NO760312L - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte

til fremstilling av knalegeringsprodukter ut fra pulver av legeringer, så som de såkalte "superlegeringer", som p.g.a. sin motstand mot siging og påkjenning ved forhøyede temperaturer og ;store hårdhet er vanskelig varmbearbeidbare ved konvensjonell teknikk omfattende smelting, støping og knabearbeiding eller pulvermetallurgi.

Noen forbedring i varmbearbeidbarheten og behandlings-egenskapene til de mest anvendte eller beste superlegeringer,

så som "IN-100, Astroloy" (varemerke), "Rene 95" (varemerke) og "IN-792", hvis egenskaper, skyldes nærvær av gamma-herdnere så som titan, aluminium, niob og tantal, og av et eller flere grunnmasse-forsterkende stoffer, så som molybden og wolfram, kan oppnås ved nedsettelse av det prosentvise innhold av slike bestanddeler,

men dette oppnås bare på bekostning av ønskede høytemperatur-egenskaper. Alternativt vil omdannelse av atomisert legeringspulver, dvs. pulver fremstilt ved atomisering av den smeltede legering og størkning av de resulterende dråper, til knaprodukter ved varm-konsolidering, med eller uten bruk av "gatorisering",

en prosess som innebærer mekanisk og termisk behandling av det konsoliderte pulver, i en begrenset forbedring i varmbearbeidbarheten, men kan bare anvendes ved fremstilling av relativt små knaprodukter.

En fremgangsmåte til fremstilling av både små og større knaprodukter ut fra atomisert legeringspulver er beskrevet i sø-kerens britiske patentsøknad nr. 57571/73, hvor de atomiserte partikler av legeringspulver før varmkonsolideringen knabehandles for innføring av deformasjonsenergi, hvorved varmbearbeidbarheten forbedres. Deformasjonsenergien ble tilført ved hjelp av høyenergi-maling. Det atomiserte pulver, som i regelen hadde partikkelstørre Iser innen området opp til 1 000 pm, ble imidlertid fortrinnsvis siktet før malingen, hvorved partikkelstørreIser mellom 350 og 1 000^um ble fjernet. Grunnen til dette var at partikkelstørrelser mellom 350 og 1 000 pm, som i alminnelighet omfatter de større kornstørreIser og som derfor krever tilførsel av mer deformasjonsenergi enn partikler som er mindre enn 300 pm, ikke nødvendigvis mottar den største mengde deformasjonsenergi når usiktet atomisert pulver males.

Det ble nå overraskende funnet at relativt store partikler kan gis den nødvendige deformasjonsenergi ved en fremgangsmåte som. ikke krever utseparering av de relativt store partikler før behandlingen.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en

. fremgangsmåte til fremstilling av knalegeringsprodukter ved varra-konsolidering av atomiserte pulverpartikler av legeringen,karakterisert vedat pulverpartiklene før konsolideringen føres mellom valser som koldreduserer et betydelig antall av dem, hvorunder

pulverpartiklene opptar deformasjonsenergi, slik at deres varmbearbeidbarhet forbedres.

Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen bevirker dessuten at det således behandlede pulver oppviser øket termoplastisitet, dvs. lavere motstand mot flyting ved varmbearbeidingstemperaturer, endog når deformasjonsenergi ikke tilføres alle de behandlede pulverpartikler. Tilførsel av deformasjonsenergi til partiklene ved valsing gjør opptaket av forurensninger minst mulig. Knaprodukter fremstilt i henhold til oppfinnelsen har enn videre en meget gunstig og ønsket grovkornet struktur, mindre enn ASTM

(American Society for Testing of Metals) 5, etter varmkonsolidering og oppløsningsbehandling.

Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningen, som illustrerer en eksempelvis utførelse: Fig. 1 viser skjematisk og skissemessig en del av et apparat til bruk ved utførelse av fremgangsmåten i følge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en grafisk fremstilling av hårdheten som funksjon av temperaturen, hvor kurve A gjelder atomisert pulver underkastet deformasjonsbehandling, og hvor kurve B gjelder udeformert pulver. Fig. 3 er en grafisk fremstilling av hårdheten som funksjon av temperaturen og viser virkningen av temperaturen på hårdheten av konsolidert "IN-100"-pulver behandlet i henhold til oppfinnelsen (kurve C) og på konsolidert "IN-100"-pulver som ikke er behandlet i henhold til den foreliggende fremgangsmåte (kurve D).

Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen til fremstilling

av knalegeringsprodukter ved varmkonsolidering av atomiserte partikler av legeringen, fortrinnsvis partikler av superlegering av nikkel- og/eller kobolt- og/eller jern-baserte legerinstyper, legeringer som normalt er vanskelige å varmbearbeide og videre-behandle ved konvensjonell teknikk, erkarakterisert vedat partiklene før konsolideringen føres mellom valseruller i et valseverk så som vist generelt på tegningens fig. 1. Et betydelig .■antall av partiklene koldreduseres ved de komprimerende krefter under valsingen og går over i den "termoplastiske" tilstand, hvilket vil bli nærmere beskrevet nedenfor, idet partiklene opptar deformasjonsenergi. Oppvarming av det således behandlede pulver til konsolideringstemperatur og konsolidering resulterer i betydelig kornforfining sammenlignet.med det ubehandlede atomiserte, på forhånd legerte pulver, slik at det termoplastiske pulver blir lettere å knabearbeide, idet det har en markert lavere flytespenning. Påfølgende formningsoperasjoner kan ut-føres på produkter som er fremstilt i henhold til oppfinnelsen, ved lavere temperaturer og/eller spenninger enn hva som ellers ville være tilfelle med konvensjonelle midler, innbefattende pulvermetallurgisk teknikk. Denne økte termoplastisitet gjør det mulig å fremstille større gjenstander, så som skiver med diameter på 1,2-1,5 m som skal varmpresses isostatisk til bruk i gassturbiner (for flymotorer eller for industriell anvendelse), såvel som små intrikate, komplekse deler eller gjenstander som eksempelvis fremstilles ved ekstrusjon.

Ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen blir de atomiserte partikler av legeringen fortrinnsvis innmatet i valseinn-retningen hovedsakelig som et mono-sjikt, slik at det blir minst mulig sammenstøting mellom pulverpartiklene innbyrdes i,den tid valsens komprimerende krefter virker på partiklene. Herved vil koldbinding eller koldsveising reduseres betydelig, eventuelt helt unngås, hvilket bidrar til oppnåelse av en relativt ensartet eller jevn pulvertykkeIse. For dannelse av et mono-sjikt kan det anvendes en vibrerings innretning som mater pulverpartiklene over en kant, slik at de faller gjennom en rekke finner og til slutt ned på valseoverflåtene ved valseinnløpet. Valserullenes diameter må være tilstrekkelig stor til at partiklene trekkes

inn i valseinnløpet eller valsegapet for at den ønskede defor-mering av partiklene skal finne sted. Man har med godt resultat anvendt valser med karbid-overflate og diameter så liten som 57 mm, såvel som 229 mm diameter valser av stål (52100-stål i,følge AISI (American Iron and Steel Institute, nominelt 1% karbon, 0,35% mangan, 1,45 krom, resten jern).

Man har med fordel anvendt valser med karbid-overflate, da disse har god slitemotstand og gir minimal forurensning og bibeholder sin hårde glatte overflate, f.eks. under 2,54 pm og .fortrinnsvis under 1,27 pm, hvilket bidrar til ensartet behandling og også mest mulig hindrer overflateskader på valsene. Valser av karbid eller med karbid-overflate har dessuten en høy elastisitetsmodul, som er en vesentlig faktor når det gjelder å unngå at partiklene lager fordypninger i valseoverflaten, og således også når det gjelder å oppnå partikler med ensartet tykkelse.

Åpningen mellom valsene er hensiktsmessig mellom 25 og 380 pm, f.eks. 50 pm, under valsingen (dynamisk valseåpning).

I praksis vil atomiserte partikler av forhåndslegert superlegering som anvendes i følge oppfinnelsen, i alminnelig ha størrelser mindre enn 835 pm. En valseåpning på 50 pm vil således sikre at f.eks. partikler større enn 43 pm av vanskelig knabearbeidbart pulver så som IN-100 (nominell sammensetning: 10% krom, 15% kobolt, 3% molybden, 4,7% titan, 5,5% aluminium, 0,014% bor, 0,06% zirkonium, 0,18% karbon, resten nikkel) vil være tilstrekkelig forfinet til at de får praktisk talt full tetthet under konsolidering ved temperaturer over 1 040°C. Partikler med størrel-ser mindre enn 66 pm erholdt ved atomisering av forhåndslegert . IN-100 har tilstrekkelig fin kornstørrelse (omkring 10 pm) til

å komprimeres til praktisk talt full tetthet ved 1 040°C uten

å behøve kornforfining.

