 단조 또는 매몰 주조와 같은 다른 방법에 의해 제조된 것을 제외하고는 동일한 제품으로 구성된 부품과 적어도 필적할 수 있으며 고저 순환 피로 성질도 필적할 만하다.Products exhibiting both yield and ultimate tensile strength at both room temperature and elevated temperature can be at least comparable to parts made of the same product, except those produced by other methods such as forging or investment casting, and also comparable to high and low cyclic fatigue properties. .

도 1은 본 발명과 관련된 다이 주조 제품의 전면도이다.1 is a front view of a die casting product according to the present invention.

도 2 및 2A는 본 발명에 따라 다이 주조 워스팔로이의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다.2 and 2A are micrographs illustrating the microstructure of a die casting waspalloy in accordance with the present invention.

도 3 및 3A는 본 발명에 따라 다이 주조 IN 713의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다.3 and 3A are micrographs illustrating the microstructure of die casting IN 713 in accordance with the present invention.

도 4 및 4A는 본 발명에 따라 다이 주조 B-1900의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다.4 and 4A are micrographs illustrating the microstructure of die casting B-1900 in accordance with the present invention.

도 5 및 5A는 본 발명에 따라 다이 주조 B-1900+Hf의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다.5 and 5A are micrographs illustrating the microstructure of die casting B-1900 + Hf in accordance with the present invention.

도 6 및 6A는 본 발명에 따라 다이 주조 MAR M 247의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다.6 and 6A are micrographs illustrating the microstructure of die casting MAR M 247 in accordance with the present invention.

도 7 및 7A는 본 발명에 따라 다이 주조 IN 939의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다.7 and 7A are micrographs illustrating the microstructure of die casting IN 939 in accordance with the present invention.

도 8 및 9는 높은 용융 온도 물질로 구성된 제품을 제조하는데 사용된 바람직한 다이 주조 기계의 도식도이다.8 and 9 are schematic diagrams of preferred die casting machines used to make articles composed of high melt temperature materials.

도 10은 본 발명에 따른 제품을 제조하는 방법의 순서도이다.10 is a flowchart of a method of manufacturing a product according to the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 다이 주조 초합금 제품은 일반적으로 참조번호(10)로 지시된다. 본 발명이 가스 터빈 엔진 소자에 제한되는 것은 아니나, 예시된 양태에서, 제품은 가스 터빈 엔진에서 사용된 다이 주조 초합금 물질로 구성된 터빈 블레이드(10)를 포함한다. 제품은 외장(12), 플랫폼(platform, 14) 및 루트(root, 16)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a die cast superalloy product according to the present invention is generally indicated by reference numeral 10. Although the present invention is not limited to gas turbine engine elements, in the illustrated embodiment, the article includes a turbine blade 10 made of die cast superalloy material used in a gas turbine engine. The product includes a sheath 12, a platform 14 and a root 16.

본 발명에 따른 제품은 바람직하게는 유선이 없음을 특징으로 한다. 제품이, 요구되는 경우, 주조 후 열동력학적으로 가공될 수 있음을 주지하여야 한다. 달리 말하자면, 다이 주조 제품은 단조 조작에서 사용하기 위한 예비형태(pre-from)로 연속적으로 사용될 수 있다. 본 발명과 연관된 가격 절감을 최대화하기 위해서, 바람직하게는 본 발명자는 다이 주조 제품을 최종 모양에 근접하게 주조하여 제품에 수행되는 주조 후 작업 및 관련된 비용을 최소화한다. 주조 제품을 열처리하여 바람직한 기계적 성질을 제공할 수 있다.The product according to the invention is preferably characterized by the absence of a mammary gland. It should be noted that the product can be thermodynamically processed after casting, if desired. In other words, the die cast product can be used continuously in pre-from for use in forging operations. In order to maximize the cost savings associated with the present invention, the inventors preferably cast the die cast product close to the final shape to minimize the post-cast operations and associated costs performed on the product. The cast article may be heat treated to provide desirable mechanical properties.

상기 주지된 바대로, 가스 터빈 엔진에서 사용된 하나의 초합금이 상표명 워스팔로이로 시판되며, 예를 들면, 본원에 참고로 명백히 인용되어 있는 미국 특허 제 4,574,015 호 및 제 5,120,373 호에 개시되어 있다. 워스팔로이는 니켈-기제 초합금이며 광범위하게는 약 18 내지 21중량%의 Cr, 3.5 내지 5중량%의 Mo, 12 내지 15중량%의 Co, 2.75 내지 3.25중량%의 Ti, 1.2 내지 1.6중량%의 Al, 0.01 내지 0.08중량%의 Zr, 0.003 내지 0.010중량%의 B, 및 일반적으로 나머지량의 Ni을 갖는 조성물을 포함한다. 또한, 물질은 극소량의 다른 원소를 함유할 수 있다. 도 2 및 2A는 압력없이 2050℉에서 4시간 동안 HIP 온도에 노출시킨 후의, 본 발명에 따른 주조로 다이 주조 워스팔로이의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다. 지시된바대로, 압력없이 HIP 온도를 적용하면 분리가 감소된다. 적당한 압력을 적용시키면 다공성을 감소시키거나 제거할 것이다.As noted above, one superalloy used in gas turbine engines is sold under the trade name Worspalroy, and is disclosed, for example, in US Pat. Nos. 4,574,015 and 5,120,373, which are expressly incorporated herein by reference. Waspalloy is a nickel-based superalloy and is broadly about 18-21 wt% Cr, 3.5-5 wt% Mo, 12-15 wt% Co, 2.75-3.25 wt% Ti, 1.2-1.6 wt% Al, 0.01 to 0.08 wt% Zr, 0.003 to 0.010 wt% B, and generally a balance having a balance of Ni. In addition, the substance may contain trace amounts of other elements. 2 and 2A are micrographs illustrating the microstructure of a die casting Waspalloy by casting according to the present invention after exposure to HIP temperature for 4 hours at 2050 ° F. without pressure. As indicated, applying HIP temperature without pressure reduces separation. Applying an appropriate pressure will reduce or eliminate porosity.

본 발명에 따른 샘플은 다이 주조된 후 HIP 처리된다. 가스 터빈 엔진을 위해 사용된 샘플은 바람직하게는 보호 대기내에서 열처리된 용액, 안정화물 및/또는 침전물이다.Samples according to the invention are die casted and then HIPed. Samples used for gas turbine engines are preferably solutions, stabilizers and / or precipitates which have been heat treated in a protective atmosphere.

가스 터빈 엔진 소자로 사용될 제품은 하기 성질을 갖는다:Products to be used as gas turbine engine components have the following properties:

성질Property 인장 강도, 분/바람직한 경우Tensile strength, min / preferred 160ksi/1.12GPa160ksi / 1.12GPa 항복 강도, 0.2% 오프셋(offset), 분/바람직한 경우Yield strength, 0.2% offset, min / preferred 110ksi/770MPa110ksi / 770MPa 4D에서의 신장율, 분.Elongation at 4D, min. 12%12% 영역의 감소Reduction of area 12%12%

또한, 표준 응력 파단 시험 샘플(본 발명에 따라 제조된 물질을 함유한다)을 시험한다. 약 75ksi/525MPa 사이의 초기 축 응력을 발생시킨 후, 약 1350℉/732℃에서 샘플을 유지시키고 연속적으로 부하한다. 샘플을 약 10%의 파단 후 신장율로 23시간 이상 후에만 파단시킨다.In addition, standard stress rupture test samples (containing materials prepared according to the present invention) are tested. After generating an initial axial stress between about 75 ksi / 525 MPa, the sample is maintained at about 1350 ° F./732° C. and loaded continuously. Samples are broken only after 23 hours or more at about 10% elongation after fracture.

또다른 물질은 약 12 내지 16중량%의 크로뮴(Cr), 3 내지 6중량%의 몰리브덴(Mo), 0.8 내지 3.5중량%의 (콜럼븀(Cb)+탄탈륨(Ta)), 0.7 내지 1.3중량%의 티탄(Ti), 5.25 내지 6.75중량%의 알루미늄(Al), 및 일반적으로 나머지량의 Ni을 갖는 공칭 조성물을 포함하는 IN 713이다. 보다 특정하게는, IN 713은 13 내지 15중량%의 크로뮴(Cr), 3.5 내지 5.5중량%의 몰리브덴(Mo), 1 내지 3중량%의 (콜럼븀(Cb)+탄탈륨(Ta)), 0.75 내지 1.25중량%의 티탄(Ti), 5.5 내지 6.5중량%의 알루미늄(Al) 및 0.5 내지 0.12중량%의 지르코늄(Zr), 및 일반적으로 Ni 및 나머지량의코발트(Co)을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. 또한, IN 713은 극소량의 다른 물질을 포함할 수 있다.Another material is about 12 to 16 weight percent chromium (Cr), 3 to 6 weight percent molybdenum (Mo), 0.8 to 3.5 weight percent (Cb (Cb) + tantalum (Ta)), 0.7 to 1.3 weight IN 713 comprising a nominal composition having% titanium (Ti), 5.25-6.75% aluminum (Al), and generally the balance Ni. More specifically, IN 713 is 13 to 15 wt% chromium (Cr), 3.5 to 5.5 wt% molybdenum (Mo), 1 to 3 wt% (Cb + Tantalum (Ta)), 0.75 1 to 1.25 weight percent titanium (Ti), 5.5 to 6.5 weight percent aluminum (Al) and 0.5 to 0.12 weight percent zirconium (Zr), and generally nominal compositions having Ni and the balance of cobalt (Co) do. In addition, IN 713 may include very small amounts of other materials.

