RU2383642C1 - Жаропрочный литейный сплав на основе никеля - Google Patents
Жаропрочный литейный сплав на основе никеля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383642C1 RU2383642C1 RU2008142824/02A RU2008142824A RU2383642C1 RU 2383642 C1 RU2383642 C1 RU 2383642C1 RU 2008142824/02 A RU2008142824/02 A RU 2008142824/02A RU 2008142824 A RU2008142824 A RU 2008142824A RU 2383642 C1 RU2383642 C1 RU 2383642C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- nickel
- rhenium
- heat resistant
- resistant cast
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным литейным сплавам на основе никеля, используемым для изготовления высоконагруженных деталей, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах свыше 1000°С, методами направленной кристаллизации и монокристаллического литья. Сплав содержит, мас.%: хром до 3,0, кобальт до 5,0, вольфрам 8,0-12,0, алюминий 4,3-5,6, тантал 9,0-13,0, рений 4,0-6,0, углерод 0,002-0,05, иттрий 0,003-0,1, лантан 0,001-0,2, церий 0,003-0,1, неодим до 0,01, скандий 0,05-0,1, кремний 0,05-1,0, магний 0,01-0,15, никель - остальное. Повышается высокотемпературная прочность и жаростойкость сплава. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе никеля, используемым для изготовления высоконагруженных деталей, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах свыше 1000°С, методами направленной кристаллизации и монокристаллического литья.
Известен жаропрочный сплав для монокристаллического литья на основе никеля, содержащий следующие компоненты, мас.%: хром 2,1 - 3,3, кобальт 5,0 - 7,0, молибден 3,5 - 5,0, вольфрам 3,2 - 4,8, тантал 4,0 - 5,0, рений 5,6 - 7,0, рутений 2,0 - 6,0, алюминий 5,7 - 6,3, углерод 0,002 - 0,02, бор 0,0004 - 0,004, иттрий 0,002 - 0,2, церий 0,001 - 0,02, лантан 0,002 - 0,25, неодим 0,0005 - 0,01, никель - остальное (патент RU N22293782, МПК С22С 19/05, опубл. в 2007 г.).
Указанный сплав обладает достаточно высоким уровнем длительной прочности и стабилен при работе в условиях высоких температур, однако его недостатком является легирование дорогими и дефицитными элементами, прежде всего рением, а также элементом платиновой группы рутением. Кроме того, у сплавов, предназначенных для работы при температурах свыше 1000°С, стойкость к высокотемпературной газовой коррозии становится одной из важнейших характеристик, определяющих их работоспособность. В связи с этим требуется осуществление дополнительного легирования, направленного на повышение указанной характеристики, поскольку в сплаве-прототипе содержание хрома и кобальта, обеспечивающих защитные свойства материала, снижено.
Задачей изобретения является повышение высокотемпературной прочности и жаростойкости сплава при уменьшении его стоимости.
Указанная задача решается тем, что в известный жаропрочный литейный сплав на основе никеля, содержащий хром, кобальт, вольфрам, алюминий, тантал, рений, углерод, иттрий, лантан, церий и неодим, дополнительно введены скандий, кремний и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хром | до 3,0 |
кобальт | до 5,0 |
вольфрам | 8,0-12,0 |
алюминий | 4,3-5,6 |
тантал | 9,0-13,0 |
рений | 4,0-6,0 |
углерод | 0,002-0,05 |
иттрий | 0,003-0,1 |
лантан | 0,001-0,2 |
церий | 0,003-0,1 |
неодим | до 0,01 |
скандий | 0,05-0,1 |
кремний | 0,05-1,0 |
магний | 0,01-0,15 |
никель | остальное |
В заявленном сплаве увеличено количество тантала и вольфрама, чтобы компенсировать и даже усилить полезное влияние на структуру и свойства рения, содержание которого в сплаве снижено. Кроме того, из заявленного сплава полностью исключен элемент платиновой группы рутений, а также бор.
Химический состав предлагаемого сплава разработан на базе реализации методов интеллектуальной инженерии, включающей оценку следующих факторов: прогнозируемого уровня структурной стабильности, а именно вероятности образования топологически плотноупакованных и карбидных фаз, формирования эвтектических колоний (γ+γ') фаз и фаз с объемно-центрированной кубической решеткой при длительной наработке; кинетики диффузионного огрубления изолированных выделений γ' - фазы в матрице и пластинчатой рафт-структуры в монокристаллах.
В результате проведенного анализа было установлено, что в составе предложенного сплава вероятность образования нежелательных фаз мала и сам состав хорошо сбалансирован.
Значительное повышение качества сплава предложенного состава обеспечивается также дополнительным легированием его магнием, скандием и кремнием.
Введение магния заметно улучшает деформируемость никелевого жаропрочного сплава. Кроме того, оно способствует улучшению процесса распада γ-твердого раствора и образованию более дисперсной γ'-фазы, стабилизации структуры и замедлению процессов коагуляции упрочняющих частиц на базе интерметаллида Ni3Al, снижению диффузионной подвижности и совершенствованию межфазных границ. Поэтому введение магния в состав литейного жаропрочного сплава с направленной и монокристальной структурой обеспечило дополнительное повышение его жаропрочности.
Введение скандия значительно увеличивает жаростойкость предложенного сплава. Кроме того, он повышает технологичность при обработке материала давлением, а также оказывает рафинирующее действие, связывая серу, фосфор и другие вредные примеси.
Введение в состав предлагаемого сплава кремния обеспечивает дополнительное повышение его жаростойкости.