Valsehastigheten må være slik at den vil gi den ønskede deformasjonsenergi og kan bestemmes raskt avhengig av parametrene partikkelstørrelse, sammensetning etc. En hastighet på 35 omdreininger pr. minutt er blitt anvendt med tilfredsstillende resultat, men større valsehastigheter, eksempelvis 1 000 eller 1 500 omdreininger pr. minutt eller mer kan anvendes når man ønsker å øke produktiviteten. Den maksimalt brukbare valse-hastighet vil sannsynligvis være begrenset av det system som brukes til kjøling av valsene.

Ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen kan atomiserte partikler av forhåndslegert pulver, så som partikler av superlegering, føres mellom valsene en eller flere ganger. Uansett hvor mange valsninger eller valsepassasjer som anvendes, bør de valsede pulverpartikler, dvs. etter koldreduksjon, hvilke til å begynne med, etter atomiseringen, fortrinnsvis er kulelignende partikler av superlegering, hensiktsmessig ha skive lignende form med et gjennomsnittlig dimensjonsforhold på minst 1,25:1, fortrinnsvis minst 2 eller 3 til 1; forandringen fra kulelignende til .'skive f ormede partikler etter valsing er vist skjematisk på fig.l.

(Gjennomsnittlig dimensjonsforhold er den gjennomsnittlige diameter av de valsede partikler dividert med gjennomsnittlig par-tikkeltykkelse). Ved riktig dimensjonsforhold kan en alt i alt betydelig finere gjennomsnittlig kornstørreIse, eksempelvis mindre enn ASTM 10, oppnås etter varmkonsolidering av de valsede pulverpartikler, hvor de fine kornene danner et hovedsakelig kontinuerlig nettverk i det varmkonsoliderte produkt. Denne virkning av korn-størrelsen kan ses å gjøre seg gjeldende i det følgende eksempel I.

EKSEMPEL I

Partikler mindre enn 390 pm av IN-100 (samme nominelle sammensetning som angitt ovenfor) ble valset ved hjelp av karbidvalser til en skivelignende form, som generelt antydet på fig. 1. Det ble funnet at selv med bare en valsepassasje var partiklene tilstrekkelig behandlet, dvs. termoplastiske, til tross for at størrelsen gikk opp til 390 pm, til at full tetthet ble oppnådd ved bruk av bare en passasje gjennom valsen. Likevel hadde det varmkonsoliderte produkt som erholdtes med disse partikler, et bredt og grovkornet størrelsesmønster, dvs. ASTM 16 opp til ASTM 5, etter oppløsningsbehandling. Disse partikler ble konsolidert i et hylster av bløtt stål i en ekstrusjonspresse.

Når det gjelder anvendelser hvor de konsoliderte partikler bør ha en mer ensartet fin kornstørreIse, blir partiklene hensiktsmessig gitt en annen eller tredje passasje gjennom valse verket før konsolideringen, og virkningen av flere valsepassasjer og dimensjonsforholdet er vist i det følgende eksempel II.

EKSEMPEL II

Et atomisert pulver av IN-792 (nominell sammensetning 13% krom, 9% kobolt, 2% molybden, 4,4% titan, 3,2% aluminium, 0,02% bor, 3,9% tantal, 0,07% zirkonium, 0,05% karbon, 3,9% wolfram, resten nikkel) ble behandlet i henhold til oppfinnelsen ved en eller flere valsepassasjer og isostatisk varmpressing.

Det erholdtes en dupleks-mikrostruktur med store korn som hovedsakelig var omgitt av fine korn. Ved siktning av IN-792-pulverpartiklene før valsingen fulgt av en eller flere passasjer gjennom valseverket kunne det imidlertid oppnås en relativt ensartet kornstørrelse, ASTM 16-10, i det konsoliderte produkt, med et dimensjonsforhold på 2 eller mer til 1. Data vedrørende korn-størrelse, antall valsepassasjer og gjennomsnittlig dimensjohs-forhold er. gitt i den følgende tabell I.