가스 터빈 엔진에서의 블레이드 및 풍신기와 같은 제품에 IN 713을 사용할 목적으로, 상기 제품은 적어도 미국 필라델피아 소재의 워렌데일의 SAE Int'l에서 발표되고 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌[Aerospace Material Specification AMS 5391 (Rev. E, publ. June. 1996)]에 기술된 필요조건을 만족시킨다. IN 713은 일반적으로 약 1400℉/760℃ 이하인 조작 온도에서 유용하다. 도 3 및 3A는 압력없이 4시간 동안 2175℉/1.19GPa의 HIP 온도에 노출시킨 후의, 본 발명에 따른 주조로 다이 주조 IN 713C의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다. 지시된 바대로, 압력없이 HIP 온도를 적용하면 분리를 감소시킨다. 적당한 압력을 적용하면 다공성을 감소시키거나 또는 제거할 것이다.For the purpose of using IN 713 in products such as blades and wind vanes in gas turbine engines, the product is published at least in Aerospace Material Specification AMS, published by SAE Int'l of Warrendale, Philadelphia, USA, and incorporated herein by reference. 5391 (Rev. E, publ. June. 1996). IN 713 is useful at operating temperatures generally below about 1400 ° F./760° C. 3 and 3A are micrographs illustrating the microstructure of die casting IN 713C with a casting according to the present invention after exposure to a HIP temperature of 2175 ° F./1.19 GPa for 4 hours without pressure. As indicated, applying HIP temperature without pressure reduces separation. Appropriate pressure will reduce or eliminate porosity.

가스 터빈 엔진 소자를 위해 사용될 샘플은 약 100ksi/700MPa 이상, 보다 바람직하게는 110ksi/770MPa 이상의 극한 인장 강도; 약 95ksi/665MPa 이상, 보다 바람직하게는 100ksi/700MPa 이상의 항복 강도; 및 약 3% 이상의 4D에서의 신장율을 가져야 한다.Samples to be used for gas turbine engine devices include: ultimate tensile strength of at least about 100 ksi / 700 MPa, more preferably at least 110 ksi / 770 MPa; A yield strength of at least about 95 ksi / 665 MPa, more preferably at least 100 ksi / 700 MPa; And elongation at 4D of about 3% or greater.

또한, 표준 응력 파단 시험 샘플(본 발명에 따라 제조된 물질을 함유한다)을 시험한다. 약 22ksi/154MPa 사이의 초기 축 응력을 발생시킨 후, 약 1800℉/982℃에서 샘플을 유지시키고 연속적으로 부하한다. 샘플을 약 5% 이상의 파단 후 신장율로 30시간 이상 후에만 파단시킨다. 본 발명에 따른 IN 713에 대한 상기 수치가 AMS 5193에 따라 처리된 물질과 필적할만 하다.In addition, standard stress rupture test samples (containing materials prepared according to the present invention) are tested. After generating an initial axial stress between about 22 ksi / 154 MPa, the sample is held at about 1800 ° F./982° C. and loaded continuously. Samples are broken only after at least 30 hours at elongation after break of at least about 5%. The above figures for IN 713 according to the invention are comparable to materials treated according to AMS 5193.

"B-1900"이 또다른 보다 높은 온도의 합금이며, 약 7 내지 9중량%의 Cr, 9 내지 11중량%의 Co, 5.5 내지 6.5중량%의 Mo, 0.75 내지 1.25중량%의 Ti, 3.8 내지 4.7중량%의 Ta, 5.5 내지 6.5중량%의 Al, 0.1중량%의 C, 0.015중량%의 B, 0.08중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. 또한, B-1900은 소량의 다른 원소를 함유할 수 있다. 가스 터빈 엔진에서의 블레이드 및 풍신기와 같은 제품에 B-1900을 사용할 목적으로, 상기 제품은 적어도 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌[Aerospace Material Specification AMS 5405 (Rev. A, publ. Nov. 1995)]에 기술된 필요조건을 만족시킨다. B-1900은 약 1400℉ 이하의 조작 온도에서 유용하다."B-1900" is another higher temperature alloy, about 7-9 wt% Cr, 9-11 wt% Co, 5.5-6.5 wt% Mo, 0.75-1.25 wt% Ti, 3.8-1 Nominal compositions with 4.7 weight percent Ta, 5.5-6.5 weight percent Al, 0.1 weight percent C, 0.015 weight percent B, 0.08 weight percent Zr, and generally the balance nickel. In addition, B-1900 may contain a small amount of other elements. For the purpose of using B-1900 in products such as blades and wind sinks in gas turbine engines, these products are at least incorporated by reference in Aerospace Material Specification AMS 5405 (Rev. A, publ. Nov. 1995). Satisfies the requirements described in B-1900 is useful at operating temperatures below about 1400 ° F.

도 4 및 4A는 압력없이 4시간 동안 2225℉/1220℃의 HIP 온도에 노출시킨 후의, 본 발명에 따른 주조로 다이 주조 B-1900의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다. 지시된 바대로, 압력없이 HIP 온도를 적용하면 분리를 감소시킨다. 적당한 압력을 적용하면 다공성을 감소시키거나 또는 제거할 것이다.4 and 4A are micrographs illustrating the microstructure of a die casting B-1900 with a casting according to the present invention after exposure to a HIP temperature of 2225 ° F./1220° C. for 4 hours without pressure. As indicated, applying HIP temperature without pressure reduces separation. Appropriate pressure will reduce or eliminate porosity.

가스 터빈 엔진 소자를 위해 사용될 샘플은 약 100ksi/700MPa 이상, 보다 바람직하게는 110ksi/770MPa 이상의 극한 인장 강도; 약 95ksi/665MPa 이상, 보다 바람직하게는 100ksi/700MPa 이상의 항복 강도; 및 약 3% 이상의 4D에서의 신장율을 갖는다.Samples to be used for gas turbine engine devices include: ultimate tensile strength of at least about 100 ksi / 700 MPa, more preferably at least 110 ksi / 770 MPa; A yield strength of at least about 95 ksi / 665 MPa, more preferably at least 100 ksi / 700 MPa; And an elongation at 4D of about 3% or more.

표준 응력 파단 시험 샘플(본 발명에 따라 제조된 물질을 함유한다)을 시험한다. 약 29ksi/205MPa 사이의 초기 축 응력을 발생시킨 후, 약 1800℉/982℃에서 샘플을 유지시키고 연속적으로 부하한다. 샘플을 약 3% 이상의 파단 후 신장율로30시간 이상 후에만 파단시킨다. 본 발명에 따른 B-1900에 대한 상기 수치가 AMS 5405에 따른 물질과 필적할만 하다.Standard stress rupture test samples (containing materials prepared according to the present invention) are tested. After generating an initial axial stress between about 29 ksi / 205 MPa, the sample is maintained at about 1800 ° F./982° C. and loaded continuously. Samples are broken only after at least 30 hours at elongation after break of at least about 3%. The above figures for B-1900 according to the invention are comparable with materials according to AMS 5405.

"B-1900+Hf"이 또다른 보다 높은 온도의 합금이며, 약 7 내지 9중량%의 Cr, 9 내지 11중량%의 Co, 5.5 내지 6.5중량%의 Mo, 0.75 내지 1.25중량%의 Ti, 3.8 내지 4.7중량%의 Ta, 5.5 내지 6.5중량%의 Al, 1 내지 1.3중량%의 Hf, 0.1중량%의 C, 0.015중량%의 B, 0.08중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. 예를 들면, 심스 및 하겔의 문헌[The Superalloys, (Wiley & Sons 1972), pp. 596-7]을 참고할 수 있다. 또한, B-1900+Hf는 소량의 다른 원소를 함유할 수 있다. 가스 터빈 엔진에서의 블레이드 및 풍신기와 같은 제품에 B-1900+Hf를 사용할 목적으로, 상기 제품은 적어도 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌[Aerospace Material Specification AMS 5406 (Rev. A, publ. Nov. 1995)]에 기술된 필요조건을 만족시킨다. 또한, B-1900+Hf는 약 1400℉ 이하의 조작 온도에서 유용하다. 도 5 및 5A는 압력없이 4시간 동안 2225℉/1220℃의 HIP 온도에 노출시킨 후의, 본 발명에 따른 주조로 다이 주조 B-1900+Hf의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다. 지시된 바대로, 압력없이 HIP 온도를 적용하면 분리를 감소시킨다. 적당한 압력을 적용하면 다공성을 감소시키거나 또는 제거할 것이다."B-1900 + Hf" is another higher temperature alloy, about 7-9 wt.% Cr, 9-11 wt.% Co, 5.5-6.5 wt.% Mo, 0.75-1.25 wt.% Ti, 3.8-4.7 wt% Ta, 5.5-6.5 wt% Al, 1-1.3 wt% Hf, 0.1 wt% C, 0.015 wt% B, 0.08 wt% Zr, and generally the balance nickel Having a nominal composition. See, eg, The Superalloys, (Wiley & Sons 1972), pp. 596-7]. In addition, B-1900 + Hf may contain a small amount of other elements. For the purpose of using B-1900 + Hf in products such as blades and windshields in gas turbine engines, the product is described at least in Aerospace Material Specification AMS 5406 (Rev. A, publ. Nov. 1995). Satisfies the requirements described in B-1900 + Hf is also useful at operating temperatures of about 1400 ° F. or less. 5 and 5A are micrographs illustrating the microstructure of die casting B-1900 + Hf by casting according to the present invention after exposure to a HIP temperature of 2225 ° F./1220° C. for 4 hours without pressure. As indicated, applying HIP temperature without pressure reduces separation. Appropriate pressure will reduce or eliminate porosity.

가스 터빈 엔진 소자를 위해 사용될 다이 주조 샘플은 약 110ksi/770MPa 이상, 보다 바람직하게는 120ksi/850MPa 이상의 최소 극한 인장 강도; 약 95ksi/665MPa 이상, 보다 바람직하게는 105ksi/735MPa 이상의 항복 강도; 및 5% 이상의 4D에서의 신장율을 갖는다.Die casting samples to be used for gas turbine engine devices include a minimum ultimate tensile strength of at least about 110 ksi / 770 MPa, more preferably at least 120 ksi / 850 MPa; A yield strength of at least about 95 ksi / 665 MPa, more preferably at least 105 ksi / 735 MPa; And elongation at 4D of at least 5%.