Указанные элементы совместно с лантаном, иттрием, церием и неодимом при концентрации в приведенных пределах оказывают совокупное влияние на жаропрочность и стойкость к высокотемпературному окислению, которые существенно выше суммарного влияния этих элементов.
Для апробации сплава были выплавлены три состава, содержащие компоненты в % по массе, представленные в таблице 1. Предлагаемый сплав выплавляли в вакуумной индукционной печи, а затем переплавляли в печи для направленной кристаллизации с применением затравок с заданной ориентацией. Свойства полученных сплавов приведены в таблице 2.
Сопоставление времен до разрушения известного и предложенного сплавов показывает, что по удельной долговечности σdл/d (d - удельный вес сплава) предложенный сплав, по крайней мере, не уступает известному сплаву.
При этом, учитывая, что в его составе присутствуют элементы, обладающие наиболее низкой диффузионной подвижностью при высоких температурах, в процессе эксплуатации предложенного сплава в области температур свыше 1100°С его преимущества по сравнению с прототипом становятся особо значительными.
Предложенный сплав обладает оптимальной структурой - в его составе наблюдается практически незначительное количество эвтектической γ'-фазы, отсутствуют α-фазы на основе вольфрама, рения, хрома, т.е. все введенные в сплав элементы обеспечивают необходимый вклад в увеличение жаропрочности. По сравнению со сплавом-прототипом он обладает более высокой структурной стабильностью - температура полного растворения в нем γ'-фазы составляет 1360-1366°С, в то время как в сплаве-прототипе 1320-1340°С. Стоимость предложенного материала оказывается более чем в два раза ниже стоимости известного сплава в зависимости от выбора конкретных композиций в заявленных диапазонах концентраций легирующих элементов, в его составе отсутствует остродефицитный рутений и снижено содержание рения, что обеспечивает решение задачи производства сплава в необходимом количестве.
Claims (1)
- Жаропрочный литейный сплав на основе никеля, содержащий хром, кобальт, вольфрам, алюминий, тантал, рений, углерод, иттрий, лантан, церий и неодим, отличающийся тем, что в него дополнительно введены скандий, кремний и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хром до 3,0 кобальт до 5,0 вольфрам 8,0-12,0 алюминий 4,3-5,6 тантал 9,0-13,0 рений 4,0-6,0 углерод 0,002-0,05 иттрий 0,003-0,1 лантан 0,001-0,2 церий 0,003-0,1 неодим до 0,01 скандий 0,05-0,1 кремний 0,05-1,0 магний 0,01-0,15 никель остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142824/02A RU2383642C1 (ru) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | Жаропрочный литейный сплав на основе никеля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142824/02A RU2383642C1 (ru) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | Жаропрочный литейный сплав на основе никеля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2383642C1 true RU2383642C1 (ru) | 2010-03-10 |
Family
ID=42135239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008142824/02A RU2383642C1 (ru) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | Жаропрочный литейный сплав на основе никеля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2383642C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446221C1 (ru) * | 2010-12-21 | 2012-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Литейный никелевый жаропрочный сплав |
-
2008
- 2008-10-29 RU RU2008142824/02A patent/RU2383642C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446221C1 (ru) * | 2010-12-21 | 2012-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Литейный никелевый жаропрочный сплав |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9945019B2 (en) | Nickel-based heat-resistant superalloy | |
CN110317990B (zh) | 一种Ni-Co-Al-Cr-Fe系单晶高熵高温合金及其制备方法 | |
RU2415959C1 (ru) | МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ СУПЕРСПЛАВ НА ОСНОВЕ Ni И СОДЕРЖАЩАЯ ЕГО ЛОПАТКА ТУРБИНЫ | |
JP5663530B2 (ja) | タービンブレード及びベーン用途向けのレニウムを含まない単結晶超合金 | |
JPWO2006059805A1 (ja) | 耐熱超合金 | |
US8877122B2 (en) | Ni-based single crystal superalloy and turbine blade incorporating the same | |
JP2007162041A (ja) | 高強度高延性Ni基超合金と、それを用いた部材及び製造方法 | |
US20150322550A1 (en) | High strength single crystal superalloy | |
RU2525952C2 (ru) | Жаропрочный сплав на основе никеля | |
RU2383642C1 (ru) | Жаропрочный литейный сплав на основе никеля | |
RU2484167C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
JP2004256840A (ja) | 複合強化型Ni基超合金とその製造方法 | |
RU2439185C1 (ru) | Жаропрочный литейный сплав на основе никеля | |
RU2434069C1 (ru) | Литейный жаропрочный сплав на основе никеля | |
RU2353691C2 (ru) | Состав жаропрочного никелевого сплава (варианты) | |
JP2002294374A (ja) | Ni基超耐熱鋳造合金およびNi基超耐熱合金製タービンホイール | |
RU2402624C1 (ru) | Жаропрочный сплав на основе никеля | |
RU2434067C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al | |
RU2710759C1 (ru) | Жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него | |
RU2768947C1 (ru) | Жаропрочный никелевый сплав для литья деталей с монокристаллической структурой | |
RU2626118C2 (ru) | Литейный жаропрочный сплав на основе никеля | |
RU2219272C1 (ru) | Жаропрочный литейный сплав на основе никеля | |
RU2821248C1 (ru) | Литейный жаропрочный никелевый сплав с монокристальной структурой для лопаток газотурбинных двигателей | |
JP6095237B2 (ja) | 高温クリープ特性に優れたNi基合金およびこのNi基合金を用いたガスタービン用部材 | |
RU2348724C2 (ru) | Состав жаропрочного никелевого сплава для монокристального литья (варианты) |