Det er viktig ved fremgangsmåten i følge oppfinnelsen at partiklene av forhåndslegert atomisert pulver ikke tillates å klebe til valsenes overflate i en slik grad at de føres mellom valsene gjentagne ganger, ellers vil pulver bygge seg opp på valsene, slik at disse til slutt presses lengre fra hverandre, fulgt av skade på valsenes overflate. Et roterende børstesystem kan hensiktsmessig anvendes til å fjerne klebende pulverpartikler fra valsene. Etter valsingen blir pulverpartiklene fortrinnsvis hurtig oppsamlet ved hjelp av et vakuumsystem tilknyttet en samle-trakt. I de fleste tilfeller vil partikler av atomisert forhåndslegert superlegeringspulver som valses i luft, ikke ta noen al-vorlig skade p.g.a. en slik omgivende atmosfære. Hvis partikler av høyreaktivt pulver behandles i henhold til oppfinnelsen, kan det imidlertid være best å valse partiklene i en inert atmosfære.

Som kjent avtar legeringshårdheten med økende temperatur, og for legeringspulver er det hensiktsmessig å måle hårdheten av et komprimert pulverlegeme etter konsolidering til-minst 99% av legeringens teoretiske tetthet. Med dette i minne kan

bestemmes når tilstrekkelig deformasjonsenergi er tilført partiklene av legeringspulveret ved valsing i henhold/til den foreliggende fremgangsmåte for å øke partikkel-varmbearbeidbarheten, under anvendelse av de prinsipper som er angitt 1 den ovennevnte britiske patentsøknad nr. 57571/73, ved henvisning til tegningens fig. 2, som skjematisk viser sammenhengen mellom temperatur og legeringspulverets hårdhet. Kurve A på fig. 2 angår i atmosfæren behandlet pulver som er blitt deformert, og kurve B angår det udeformerte pulver. Sammenligning mellom kur-vene A og B viser at selv om det deformerte pulverets hårdhet er høyere ved den temperatur ved hvilken det deformeres (vanligvis romtemperatur), avtar den hurtigere med stigende temperatur, slik at de to kurver skjærer hverandre ved punkt H .

Et mål for økningen i den termoplastisitet som oppnås ved den tilførte deformasjonsenergi, er gitt ved verdien av uttryk-ket (AT/TM)y HQ, dvs. differansen AT mellom de temperaturen med hvilke det deformerte og det udeformerte pulver oppviser en hårdhet på 0,5 Ho, dividert med det absolutte smeltetemperatur TM for legeringen. Verdien av dette uttrykk vil i det følgende bli kalt den termoplastiske fysikalske egenskap (TFE) for legeringen i en spesiell deformasjonstilstand.

Hvis det skulle forekomme at tilførselen av deformasjonsenergi ikke produserer en økning i begynnelseshårdheten, f.eks. fordi en herdnende fase samtidig ødelegges, skal verdien av HQ erstattes med middelverdien for hårdheten av de deformerte og udeformerte pulvere ved romtemperatur.

Hensiktsmessig bør tilstrekkelig deformasjonsenergi til- føres pulveret til å gi dette en TFE-verdi-på minst 1%, fortrinnsvis minst 2% og aller helst minst 5%.

De følgende eksempler III og IV illustrerer forskjellen mellom konsolidering av termoplastisk legeringspulver fremstilt i følge oppfinnelsen og konsolidering av udeformert pulver slik det foreligger etter forhånds legeringen.

EKSEMPEL III

I dette eksempel ble partikler av atomisert IN-792-.pulver av den samme nominelle sammensetning som i eksempel II,

og hvor praktisk talt alle partiklene hadde en størrelse mellom 43 og 390 pm, ble delt i to like store charger. Den ene charge ble plassert i en skive-formet beholder (beholder "X") dannet av en superplastisk legering med nominell sammensetning: 66% Fe, 26% Cr, 6,5% Ni, 0,5% Mn, 0,5% Si, 0,2% Ti, 0,05% C, med lite

'P og.S. Den andre pulverchargen ble ført mellom karbidvalser,

i overensstemmelse med fremgangsmåten i følge oppfinnelsen, hvor valsene hadde en diameter på 57 mm og en dynamisk valseåpning på 50 pm. Det ble anvendt en valsepassasje, idet valsene ble rotert ved ca.' 35 omdreininger pr. minutt. Dette termoplastisk behandlede pulver ble så plassert i en skiveformet beholder (beholder "Y") lignende ovennevnte beholder "X", og begge beholdere ble deretter isostatisk varmpresset (IVP) ved 103,4 N/mm 2i 1 time. Beholder "X" med det konvensjonelt behandlede pulver måtte presses ved 1180°C, mens beholder "Y" kunne presses ved 1070°C, en nedsettelse på 110°C.