표준 응력 파단 시험 샘플(본 발명에 따라 제조된 물질을 함유한다)을 시험한다. 약 29ksi/205MPa 사이의 초기 축 응력을 발생시킨 후, 약 1800℉/982℃에서 샘플을 유지시키고 연속적으로 부하한다. 샘플을 약 5.5% 이상의 파단 후 신장율로 30시간 이상 후에만 파단시킨다. 본 발명에 따른 B-1900+Hf를 위한 상기 수치가 AMS 5406에 따른 매몰 주조 물질과 필적할만 하다.Standard stress rupture test samples (containing materials prepared according to the present invention) are tested. After generating an initial axial stress between about 29 ksi / 205 MPa, the sample is maintained at about 1800 ° F./982° C. and loaded continuously. Samples are broken only after at least 30 hours at elongation after break of at least about 5.5%. The above figures for B-1900 + Hf according to the invention are comparable with the investment casting material according to AMS 5406.

MAR M 247은 8.4중량%의 Cr, 10중량%의 Co, 0.65중량%의 Mo, 3중량%의 Ta, 5.5중량%의 Al, 10중량%의 W, 1.4중량%의 Hf, 1중량%의 Ti, 0.15중량%의 C, 0.015중량%의 B, 0.05중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,581,300 호 및 제 5,226,946 호를 참고할 수 있다. MAR M 247은 약 1400℉ 이하의 조작 온도에서 유용하다. 보다 바람직하게는, MAR M 247은 약 0.1 내지 0.2중량%의 C, 7.5 내지 9중량%의 Cr, 8 내지 12중량%의 Co, 0.4 내지 1중량%의 Mo, 9 내지 11중량%의 W, 0.75 내지 1.25중량%의 Ti, 5 내지 6중량%의 Al, 2.5 내지 3.5중량%의 Ta, 1 내지 1.75중량%의 Hf, 0.005 내지 0.025중량%의 B, 0.25 내지 1중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 공칭 조성물을 포함한다. MAR M 247은 약 0.2중량% 이하의 Mn, 약 0.15중량% 이하의 Si, 약 0.015중량% 이하의 P, 약 0.01중량% 이하의 S, 0.25중량%의 Fe, 0.1중량%의 Cu, 0.1중량%의 Cb와 같은 소량의 다른 원소 및 극소량의 Bi, Pb, Se, Te 및 Tl을 함유할 수 있다. 도 6 및 6A는 압력없이 4시간 동안 2250℉/1230℃의 HIP 온도에 노출시킨 후의, 본 발명에 따른 주조로 다이 주조 MAR M 247의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다. 지시된 바대로, 압력없이 HIP 온도를 적용하면분리를 감소시킨다. 적당한 압력을 적용하면 다공성을 감소시키거나 또는 제거할 것이다.MAR M 247 is 8.4% Cr, 10% Co, 0.65% Mo, 3% Ta, 5.5% Al, 10% W, 1.4% Hf, 1% W Nominal compositions having Ti, 0.15 wt% C, 0.015 wt% B, 0.05 wt% Zr, and generally the balance of nickel. See, for example, US Pat. Nos. 4,581,300 and 5,226,946. MAR M 247 is useful at operating temperatures below about 1400 ° F. More preferably, MAR M 247 comprises about 0.1 to 0.2 weight percent C, 7.5 to 9 weight percent Cr, 8 to 12 weight percent Co, 0.4 to 1 weight percent Mo, 9 to 11 weight percent W, 0.75 to 1.25 weight percent Ti, 5 to 6 weight percent Al, 2.5 to 3.5 weight percent Ta, 1 to 1.75 weight percent Hf, 0.005 to 0.025 weight percent B, 0.25 to 1 weight percent Zr, and general And nominal compositions having the remaining amount of nickel. MAR M 247 is about 0.2 wt% or less Mn, about 0.15 wt% or less Si, about 0.015 wt% or less P, about 0.01 wt% or less S, 0.25 wt% Fe, 0.1 wt% Cu, 0.1 wt% It may contain small amounts of other elements such as% Cb and trace amounts of Bi, Pb, Se, Te and Tl. 6 and 6A are photomicrographs illustrating the microstructure of die casting MAR M 247 as a casting in accordance with the present invention after exposure to a HIP temperature of 2250 ° F./1230° C. for 4 hours without pressure. As indicated, applying HIP temperature without pressure reduces separation. Appropriate pressure will reduce or eliminate porosity.

바람직하게는, 표준 응력 파단 시험 샘플(본 발명에 따라 제조된 물질을 함유한다)을 시험한다. 약 29ksi/205MPa 사이의 초기 축 응력을 발생시킨 후, 약 1800℉/982℃에서 샘플을 유지시키고 연속적으로 부하한다. 샘플을 약 4% 이상의 파단 후 신장율로 50시간 이상 후에만 파단시킨다. 보다 바람직하게는, 다이 주조 물질을 또한 약 1400℉/760℃에서 크리프(creep) 파단에 대해 시험한다. 약 100ksi/700MPa 사이의 초기 축 응력을 발생시킨 후 샘플을 연속적으로 부하한다. 샘플을 약 2% 이상의 파단 후 신장율로 50시간 이상 후에만 파단시킨다.Preferably, standard stress rupture test samples (containing materials prepared according to the present invention) are tested. After generating an initial axial stress between about 29 ksi / 205 MPa, the sample is maintained at about 1800 ° F./982° C. and loaded continuously. Samples are broken only after at least 50 hours at elongation after break of at least about 4%. More preferably, the die cast material is also tested for creep rupture at about 1400 ° F./760° C. Samples are continuously loaded after generating an initial axial stress between about 100 ksi / 700 MPa. Samples are broken only after at least 50 hours at elongation after break of at least about 2%.

IN 939는 약 1500℉/815℃ 이하에서 유용한 또다른 니켈-기제 합금으로 약 21 내지 24중량%의 Cr, 18 내지 20중량%의 Co, 1.5 내지 2.5중량%의 Al, 3.25 내지 4.25중량%의 Ti, 1.5 내지 2.5중량%의 W, 1.5 내지 3중량%의 (Cb+Ta), 0.1 내지 0.2중량%의 C, 0.0005 내지 0.01중량%의 B, 및 일반적으로 나머지량의 니켈을 갖는 조성물을 포함한다.IN 939 is another nickel-based alloy useful below about 1500 ° F./815° C., about 21-24% Cr, 18-20% Co, 1.5-2.5% Al, 3.25-4.25% Composition comprising Ti, 1.5-2.5 wt% W, 1.5-3 wt% (Cb + Ta), 0.1-0.2 wt% C, 0.0005-0.01 wt% B, and generally the balance nickel do.

본 발명에 따른 샘플은 다이 주조된 후 HIP 처리된다. 가스 터빈 엔진을 위해 사용될 샘플은 바람직하게는 보호 대기내에서 열처리된 용액, 안정화물 및/또는 침전물이다. 도 7 및 7A는 압력없이 4시간 동안 2025℉의 HIP 온도에 노출시킨 후의, 본 발명에 따른 주조로 다이 주조 IN 939의 미세구조를 예시하는 현미경 사진이다. 지시된 바대로, 압력없이 HIP 온도를 적용하면 분리를 감소시킨다. 적당한 압력을 적용하면 다공성을 감소시키거나 또는 제거할 것이다.Samples according to the invention are die casted and then HIPed. Samples to be used for gas turbine engines are preferably solutions, stabilizers and / or precipitates which have been heat treated in a protective atmosphere. 7 and 7A are micrographs illustrating the microstructure of a die casting IN 939 by casting according to the present invention after exposure to a HIP temperature of 2025 ° F. for 4 hours without pressure. As indicated, applying HIP temperature without pressure reduces separation. Appropriate pressure will reduce or eliminate porosity.

소자는 하기 성질을 가져야 한다:The device must have the following properties:

성질Property 실온Room temperature 1200℉/650℃1200 ℉ / 650 ℃ 인장 강도, 분/바람직한 경우Tensile strength, min / preferred 120/130ksi(840/910)120/130 ksi (840/910) 110/120ksi(770/840MPa)110/120 ksi (770/840 MPa) 항복 강도, 0.2% 오프셋, 분/바람직한 경우Yield strength, 0.2% offset, min / preferred 90/100ksi(630/700)90/100 ksi (630/700) 70/80ksi(490/560MPa)70/80 ksi (490/560 MPa) 4D에서의 신장율, 분.Elongation at 4D, min. 3%3% 5%5% 영역의 감소Reduction of area 8%8% 10%10%

또한, 표준 응력 파단 시험 샘플(본 발명에 따라 제조된 물질을 함유한다)을 시험한다. 50ksi/350MPa 사이의 초기 축 응력을 발생시킨 후, 약 1500℉/815℃에서 샘플을 유지시키고 연속적으로 부하한다. 샘플을 약 5% 이상의 파단 후 신장율로 23시간 이상 후에만 파단시킨다.In addition, standard stress rupture test samples (containing materials prepared according to the present invention) are tested. After generating an initial axial stress between 50 ksi / 350 MPa, the sample is maintained at about 1500 ° F./815° C. and loaded continuously. Samples are broken only after at least 23 hours at elongation after break of at least about 5%.

MAR M 509와 같은 코발트-기제 합금을 보다 높은 온도 적용물에 사용한다. MAR M 509는 약 22 내지 25중량%의 크로뮴(Cr), 8 내지 12중량%의 니켈(Ni), 6 내지 8중량%의 텅스텐(W), 2.5 내지 5중량%의 탄탈륨(Ta), 0.1 내지 0.4중량%의 티탄(Ti), 0.25 내지 0.75중량%의 지르코늄, 0.6중량%의 C, 및 일반적으로 나머지량의 코발트를 갖는 조성물을 포함한다. 예를 들면, 미국 특허 제 3,647,517 호 및 심스 및 하겔의 문헌을 참고할 수 있다.Cobalt-based alloys such as MAR M 509 are used for higher temperature applications. MAR M 509 is about 22-25 wt% chromium (Cr), 8-12 wt% nickel (Ni), 6-8 wt% tungsten (W), 2.5-5 wt% tantalum (Ta), 0.1 To 0.4 weight percent titanium (Ti), 0.25 to 0.75 weight percent zirconium, 0.6 weight percent C, and generally a balance of cobalt. See, for example, US Pat. No. 3,647,517 and Sims and Hagel.