Det komprimerte legeme dannet i beholder "Y" av pulver som var behandlet i henhold til oppfinnelsen, hadde en tetthet nær opp til den teoretiske og en porøsitet mindre enn 0,07%. Derimot hadde det komprimerte legeme dannet i beholder "X" av konvensjonelt pulver en høy porøsitet på 1,8%, til tross for at det var konsolidert ved en temperatur 110°C høyere enn pulveret i beholder "Y". Det er mulig at konsolidering av pulveret i beholder "X" ved 1230-1260°C ville gitt en lignende tetthet som den man oppnådde i beholder "Y", men det antas at kornstørreIsen etter konsolidering ville være av samme størrelsesorden som for de opprinnelige pulverpartikler.

Ved undersøkelse ved 1038°C viste en prøve erholdt fra det konsoliderte pulver fremstilt i følge oppfinnelsen en lav flytespénning på 35,85 N/mm 2 (0,01 min -1 deformasjonshastighet), i kontrast med en flytespenning på 61,36 N/mm 2 for en prøve erholdt fra det konsoliderte produkt fremstilt av det konvensjonelt behandlede pulver. Hvis det konvensjonelt behandlede pulver i beholder "X" var blitt konsolidert ved 1070°C, slik pulveret i beholder "Y" ble, ville det ikke vært tilstrekkelig konsolidert til å gi en flytespenningsverdi.

Etter oppløsningsoppvarmning ved 1218°C i 1 time opp-viste det komprimerte legeme av konsolidert pulver behandlet i følge oppfinnelsen overraskende en meget ønskelig grov kornstør-re Ise tilsvarende ASTM 2-3, mens det komprimerte legeme erholdt ved konsolidering av det konvensjonelt behandlede pulver bare hadde en fin kornstørrelse tilsvarende ASTM 5-6.

' EKSEMPEL IV

I dette eksempel ble partikler av IN-100-pulver ved nominell sammensetning: 16% Co, 10% Cr, 3% Mo, 5,2% Al, 4,7% Ti, 0,9% V, 0,05% C, 0,02% B, 0,07% Zr, resten hovedsakelig nikkel, gitt en valsepassasje mellom valsene i et.vertikalt valseverk

(som vist skjematisk på fig. 1). Valsene var laget av AISI 52100-stål, hadde en diameter på 229 mm og en rotasjonshastighet på 10 omdreininger pr. minutt. Den opprinnelige pulverpartikkel-størrelse var mellom 195 og 250 pm og partiklene ble valset i henhold til den foreliggende fremgangsmåte til skiveformede partikler med en koldreduksjonsgrad på ca. 50%.

En charge av sådant pulver behandlet i henhold til oppfinnelsen og en charge av konvensjonelt ubehandlet pulver av forhåndslegert IN-100 med den samme relative partikkelstørrelse ble plassert i hver sitt hylster av bløtt stål med ytre diameter på 63,5 mm og indre diameter på 57,15 mm. Hylstrene ble evakuert, oppvarmet ved 316°C i ca. 3 timer og lukket. Deretter ble hylstrene gitt en ujevnende oppvarmning ved 1066°C og konsolidert i en 750 tonn ekstrusjonspresse ved 1066°C. Prøvestykker ble maskinert fra de konsoliderte produkter for måling av varm-hårdheten og strekkegenskaper. Resultatene vedrørende varmhårdheten er vist grafisk på fig. 3, hvorav det vil sees at Rockwell A-hårdheten for det prøvestykke som var fremstilt av konsolidert valset IN-100-pulver (kurve C) var godt under hårdheten av det prøvestykke som var fremstilt av konvensjonelt ubehandlet IN-100-pulver (kurve D) over det viktige temperaturområdet 760-982°C. TFE-verdien for

IN-100-pulveret behandlet i henhold til oppfinnelsen var 3,7%.

Ved en prøve tempera tur på 1038°C (0,01 min deformasjonshastighet) var de respektive flytespenninger 67,57 N/mm<2>

for det prøvestykke som var fremstilt av konsolidert konvensjonelt ubehandlet pulver og 35,85 N/mm<2>for det prøvestykke som var fremstilt av konsolidert pulver behandlet i henhold til oppfinnelsen.

Som nevnt ovenfor oppnås en meget ønskelig grov korn-størrelse ved oppløsningsvarmebehandling av det konsoliderte pulver som behandles i følge oppfinnelsen, eksempelvis ved 1190-1230°C. Det menes at denne morfologi for en del kan tilskrives at oksyder på partikkeloverflåtene nedbrytes mekanisk idet det atomiserte forhånds legerte pulver passerer gjennom valsene. Etter konsolidering er det således mindre tendens til dannelse av et kontinuerlig nettverk av partikler som kan hindre kornvekst.Eldnings-varmebehandling skulle forbedre spenningsbruddegenskapene.

Da fremgangsmåten i følge oppfinnelsen bevirker at de grovere (350-1000 um)valsede partikler av atomisert forhåndslegert pulver mottar den største deformasjonsenergi (grovere partikler trenger det mest), kan et meget bredt partikkelstørrelsesområde behandles, hvorved pulveret umiddelbart etter atomiseringen kan utprøves uten at man først separerer ut de relativt store partikler. De små partikler (mindre enn 350 um) som har mindre kornstørreIser og således trenger mindre tilførsel av deformasjonsenergi, blir faktisk mindre deformert enn de relativt store partikler ved valsingen i henhold til den foreliggende fremgangsmåte.

Da lavere temperaturer kan anvendes for pulverpartikler som erholdes i følge oppfinnelsen, kan legeringspulveret som vanskelig lar seg varmbearbeide, og endog de som er relativt reak-tive ved høyere temperaturer, så som titanbaserte legeringer, lettere knabéarbeides ved lavere energiforbruk. P.g.a. reduksjonen i konsolideringstemperatur kan fremgangsmåten i følge oppfinnelsen også anvendes i forbindelse med legeringer som har tendens til å danne metallkarbider (MC)ved tidligere partikkelgrenser. Disse legeringer, eksempelvis "IN-100" eller "Astroloy", som har lavt innhold av høytsmeltende bestanddeler, er billigere og har lavere tetthet, slik at dé oppviser et gunstig forhold mellom styrke og vekt.

Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen kan anvendes i forbindelse med partikler av atomisert legeringspulver uansett par-tiklenes form, skjønt de foretrukne partikler av forhåndslegert superlegering er kulelignende, forutsatt at partiklene tilføres tilstrekkelig deformasjonsenergi til at det oppnås kornforfining til en fin kornstørrelse ved oppvarmning over rekrystallisasjonstemperaturen etter varmkoftsolidering. Varmkonsolidering utføres fortrinnsvis ved komprimering under trykk ved eller etter oppvarmning over rekrystallisasjonstemperaturen. Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er dessuten slik at selv om noen partikler p.g.a. størrelsesfordeling vil passere gjennom valseåpningen,

vil det således behandlede pulvers varmbearbeidbarhet likevel forbedres forutsatt at et betydelig antall av partiklene koldreduseres, fortrinnsvis minst 20 eller 25 volum-% av pulverpartiklene, under oppnåelse av et kontinuerlig nettverk av fine korn etter varmkonsolidering. De koldreduserte partikler blir fortrinnsvis gitt minst 20%, eksempelvis 30-50%, deformasjon. Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er spesielt anvend-bar i forbindelse med partikler av atomisert pulver av slike nikkel-basert legeringer som inneholder minst 5% aluminium pluss titan, eller inneholder minst 8% aluminium, titan, niob og tantal, eller inneholder minst 5% molybden pluss en halvpart wolfram ved lavt aluminium- og titan-innhold og mer enn ca. 2% molybden pluss en halvpart av wolfram ved høyere aluminium- pluss titan-innhold,

så som minst 4%. Dessuten kan slike superlegeringer inneholde opp til 60%, f.eks. 1-25%, krom; opp til 30%, f.eks. 5-25%, kobolt; opp til 10%, f.eks. 1-9%, aluminium; opp til 8%, f.eks. 1-7%, titan. Særlig godt egnet er de legeringer som inneholder 4 eller 5% eller mer av aluminium pluss titan; opp til 30%, f.eks. 1-8% molybden; opp til 25%, f.eks. 2-20% wolfram; opp til 10% niob;

opp til 10% tantal; opp .til 7% zirkonium; opp til 0,5% bor; opp til 5% hafnium; opp til 2% vanadium; opp til 6% kobber; opp til 5% mangan; opp til 70% jern; opp til 4% silicium, mindre enn ca. 2%, fortrinnsvis mindre enn 1%, karbon; resten hovedsakelig nikkel. Koboltbaserte legeringer med lignende sammensetning kan behandles. Blant de spesifikke superlegeringer som er egnet for fremgangsmåten i følge oppfinnelsen, er "IN-100", "IN-7.38" og "IN-792", "Rene"