본 발명에 따른 샘플은 다이 주조된 후 HIP 처리된다. 가스 터빈 엔진을 위해 사용될 샘플은 하기 성질을 가져야 한다:Samples according to the invention are die casted and then HIPed. Samples to be used for gas turbine engines should have the following properties:

성질Property 실온Room temperature 인장 강도, 분/바람직한 경우Tensile strength, min / preferred 90/100ksi(630/700MPa)90/100 ksi (630/700 MPa) 항복 강도, 0.2% 오프셋, 분/바람직한 경우Yield strength, 0.2% offset, min / preferred 65/70ksi(455/490MPa)65/70 ksi (455/490 MPa) 4D에서의 신장율, 분.Elongation at 4D, min. 2%2% 영역의 감소Reduction of area 2.4%2.4%

또한, 표준 응력 파단 시험 샘플(본 발명에 따라 제조된 물질을 함유한다)을 시험한다. 약 9ksi/63MPa 사이의 초기 축 응력을 발생시킨 후, 약 2000℉/1093℃에서 샘플을 유지시키고 연속적으로 부하한다. 샘플을 약 4% 이상의 파단 후 신장율 및 4D에서의 영역의 감소로 23시간 이상 후에만 파단시킨다.In addition, standard stress rupture test samples (containing materials prepared according to the present invention) are tested. After generating an initial axial stress between about 9 ksi / 63 MPa, the sample is maintained at about 2000 ° F./1093° C. and loaded continuously. Samples are broken only after at least 23 hours with at least about 4% elongation after fracture and a decrease in area at 4D.

도 8, 9 및 10을 참고하면, 본 발명자는 바람직하게 가열되지 않은 샷 슬리브를 갖는 유형의 다이 주조 기계("차가운 챔버")를 사용하여 본 발명에 따른 제품을 제조한다. 일반적으로, 충진 물질을 제공하고(도 10, 단계 44), 다이 주조될 물질을 장비(18)내에서 용융시킨다(단계 46-도 10). 본 발명자는 바람직하게 예를 들면 미국 뉴저지주 란코카스 소재의 콘사크 코포레이션(Consarc Corporation)에 의해 제조된 유형의 유니트로 주조될 단일 충진 물질, 예를 들면, 약 25파운드/12㎏의 물질을 신속하고도 깨끗하게 용융시킬 수 있는 유도 스컬 재용융 또는 용융(ISR; induction skull remelting or melting, 24)에 의해 초합금 물질을 용융시킬 수 있다. ISR에서, 물질을 서로 다음 위치에 보유된 용탕으로 정의된 복수의 금속(전형적으로 구리) 핑거(finger)에 용융시킨다. 용탕을 구동원(26)에 커플링된 유도 코일로 둘러싼다. 핑거는 핑거의 용융을 방지하기 위한 물 공급원(제시되지 않음)으로부터 또는 물 공급원으로 냉각수를 순환시키기 위한 통로를 포함한다. 전자장은 코일 열에 의해 발생되며 용융 물질은 용탕내에 위치된다. 또한, 전자장이 용융된 금속을 진탕시키거나 또는 교반시키기 위해 사용된다. 얇은 물질층을 용탕벽에 동결시키고 스컬을 형성하여 이에 의해 용융된 물질이 용탕을 침투하는 능력을 최소화시킨다. 용탕 및 코일, 및 코일에 적용된 구동값 및 진동을 적당하게 선택함으로써, 용융된 물질을 용탕으로부터 가해 용융된 물질에 의한 용탕벽의 침투를 추가로 감소시킬 수 있도록 한다. 용융된 합금의 용기를 크게 유지시키는 대신 단일 충진물을 용융시킴으로써 본 발명자는 전체적으로 합금에 대해 상대적으로 낮은 용융점을 갖는 소자가 주조전에 증발되지 않고 손실되지 않도록 한다.8, 9 and 10, the inventors manufacture a product according to the present invention using a die casting machine of the type (" cold chamber "), preferably having a shot sleeve that is not heated. Generally, fill material is provided (FIG. 10, step 44) and the material to be die cast is melted in equipment 18 (steps 46-10). The present inventors preferably quickly produce a single fill material, for example about 25 pounds / 12 kg material, to be cast into a unit of the type manufactured, for example, by Consarc Corporation of Lancacas, NJ. The superalloy material may be melted by induction skull remelting or melting (ISR) 24 which can be melted cleanly. In ISR, the material is melted into a plurality of metal (typically copper) fingers defined by the molten metal held next to each other. The molten metal is surrounded by an induction coil coupled to the drive source 26. The finger includes a passage for circulating coolant from or to a water source (not shown) to prevent melting of the finger. The electromagnetic field is generated by the coil heat and the molten material is placed in the molten metal. In addition, an electromagnetic field is used to shake or stir the molten metal. A thin layer of material is frozen in the melt wall and a skull is formed thereby minimizing the ability of the molten material to penetrate the melt. By suitably selecting the melt and coil, and the driving value and vibration applied to the coil, the molten material can be added from the melt to further reduce the penetration of the molten wall by the molten material. By melting a single fill instead of keeping the container of molten alloy large, the inventors ensure that devices with relatively low melting points for the alloy as a whole are not evaporated and lost before casting.

티탄 및 알루미늄 및 이들 물질을 함유하는 합금과 같은 반응성 물질이 주조되는 곳에 비반응성 환경에서 물질을 용융시키고 반응, 오염 및 생성된 제품의 품질에 해로운 영향을 미칠 수 있는 다른 조건을 방지하는 것이 중요하다. 용융 환경에서 임의의 가스가 용융된 물질내에 갇히고 다이 주조 제품에 과도한 다공성을 결과로 나타내기 때문에, 본 발명자는 바람직하게 불활성 환경, 예를 들면, 아르곤 보다는 진공 환경에서 물질을 용융시킨다. 보다 바람직하게는 물질을 진공원(22)과 커플링된 용융 챔버(20)에서 용융시키는데, 이때 챔버는 100㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하의 압력에서 유지된다.Where reactive materials such as titanium and aluminum and alloys containing these materials are cast, it is important to melt the materials in a non-reactive environment and to prevent other conditions that may adversely affect the reaction, contamination and quality of the resulting product. . Since any gas in the melting environment is trapped in the molten material and results in excessive porosity in the die cast product, the inventors preferably melt the material in an inert environment, for example in a vacuum environment rather than argon. More preferably the material is melted in a melting chamber 20 coupled with a vacuum source 22, wherein the chamber is maintained at a pressure of 100 μm or less, preferably 50 μm or less.

본 발명자는 바람직하게 ISR 유니트를 사용하여 단일 또는 소량의 충진물을 용융시키지만, 물질이 상당히 오염되지 않는 한 물질을 다른 방식, 예를 들면, 진공 유도 용융법(VIM; vacuum induction melting) 및 전자빔 용융법에 의해서도 용융될 수 있다. 더욱이, 본 발명자는 벌크 물질, 예를 들면, 수개의 충진 물질을 진공 환경에서 한번에 용융시키고 이어서 용융 물질의 단일 충진물을 다이에 주입하기 위한 샷 슬리브로 옮기는 것을 배제하지 않는다. 그러나, 물질이 진공에서 용융되기 때문에, 용융된 물질을 옮기는데 사용된 임의의 장치는 전형적으로 고온을 유지할 수 있어야 하며 진공 챔버내에 위치시켜야 하고 결과적으로 챔버는 비교적 커야 한다. 추가적인 장치는 가격을 증가시키고 상응하게 큰 진공 챔버는 비워지는데 시간이 오래 걸려 결과적으로 순환 시간에 영향을 미친다.The inventors preferably use an ISR unit to melt a single or small amount of filler, but the material may be melted in other ways, such as vacuum induction melting (VIM) and electron beam melting, unless the material is significantly contaminated. Can also be melted. Moreover, the inventors do not exclude the bulk material, for example several filler materials, melting in a vacuum environment at once and then transferring to a shot sleeve for injecting a single fill of molten material into the die. However, since the material is melted in vacuo, any device used to transfer the molten material typically must be able to maintain high temperatures and be placed in a vacuum chamber and consequently the chamber should be relatively large. Additional devices increase the cost and the correspondingly large vacuum chambers take a long time to empty, consequently affecting the cycle time.

물질 용융 및 용융된 물질을 다이에 주입하는 사이에서 일부 시간이 소비되기 때문에, 물질은 제한된 과열을 사용하여 용융되는데 -- 물질이 주입될 때까지 적어도 실질적으로 용융된채로 남아있을만큼 충분히 높아야 하나, 주입시 신속하게 고형화되어 작은 그레인을 형성하고 다이 주조 장비상에 열 부하를 최소화할만큼 충분히 낮아야 한다(특히, 용융된 금속과 접촉된 이들 장비의 일부분). 본 발명자는 초합금 물질을 조절되고 제한된 과열로 용융시키는데, 예를 들면, 본 발명자는 바람직하게는 유도 스컬 용융 유니트와 같은 세라믹이 없는 용융 시스템을 사용하여 합금의 용융 온도를 넘는 약 100 내지 약 200℉/37 내지 95℃내의 과열 및 보다 바람직하게는 약 50 내지 100℉/10 내지 37℃내의 과열을 성공적으로 사용해 왔다. 물질은 충분히 과열되어 주형에 주입될 때까지 용융된채 남아 있어야 하나 과열의 양은 주입 후 용융된 물질을 신속하게 고형화키기에 충분히 낮다. 이어서, 용융된 합금을 바람직하게는 진공 환경에 위치된 기계의 수평 샷 슬립에 옮기고, 용융된 물질을 가압하에서 재사용가능한 주형에 주입한다. 본 발명자는 가열되지 않은 샷 슬리브를 갖는 다이 주조 기계내에서 1 또는 2초 동안 작업하여 용융된 물질을 용탕 주입하고 진입하는 공정을 발견하였다.Because some time is spent between melting the material and injecting the molten material into the die, the material is melted using limited superheat-it must be high enough to remain at least substantially molten until the material is injected, It must be low enough to solidify quickly during injection to form small grains and to minimize heat load on die casting equipment (particularly those parts of these equipment in contact with molten metal). The inventors melt the superalloy material with controlled and limited superheat, for example, the inventors preferably use a ceramic-less melting system, such as an induction skull melting unit, to exceed the melting temperature of the alloy from about 100 to about 200 ° F. Overheating within / 37-95 ° C and more preferably within about 50-100 ° F / 10-37 ° C has been successfully used. The material must remain molten until it is sufficiently overheated and injected into the mold, but the amount of superheat is low enough to rapidly solidify the molten material after injection. The molten alloy is then transferred to a horizontal shot slip of the machine, preferably located in a vacuum environment, and the molten material is injected into a reusable mold under pressure. The inventors have found a process of injecting and entering molten material by working for one or two seconds in a die casting machine with an unheated shot sleeve.

용탕으로부터 용융된 물질을 장비의 샷 슬리브(30)로 옮기기 위해서(단계 48-도 10), 이전(도 9에서 31번 화살표), 및 주축의 약 주입축까지의 이동(도 8의 33번 화살표)을 위해 용탕을 탑재하고, 차례로 용탕을 회전시켜 용융된 물질이 용탕으로부터 샷 슬리브(30)의 용탕 주입구(32)를 통해 용탕 주입하도록 모터(제시되지 않음)에 탑재한다. 물질이 용융된 용융 챔버(20) 및 샷 슬리브가 위치된 별도의 진공 챔버(34)내 위치 사이에 용탕을 이동시킨다. 또한, 용탕 주입 챔버(34)는 또한 비반응성 환경, 바람직하게는 100㎛ 이하 및 보다 바람직하게는 50㎛ 이하의 압력을 갖는 진공 환경을 유지한다. 용융 챔버(20) 및 용탕 주입 챔버(34)는 게이트 밸브 또는 다른 적합한 수단(제시되지 않음)에 의해 분리되어 하나의 챔버가 대기에 노출되는 경우, 예를 들면, 특정한 챔버내에서 소자에 접근하는 경우 진공의 손실을 최소화한다. 예시된 양태는 별도의 용융 및 용탕 주입 챔버를 포함하나, 단일 챔버내에서 용융 및 용탕 주입을 수행하는 것이 가능하다. 본 발명자는 바람직하게 별도의 챔버를 사용하여 주어진 소자가 대기에 노출되도록 하는 경우, 예를 들면, 용융 유니트 또는 샷 슬리브를 사용하거나 또는 주조를 제거하는 경우 진공 환경의 손실을 최소화하도록 한다.In order to transfer the molten material from the melt to the shot sleeve 30 of the equipment (steps 48-10), before (arrow 31 in FIG. 9), and move up to about the injection axis of the main shaft (arrow 33 in FIG. 8). The molten material is mounted in a motor (not shown) to inject molten material from the molten metal through the molten metal injection hole 32 of the shot sleeve 30 in turn. The melt is moved between the molten chamber 20 in which the material is melted and a position in a separate vacuum chamber 34 in which the shot sleeve is located. In addition, the molten metal injection chamber 34 also maintains a non-reactive environment, preferably a vacuum environment having a pressure of 100 μm or less and more preferably 50 μm or less. Melt chamber 20 and melt injection chamber 34 are separated by a gate valve or other suitable means (not shown) to provide access to the device within a particular chamber, for example when one chamber is exposed to the atmosphere. Minimize the loss of vacuum. The illustrated embodiment includes separate melt and melt injection chambers, but it is possible to perform melt and melt injection in a single chamber. The inventors preferably use a separate chamber to minimize the loss of the vacuum environment when a given device is exposed to the atmosphere, for example when using a melting unit or shot sleeve or removing casting.

상기 주지된 바와 같이, 용융된 물질을 용탕(24)으로부터 용탕 주입구(34)를 통해 샷 슬리브(30)내로 옮긴다. 샷 슬리브(30)는 다중부인 재사용가능한 다이(36)와 커플링되어, 다이 공동(38)을 한정한다. 충분한 양의 용융된 물질을 샷 슬리브내에 용탕 주입하여 다이 공동을 충진시키는데, 이는 하나의 부품 또는 하나 이상의 부품을 포함할 수 있다. 본 발명자는 단일 샷내의 12개의 부품, 예를 들면, 12개의 공동 다이를 사용하여 성공적으로 주조해 왔다.As noted above, the molten material is transferred from the melt 24 through the melt inlet 34 into the shot sleeve 30. The shot sleeve 30 is coupled with the reusable die 36, which is a multipart, to define the die cavity 38. A sufficient amount of molten material is melt injected into the shot sleeve to fill the die cavity, which may include one part or more than one part. We have successfully cast using twelve parts, such as twelve cavity dies, in a single shot.

예시된 다이(36)는 함께 작용하여 다이 공동(38)을 한정하는 2개의 섹션(36a, 36b, 이상의 섹션을 포함할 수 없다)을, 예를 들면, 가스 터빈 엔진을위한 압축기 블레이드 또는 풍신기의 형태를 포함한다. 또한, 다이(36)는 바람직하게 진공원에 직접 커플링되고 샷 슬리브를 통해서 용융된 금속을 주입하기 전에 다이를 비울 수 있도록 한다. 다이는 진공원에 직접 커플링시키는 대신 또는 이에 덧붙여, 진공 챔버내에 위치시킬 수 있다. 다이의 2개의 섹션(36a, 36b)중 하나의 부품이 전형적으로 고정되는 반면, 다른 부품은, 예를 들면, 유압 조립(제시되지 않음)에 의해 한 섹션에 대해 이동가능하다. 다이는 바람직하게는 다이로부터 고형화된 물질의 배출을 촉진시키기 위한 배출핀(제시되지 않음)을 포함한다. 또한, 다이는 물질이 여전히 뜨거운 경우 다이로부터 주조 물질을 제거하여 다이에 열 부하를 추가로 감소시키는 스트립퍼 기작(제시되지 않음)을 포함한다.The illustrated die 36 may work together to define two sections 36a, 36b, or more sections that define the die cavity 38, for example of a compressor blade or wind fan for a gas turbine engine. Include form. In addition, die 36 is preferably coupled directly to a vacuum source and allows the die to be emptied prior to injecting molten metal through the shot sleeve. The die may be placed in a vacuum chamber instead of or in addition to coupling directly to a vacuum source. One part of the two sections 36a, 36b of the die is typically fixed, while the other part is movable relative to one section, for example by hydraulic assembly (not shown). The die preferably includes a drain pin (not shown) for promoting the discharge of the solidified material from the die. The die also includes a stripper mechanism (not shown) that removes the casting material from the die when the material is still hot, further reducing the thermal load on the die.

다이는 다양항 물질로 구성될 수 있으며 우수한 열 전도성을 가져야 하고 비교적 내부식성이며 용융된 물질의 주입으로 인한 화학물질 침투성에 대한 내성을 가져야 한다. 가능한 물질을 포함하는 리스트는 매우 광범위하며 금속, 세라믹, 석묵, 세라믹 매트릭스 혼합물 및 금속 매트릭스 혼합물과 같은 물질을 포함한다. 다양한 다이 물질 각각은 상이한 적용물을 제조하는데 요구되는 속성들, 예를 들면, 기계 가공의 용이성, 승온에서의 강도 및 2가지 점의 절충을 포함한다. 초합금을 위해서, 본 발명자는 현재 이들의 낮은 가격 및 기계 가공의 용이성 때문에 통상 마일드한 탄소 스틸, 예를 들면, 1018로 구성된 다이를 사용한다. 매몰 및 표면 처리를 사용하여 장비의 성능 및 생성된 부품의 품질을 바람직하게 향상시킬 수 있다. 또한, 다이를 물과 같은 냉각수의 공급원 또는 오일과 같은 가열원(제시되지 않음)에 부착시켜 조작하는 동안 다이 온도를 열적으로 관리할 수 있도록 한다. 또한, 다이 윤활제를 다이 및 다이 주조 장비의 하나 이상의 선택된 부품에 적용할 수 있다. 임의의 윤활제는 일반적으로 생성된 주조 제품의 품질을 향상시키고, 보다 특별하게는 열분해에 대한 내성이여서 주입될 물질을 오염시키지 않아야 한다.The die may consist of a variety of materials and should have good thermal conductivity, be relatively corrosion resistant and resistant to chemical penetration due to injection of molten material. The list of possible materials is very extensive and includes materials such as metals, ceramics, quartz, ceramic matrix mixtures and metal matrix mixtures. Each of the various die materials includes a compromise of the properties required to produce different applications, such as ease of machining, strength at elevated temperatures and two points. For superalloys, we currently use dies consisting of mild carbon steel, for example 1018, because of their low cost and ease of machining. Investment and surface treatment can be used to desirably improve the performance of the equipment and the quality of the resulting parts. The die may also be attached to a source of cooling water, such as water, or to a heating source, such as oil, to provide thermal control of the die temperature during operation. In addition, the die lubricant may be applied to one or more selected parts of the die and die casting equipment. Any lubricant generally improves the quality of the resulting cast product and, more particularly, is resistant to pyrolysis so as not to contaminate the material to be injected.