(varemerke)-legeringer 41 og 95, "Alloy 718", "Waspaloy" (varemerke) "Astroloy", "Mar-M" (varemerke)-legeringer 200 og 246, "Alloy 713", "Udimet" (varemerke)-legeringer 500 og 700, "A-286" etc. Noen av disse legeringer er bedre egnet enn andre. Andre legeringer så som titanlegeringer kan anvendes, samt høytsmeltende legeringer

så som "SU-16","TZM", "zircaloy".

Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er dessuten spesielt godt egnet ved fremstilling av turbinskiver og -vinger.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av knalegeringsprodukter ved varmkonsolidering av partikler av atomisert pulver av legeringen, karakterisert ved at pulverpartiklene før de konsolideres føres mellom valser som koldreduserer et betydelig antall av partiklene, hvorved disse får tilført deforma-s.jonsenergi og derved får øket varmbearbeidbarhet.

2. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at det tilføres tilstrekkelig deformasjonsenergi til at partiklene får en "termoplastisk fysikalsk egenskap" (som definert i beskrivelsen) på minst 1%.

3. Fremgangsmåte i følge krav 2, karakterisert ved at det tilføres tilstrekkelig deformasjonsenergi til at partiklene får en "termoplastisk fysikalsk egenskap" på minst 2%.

4. Fremgangsmåte i følge krav 3, karakterisert ved at det tilføres tilstrekkelig deformasjonsenergi til at partiklene får en "termoplastisk fysikalsk egenskap" på minst 5%.

5. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1-4, karakterisert ved at minst 20 volum-% av partiklene koldreduseres for oppnåelse av et kontinuerlig nettverk av fine korn etter konsolidering.

6. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1-5, karakterisert ved at koldreduksjonen deformerer det vesentlige antall av pulverpartiklene med minst 20%.

7. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1-6, karakterisert ved at partiklene tilføres valsene hovedsakelig som et monosjikt.

8. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1-7, karakterisert ved at valsene anvendes med en dynamisk valseåpning innen området 25-380 pm.

9. Fremgangsmåte i følge krav 8, karakterisert ved at den dynamiske valseåpning er 50 pm.

10. Fremgangsmåte i følge krav 8 eller 9, karakterisert ved at valsene roteres.med en hastig het på opp til 1 500' omdreininger pr. minutt.

11. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1-10, karakterisert ved at det anvendes valser med karbid overflate.

12. Fremgangsmåte i følge krav 11, karakterisert ved at hver valse som anvendes har en overflate-ruhet (polish) mindre enn 2,54 um.

13. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1-13, karakterisert ved at partiklene etter koldreduksjon har et dimensjonsforhold på minst 1,25:1.

14.. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1-13, karakterisert ved at den anvendes i forbindelse med fremstilling av knaprodukter av et atomisert superlegeringspulver. .

15. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1-14, karakterisert ved at partiklene, etter at de er ført mellom valsene, varmkonsolideres ved at de oppvarmes over en re-krystallisas jonstemperatur for kornforfining og deretter komprimeres under trykk.

16. Fremgangsmåte i følge krav 15, karakterisert ved at oppvarmningen for varmkonsolidering og komprimeringen ut-føres i en isostatisk presse.

17. Fremgangsmåte i følge krav 16, karakterisert ved at varmkonsolideringen følges av oppløsningsbehandling for kornforgrovning.

18. Knaprodukter fremstilt etter fremgangsmåten i følge et av de foregående krav.

19. Knaprodukter i følge krav 18, karakterisert ved at etter varmkonsolidering har en gjennomsnittlig kornstørreIse finere enn ASTM 10, hvor de fine korn danner et hovedsakelig kontinuerlig nettverk.

20. Knaprodukter i følge krav 18, karakterisert ved at de etter varmkonsolidering og oppløsningsbehandling har en grov kornstørrelse mindre enn ASTM 5.