이어서 용융된 물질을 용탕에서 샷 슬리브에 옮긴다. 충분한 양의 용융된 금속을 샷 슬리브에 용탕 주입시켜 슬리브를 일부 충진시키고 이어서 다이를 충진시킨다. 바람직하게는, 슬리브는 50% 이하가 충진되며, 보다 바람직하게는 약 40% 이하가 충진되고, 가장 바람직하게는 30%가 충진된다.The molten material is then transferred from the melt to the shot sleeve. A sufficient amount of molten metal is melt injected into the shot sleeve to partially fill the sleeve and then to fill the die. Preferably, the sleeve is filled up to 50%, more preferably up to about 40% and most preferably filled up to 30%.

플런저(40)와 같은 주입 장비는 샷 슬리브(30) 및 유압기 또는 다른 적합한 조립기(제시되지 않음)와 함께 작용하여 플런저를 42번 화살표 방향으로 구동시켜 플런저가 실선으로 제시된 위치 및 점선으로 제시된 위치 사이에서 움직이도록 하고 이에 의해 융용된 물질을 가압하에서 슬리브(30)로부터 다이 공동(38)에 주입한다(단계 50-도 9). 실선으로 예시된 위치에서, 플런저 및 슬리브는 함께 작용하여 주입될 용융된 물질의 양보다 실질적으로 큰 부피를 한정한다. 바람직하게는, 부피는 주입될 물질 부피의 2배 이상, 보다 바람직하게는 3배 이상이다. 따라서, 용탕에서 슬리브로 옮겨진 용융된 물질의 부피는 슬리브 부피의 약 1/2 이하 및 가장 바람직하게는 1/3 이하이다. 슬리브가 일부만 충진되기 때문에, 슬리브상에 고형화된 임의의 물질 또는 표면은 실린더의 일부, 예를 들면, 개구 궁형 표면만을 형성하며, 금속을 주입하는 동안 용이하게 파쇠되거나 또는 분쇄되어 용융된 물질에 재혼입된다. 주입을 위해서, 본 발명자는 약 30 내지 300ips(inches per second)의 플런저 속도를 사용하고(약 3in의 내부 직경을 갖는 샷 슬리브와 함께), 바람직하게는 약 50 내지 175ips/1.28 내지 4.5m/s의 플런저 속도를 사용한다. 플런저는 전형적으로 1200psi/8.4MPa 이상의 압력에서 이동되며, 보다 바람직하게는 1500psi/10.5MPa의 압력에서 이동된다. 다이 공동이 충진되는 경우 플런저가 스트로크의 말단에 다다르면, 압력을 금속에 전달하기 시작한다. 이어서 압력을 증압시켜 주형된 공동이 완전히 충진되도록 하는데 특정한 증압 변수가 바람직한 결과에 따라 달라질 것이다. 냉각시 다공성을 최소화시키거나, 임의의 물질 수축을 감소시키거나 또는 제거하기 위해서 증압시킨다. 본 발명자는 만족스러운 결과를 나타내는, 1500psi/10.5MPa를 넘는 증압을 사용해왔다. 다이에 물질을 고형화시키는데 충분한 시간을 소비한 후, 배출핀(제시되지 않음)을 작동시켜 다이로부터 부품이 배출되도록 한다(단계 52-도 10).Injection equipment, such as the plunger 40, works with the shot sleeve 30 and the hydraulic or other suitable assembling machine (not shown) to drive the plunger in the direction of arrow 42 so that the plunger is positioned between the solid line and the dotted line. And melted material is injected from the sleeve 30 into the die cavity 38 under pressure (step 50-9). In the position illustrated by the solid line, the plunger and sleeve work together to define a volume that is substantially greater than the amount of molten material to be injected. Preferably, the volume is at least two times, more preferably at least three times the volume of material to be injected. Thus, the volume of molten material transferred from the melt to the sleeve is about 1/2 or less and most preferably 1/3 or less of the sleeve volume. Since the sleeve is only partially filled, any material or surface solidified on the sleeve forms only a portion of the cylinder, eg, an open arched surface, and is easily broken or crushed during metal injection to remarry the molten material. Mouth. For injection, we use a plunger speed of about 30 to 300 ips (inches per second) (with a shot sleeve having an internal diameter of about 3 inches), preferably about 50 to 175 ips / 1.28 to 4.5 m / s Use the plunger speed. The plunger is typically moved at a pressure of at least 1200 psi / 8.4 MPa and more preferably at a pressure of 1500 psi / 10.5 MPa. When the die cavity is filled, when the plunger reaches the end of the stroke, it begins to transmit pressure to the metal. The pressure is then increased to ensure that the molded cavity is completely filled and the specific boosting parameters will depend on the desired result. Pressure is increased to minimize porosity upon cooling or to reduce or eliminate any material shrinkage. The inventors have used a pressure increase above 1500 psi / 10.5 MPa, which shows satisfactory results. After spending enough time to solidify the material on the die, the drain pin (not shown) is actuated to allow the part to be ejected from the die (step 52-10).

당분야에 공지된 바와 같이, 주조 제품은 전형적으로 일부 다공성을 포함하는데, 일반적으로는 수% 이하이다. 따라서, 특히 상기 제품이 보다 필요한 적용물에 사용되는 경우, 예를 들면, 가스 터빈 엔진을 위한 압축기 외장의 경우 다공성을 감소시키거나 바람직하게는 제거할 필요가 있으며 다르게는 요구되는 대로 처리한다(단계 54-도 10). 그러므로, 부품은 바람직하게는 상기 기술된 바대로 등압 고온 압축되어(HIP; hot isostatically pressed) 주조 부품에서의 다공성을 감소시키거나 실질적으로 제거한다. 실제적인 열 처리 및 HIP 변수가 가공을 위해 제품에 요구되는 적용물 및 목표 순환 시간에 따라 달라질 수 있으나, HIP 동안의 온도, 압력 및 시간은 주조 물질에서 모든 다공성을 실질적으로 제거하나 그레인이상당히 성장하지 않게 할 정도로 충분해야 한다. 전형적인 그레인 크기는 ASTM 0 보다 작으며, 가스 터빈 엔진과 같이 보다 필요한 부품은 바람직하게는 ASTM 3 보다 작다.As is known in the art, cast articles typically include some porosity, generally up to several percent. Thus, especially when the product is used in more demanding applications, for example in the case of compressor sheaths for gas turbine engines it is necessary to reduce or preferably eliminate porosity and otherwise treat as required (step 54- FIG. 10). Therefore, the parts are preferably isostatically pressed (HIP) as described above to reduce or substantially eliminate porosity in the cast part. While actual heat treatment and HIP parameters may vary depending on the application and target cycle times required for the product for processing, the temperature, pressure and time during HIP will substantially remove all porosity from the casting material but will grow significantly above grain. It should be enough to prevent it from doing. Typical grain sizes are less than ASTM 0, and more needed components, such as gas turbine engines, are preferably smaller than ASTM 3.

부품은 통상적인 점검 기술, 예를 들면, 형광 투과 점검법(FPI; fluorescent penetrant inspection), 방사성그래프, 시각에 의해 점검되며(단계 56-도 10), 이후에 투가 점검이 사용될 수 있거나 또한 필요한 경우 추가로 처리/재처리된다(단계 58-도 10).The parts are inspected by conventional inspection techniques such as fluorescent penetrant inspection (FPI), radiographs, and vision (step 56-10), after which a permeation inspection can be used or also required If further processed / reprocessed (step 58-10).

초합금을 사용한 본 발명자의 작업의 결과, 본 발명자는 몇몇 조건이 우수한 품질의 주조를 제조하는데 중요함을 알 수 있었다. 특히 반응성 물질을 위한 물질의 용융, 용탕 주입, 진입이 비반응성 환경에서 수행되어야 하며, 본 발명자는 바람직하게 100㎛ 이하 및 보다 바람직하게는 50㎛ 이하에서 유지시킨 진공 환경에서 이들 조작을 수행한다. 과열의 양은 물질이 주입될 때까지 용탕 주입된 시간으로부터 실질적으로 완전히 용융채로 남아있을 만큼 충분해야 하나, 일단 주입되면 신속하게 냉각되고 작은 그레인을 형성할 수 있어야 한다. 상대적으로 낮은 과열 때문에, 금속이 고형화되기 전에 용융된 금속의 전달 및 주입이 일어날만큼 충분히 신속해야 한다. 그레인 크기와 같이 생성된 미세구조는 주조될 부품의 단면 두께 뿐만 아니라 사용된 다이 물질 및 사용된 과열과 일치하는데, 즉, 보다 얇은 섹션은 보다 작은 그레인을 함유하며 보다 두꺼운 섹션(특히 보다 두꺼운 섹션 내부의 일부분)은 보다 큰 그레인을 함유하는 경향이 있다. 열 전도성이 높아질수록 다이 물질은 보다 낮은 과열을 사용하는 경우와 같이 보다 작은 그레인을 함유하는 제품을 생성한다. 본 발명자는 이들 결과가 상대적인 냉각비의 결과라는 것을 알 수 있었다. 게이팅(gating)의 고안 뿐만 아니라 다이 물질이 주입비와 조합되어 중요한 역할을 할 수 있지만 플런저가 이동되는 속도, 및 상응하게 물질이 주형으로 주입되는 속도가 주조로 제품의 표면 마감에 영향을 미치는 것으로 보여진다.As a result of our work with superalloys, we have found that some conditions are important for producing good quality castings. In particular, melting of the material for the reactive material, injection of the molten metal, entry into the molten metal should be carried out in a non-reactive environment, and the inventors carry out these operations in a vacuum environment preferably maintained at 100 μm or less and more preferably 50 μm or less. The amount of superheat should be sufficient to remain substantially completely melted from the time the melt is injected until the material is injected, but once injected it should be able to cool quickly and form small grains. Because of the relatively low overheating, delivery and injection of molten metal must be fast enough before the metal solidifies. The resulting microstructure, such as grain size, matches the cross-sectional thickness of the part to be cast as well as the die material used and overheating used, ie thinner sections contain smaller grains and thicker sections (especially inside thicker sections). (A portion of) tends to contain larger grains. The higher the thermal conductivity, the more the die material produces products containing smaller grains, such as when using lower superheat. The inventors have found that these results are the result of relative cooling ratios. The design of gating as well as the die material can play an important role in combination with the injection ratio, but the speed at which the plunger is moved and the speed at which the material is injected into the mold affect the surface finish of the product by casting. Shown.

다이 주조는 단조보다 상당한 나은 다른 장점을 제공한다. 필요한 장비의 관점에서 보면, 단조는 새로운 부품을 제조하기 위해 상당한 가격인 여러개의 다이의 생산을 필요로 한다. 대조적으로, 부품마다 단조에 대해 상당히 감소된 가격으로 단일 다이 세트만을 요구한다. 잉곳에서 마감된 부품까지의 부품을 제조하는데 요구되는 시간이 상당히 감소되는데, 이는 수회의 단조 조작과는 상반되게 특별히 제단된 물질 강편을 제조할 필요가 없고, 단일 단계로 광범위하게 주조되기 때문이다. 다이 주조에서, 다중부가 단일 주조에서 제조될 수 있다. 다이 주조는 복잡한 3차원 모양을 갖는 부품을 생산할 수 있고 이에 의해 신규한 소프트웨어 고안 기술을 가스 터빈 엔진과 같은 영역에 적용시킬 수 있거나 또는 영역을 개발할 수 있으며 보다 효율적인 외장 및 다른 소자의 제조를 가능케한다. 본 발명자는 다이 주조를 복잡한 모양으로 단조시키기가 어렵거나 또는 불가능한 물질을 사용하여 이런 모양을 갖는 제품을 생산할 수 있음을 알 수 있었다. 더욱이, 다이 주조 부품은 이들의 마감된 모양에 거의 근접하게 제조되어 우수한 표면 마감을 갖고 마감 형성 후 조작을 최소화할 수 있으며, 이들 모두는 상기 부품을 제조하는데 드는 비용을 감소시킨다.Die casting offers other advantages that are significantly better than forging. In terms of the equipment required, forging requires the production of several dies, which are of considerable price to manufacture new parts. In contrast, parts require only a single die set at a significantly reduced price for forging. The time required to manufacture parts from the ingot to the finished part is significantly reduced, as opposed to several forging operations, there is no need to produce specially chopped material steel strips and they are cast extensively in a single step. In die casting, multiple parts can be produced in a single casting. Die casting can produce parts with complex three-dimensional shapes, thereby allowing new software design techniques to be applied to areas such as gas turbine engines, or to develop areas, and to enable more efficient exterior and other device fabrication. . The inventors have found that it is possible to produce products having this shape using materials that are difficult or impossible to forge die casting into intricate shapes. Moreover, die cast parts can be manufactured close to their finished shape to have a good surface finish and minimize post-finish manipulation, all of which reduce the cost of manufacturing the part.

본 발명은 부분적으로 상세히 상기에 기술되어 있으며, 본 발명의 취지 및하기 청구항의 범위에서 벗어나지 않으면서도 다양하게 변형시키고 대체할 수 있다. 따라서, 본 발명은 예시에 의해 기술하고자 할 뿐이며 이에 의해 제한되지는 않음을 알아야 한다.The invention has been described in detail above in part, and various modifications and substitutions can be made without departing from the spirit of the invention and the scope of the following claims. Therefore, it should be understood that the present invention is intended to be described by way of example only and not limitation.

Claims (59)

워스팔로이(Waspaloy)로 구성된 다이 주조 제품.Die castings made of Waspaloy. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 약 18 내지 21중량%의 Cr, 3.5 내지 5중량%의 Mo, 12 내지 15중량%의 Co, 2.75 내지 3.25중량%의 Ti, 1.2 내지 1.6중량%의 Al, 0.01 내지 0.08중량%의 Zr, 0.003 내지 0.010중량%의 B, 및 일반적으로 나머지량의 Ni로 구성된 다이 주조 제품.About 18-21 wt% Cr, 3.5-5 wt% Mo, 12-15 wt% Co, 2.75-3.25 wt% Ti, 1.2-1.6 wt% Al, 0.01-0.08 wt% Zr, 0.003 To 0.010% by weight of B, and generally the remainder of Ni. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 다이 주조 제품.Die casting products comprising gas turbine engine elements. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 가스 터빈 엔진 블레이드 또는 풍신기(風信旗)인 다이 주조 제품.Die casting products that are gas turbine engine blades or wind turbines. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 유선(flowline)이 없음을 특징으로 하는 미세구조를 갖는 다이 주조 제품.Die-cast product with a microstructure, characterized by no flowline. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 약 ASTM 0 보다 작은 평균 그레인(grain) 크기를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an average grain size of less than about ASTM 0. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 그레인 크기가 약 ASTM 3 보다 작은 다이 주조 제품.Die casting products with grain size less than approximately ASTM 3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 약 160ksi/1.12GPa 이상의 극한 인장 강도 및 약 110ksi/770MPa 이상의 0.2%의 항복 강도를 갖는 제품.An article having an ultimate tensile strength of at least about 160 ksi / 1.12 GPa and a yield strength of 0.2% of at least about 110 ksi / 770 MPa. 약 12 내지 16중량%의 크로뮴(Cr), 3 내지 6중량%의 몰리브덴(Mo), 0.8 내지 3.5중량%의 (콜럼븀(Cb)+탄탈륨(Ta)), 0.7 내지 1.3중량%의 티탄(Ti), 5.25 내지 6.75중량%의 알루미늄(Al), 및 일반적으로 나머지량의 Ni로 구성된 다이 주조 제품.About 12-16 weight percent chromium (Cr), 3-6 weight percent molybdenum (Mo), 0.8-3.5 weight percent (Cb (Cb) + tantalum (Ta)), 0.7-1.3 weight percent titanium ( Ti), 5.25-6.75 weight percent aluminum (Al), and generally a die cast product consisting of a balance of Ni. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 다이 주조 제품.Die casting products comprising gas turbine engine elements. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 가스 터빈 엔진 블레이드 또는 풍신기인 다이 주조 제품.Die casting products that are gas turbine engine blades or wind turbines. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 유선이 없음을 특징으로 하는 미세구조를 갖는 다이 주조 제품.Die-casting product with a microstructure, characterized by no streamline. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 약 ASTM 0 보다 작은 평균 그레인 크기를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an average grain size of less than about ASTM 0. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 그레인 크기가 약 ASTM 3 보다 작은 다이 주조 제품.Die casting products with grain size less than approximately ASTM 3. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 약 100ksi/700MPa 이상의 실온에서의 극한 인장 강도 및 약 90ksi/630MPa 이상의 0.2%의 항복 강도를 갖는 제품.An article having an ultimate tensile strength at room temperature of at least about 100 ksi / 700 MPa and a yield strength of 0.2% of at least about 90 ksi / 630 MPa. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, AMS 5391에 따른 소자에 대한 수치와 필적할만한 실온 이상에서의 극한 인장 강도 및 0.2%의 항복 강도 및 응력 파단 내성을 갖는 제품.Products with ultimate tensile strength and yield strength of 0.2% and stress rupture resistance above room temperature comparable with those for devices according to AMS 5391. 약 0.08 내지 0.13중량%의 C, 7.5 내지 8.5중량%의 Cr, 9.5 내지 10.5중량%의 Co, 5.75 내지 6.25중량%의 Mo, 5.75 내지 6.25중량%의 Al, 4 내지 4.5중량%의 Ta, 0.8 내지 1.2중량%의 Ti, 0.01 내지 0.02중량%의 B, 0.05 내지 0.1중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈로 구성된 다이 주조 제품.About 0.08 to 0.13 wt% C, 7.5 to 8.5 wt% Cr, 9.5 to 10.5 wt% Co, 5.75 to 6.25 wt% Mo, 5.75 to 6.25 wt% Al, 4 to 4.5 wt% Ta, 0.8 A die cast product consisting of from about 1.2 wt% Ti, from 0.01 to 0.02 wt% B, from 0.05 to 0.1 wt% Zr, and generally the balance nickel. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 다이 주조 제품.Die casting products comprising gas turbine engine elements. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 가스 터빈 엔진 블레이드 또는 풍신기인 다이 주조 제품.Die casting products that are gas turbine engine blades or wind turbines. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 유선이 없음을 특징으로 하는 미세구조를 갖는 다이 주조 제품.Die-casting product with a microstructure, characterized by no streamline. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 약 ASTM 0 보다 작은 평균 그레인 크기를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an average grain size of less than about ASTM 0. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 그레인 크기가 약 ASTM 3 보다 작은 다이 주조 제품.Die casting products with grain size less than approximately ASTM 3. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, AMS 5405에 따른 소자에 대한 수치와 필적할만한 응력 파단 및 크리프(creep) 파단 내성을 갖는 다이 주조 제품.Die casting products with numerical and comparable stress break and creep break resistance for devices according to AMS 5405. 약 0.08 내지 0.13중량%의 C, 7.5 내지 8.5중량%의 Cr, 9.5 내지 10.5중량%의 Co, 5.75 내지 6.25중량%의 Mo, 5.75 내지 6.25중량%의 Al, 4 내지 4.5중량%의 Ta, 1.05 내지 1.2중량%의 Hf, 0.8 내지 1.2중량%의 Ti, 0.01 내지 0.02중량%의 B, 0.05 내지 0.1중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈로 구성된 다이 주조 제품.About 0.08 to 0.13 wt% C, 7.5 to 8.5 wt% Cr, 9.5 to 10.5 wt% Co, 5.75 to 6.25 wt% Mo, 5.75 to 6.25 wt% Al, 4 to 4.5 wt% Ta, 1.05 A die cast product consisting of from 1 to 1.2 weight percent Hf, 0.8 to 1.2 weight percent Ti, 0.01 to 0.02 weight percent B, 0.05 to 0.1 weight percent Zr, and generally the balance nickel. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 다이 주조 제품.Die casting products comprising gas turbine engine elements. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 가스 터빈 엔진 블레이드 또는 풍신기인 다이 주조 제품.Die casting products that are gas turbine engine blades or wind turbines. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 유선이 없음을 특징으로 하는 미세구조를 갖는 다이 주조 제품.Die-casting product with a microstructure, characterized by no streamline. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 약 ASTM 0 보다 작은 평균 그레인 크기를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an average grain size of less than about ASTM 0. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 그레인 크기가 약 ASTM 3 보다 작은 다이 주조 제품.Die casting products with grain size less than approximately ASTM 3. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, AMS 5405에 따른 소자에 대한 수치와 적어도 필적할만한 응력 파단 및 크리프 파단 내성을 갖는 다이 주조 제품.Die-cast articles with numerical and at least comparable stress break and creep break resistance for devices according to AMS 5405. 약 0.1 내지 0.2중량%의 C, 7.5 내지 9중량%의 Cr, 8 내지 12중량%의 Co, 0.4 내지 1중량%의 Mo, 9 내지 11중량%의 W, 0.75 내지 1.25중량%의 Ti, 5 내지 6중량%의 Al, 2.5 내지 3.5중량%의 Ta, 1 내지 1.75중량%의 Hf, 0.005 내지 0.025중량%의 B, 0.25 내지 1중량%의 Zr, 및 일반적으로 나머지량의 니켈로 구성된 다이 주조 제품.About 0.1 to 0.2 wt% C, 7.5 to 9 wt% Cr, 8 to 12 wt% Co, 0.4 to 1 wt% Mo, 9 to 11 wt% W, 0.75 to 1.25 wt% Ti, 5 Die casting consisting of from 6% by weight of Al, from 2.5 to 3.5% by weight of Ta, from 1 to 1.75% by weight of Hf, from 0.005 to 0.025% by weight of B, from 0.25 to 1% by weight of Zr, and generally with the balance of nickel product. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 다이 주조 제품.Die casting products comprising gas turbine engine elements. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 가스 터빈 엔진 블레이드 또는 풍신기인 다이 주조 제품.Die casting products that are gas turbine engine blades or wind turbines. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 유선이 없음을 특징으로 하는 미세구조를 갖는 다이 주조 제품.Die-casting product with a microstructure, characterized by no streamline. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 약 ASTM 0 보다 작은 평균 그레인 크기를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an average grain size of less than about ASTM 0. 제 35 항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 그레인 크기가 약 ASTM 3 보다 작은 다이 주조 제품.Die casting products with grain size less than approximately ASTM 3. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 약 1800℉/982℃에서 유지되며 약 29ksi/203MPa 사이의 초기 축 응력으로 연속적으로 부하하는 경우 50시간 이상 후에만 파단되는 응력 파단 내성, 및 약 1400℉/760℃에서 유지되며 약 100ksi/700MPa의 초기 축 응력내에서 연속적으로 부하하는 경우 50시간 이상 후에만 파단되는 크리프 파단을 갖는 다이 주조 제품.Stress fracture resistance maintained at about 1800 ° F./982° C. and broken only after 50 hours or more when continuously loaded with an initial axial stress between about 29 ksi / 203 MPa, and maintained at about 1400 ° F./760° C. and about 100 ksi / 700 MPa. A die cast product having creep rupture that breaks only after 50 hours or more when continuously loaded within initial axial stress. 약 21 내지 24중량%의 Cr, 18 내지 20중량%의 Co, 1.5 내지 2.5중량%의 Al, 3.25 내지 4.25중량%의 Ti, 1.5 내지 2.5중량%의 W, 1.5 내지 3중량%의 (Cb+Ta), 0.1 내지 0.2중량%의 C, 0.0005 내지 0.01중량%의 B, 및 일반적으로 나머지량의 니켈로 구성된 다이 주조 제품.About 21-24% Cr, 18-20% Co, 1.5-2.5% Al, 3.25-4.25% Ti, 1.5-2.5% W, 1.5-3% (Cb + Ta), 0.1 to 0.2% by weight of C, 0.0005 to 0.01% by weight of B, and generally the remainder of nickel. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 다이 주조 제품.Die casting products comprising gas turbine engine elements. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 가스 터빈 엔진 블레이드 또는 풍신기인 다이 주조 제품.Die casting products that are gas turbine engine blades or wind turbines. 제 40 항에 있어서,The method of claim 40, 유선이 없음을 특징으로 하는 미세구조를 갖는 다이 주조 제품.Die-casting product with a microstructure, characterized by no streamline. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 약 ASTM 0 보다 작은 평균 그레인 크기를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an average grain size of less than about ASTM 0. 제 42 항에 있어서,The method of claim 42, 그레인 크기가 약 ASTM 3 보다 작은 다이 주조 제품.Die casting products with grain size less than approximately ASTM 3. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 약 120ksi/840MPa 이상의 실온에서의 극한 인장 강도 및 약 90ksi/630MPa 이상의 0.2%의 항복 강도 및 약 110ksi/770MPa 이상의 약 1200℉/650MPa 및 70ksi/490MPa 이상의 0.2%의 항복 강도를 갖는 다이 주조 제품.A die cast article having an ultimate tensile strength at room temperature of at least about 120 ksi / 840 MPa and a yield strength of at least about 90 ksi / 630 MPa and at least 0.2% and a yield strength of at least about 110 ksi / 770 MPa and at least about 1200 ° F./650 MPa and at least 70 ksi / 490 MPa. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 약 1500℉/815℃에서 유지되며 약 50ksi/350MPa 사이의 초기 축 응력으로 연속적으로 부하하는 경우 23시간 이상 후에서만 파단되는 응력 파단 내성을 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having a stress fracture resistance that is maintained at about 1500 ° F./815° C. and breaks only after 23 hours or more when continuously loaded with an initial axial stress between about 50 ksi / 350 MPa. 약 22 내지 25중량%의 크로뮴(Cr), 8 내지 12중량%의 니켈(Ni), 6 내지 8중량%의 텅스텐(W), 2.5 내지 5중량%의 탄탈륨(Ta), 0.1 내지 0.4중량%의 티탄(Ti), 0.25 내지 0.75중량%의 지르코늄, 0.6중량%의 C, 및 일반적으로 나머지량의 코발트로 구성된 다이 주조 제품.About 22-25 weight percent chromium (Cr), 8-12 weight percent nickel (Ni), 6-8 weight percent tungsten (W), 2.5-5 weight percent tantalum (Ta), 0.1-0.4 weight percent Die casting product consisting of titanium (Ti), 0.25-0.75 weight percent zirconium, 0.6 weight percent C, and generally the balance of cobalt. 제 46 항에 있어서,The method of claim 46, 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 다이 주조 제품.Die casting products comprising gas turbine engine elements. 제 47 항에 있어서,The method of claim 47, 가스 터빈 엔진 블레이드 또는 풍신기인 다이 주조 제품.Die casting products that are gas turbine engine blades or wind turbines. 제 48 항에 있어서,49. The method of claim 48 wherein 유선이 없음을 특징으로 하는 미세구조를 갖는 다이 주조 제품.Die-casting product with a microstructure, characterized by no streamline. 제 46 항에 있어서,The method of claim 46, 약 ASTM 0 보다 작은 평균 그레인 크기를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an average grain size of less than about ASTM 0. 제 50 항에 있어서,51. The method of claim 50 wherein 그레인 크기가 약 ASTM 3 보다 작은 다이 주조 제품.Die casting products with grain size less than approximately ASTM 3. 제 46 항에 있어서,The method of claim 46, 약 90ksi/630MPa 이상의 실온에서의 극한 인장 강도 및 약 65ksi/455MPa 이상의 0.2%의 항복 강도를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an ultimate tensile strength at room temperature of at least about 90 ksi / 630 MPa and a yield strength of 0.2% of at least about 65 ksi / 455 MPa. 제 46 항에 있어서,The method of claim 46, 약 2000℉/1093℃에서 유지되며 약 9ksi/63MPa 사이의 초기 축 응력으로 연속적으로 부하하는 경우 23시간 이상 후에서만 파단되는 응력 파단 내성을 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having a stress fracture resistance that is maintained at about 2000 ° F./1093° C. and breaks only after 23 hours or more when continuously loaded with an initial axial stress between about 9 ksi / 63 MPa. 약 15.00 내지 17.00중량%의 크로뮴, 12.00 내지 15.00중량%의 코발트, 3.45 내지 4.85중량%의 몰리브덴, 4.45 내지 4.75중량%의 티탄, 2.00 내지 2.40중량%의 알루미늄, 및 일반적으로 나머지량의 니켈로 구성된 다이 주조 제품.Consisting of about 15.00 to 17.00 weight percent chromium, 12.00 to 15.00 weight percent cobalt, 3.45 to 4.85 weight percent molybdenum, 4.45 to 4.75 weight percent titanium, 2.00 to 2.40 weight percent aluminum, and generally the balance nickel Die casting products. 제 54 항에 있어서,The method of claim 54, wherein 가스 터빈 엔진 소자를 포함하는 다이 주조 제품.Die casting products comprising gas turbine engine elements. 제 55 항에 있어서,The method of claim 55, 가스 터빈 엔진 블레이드 또는 풍신기인 다이 주조 제품.Die casting products that are gas turbine engine blades or wind turbines. 제 54 항에 있어서,The method of claim 54, wherein 유선이 없음을 특징으로 하는 미세구조를 갖는 다이 주조 제품.Die-casting product with a microstructure, characterized by no streamline. 제 54 항에 있어서,The method of claim 54, wherein 약 ASTM 0 보다 작은 평균 그레인 크기를 갖는 다이 주조 제품.A die cast product having an average grain size of less than about ASTM 0. 제 58 항에 있어서,The method of claim 58, 그레인 크기가 약 ASTM 3 보다 작은 다이 주조 제품.Die casting products with grain size less than approximately ASTM 3.