Сплав на основе железа

 

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА преимущественно для металлокерамических Изобретение относится к металлургии , а именно к изысканию материалов для приборостроительной промьшленности , в частности для металлокерамических узлов, работающих до температуры 750°С. ;Известен сплав Vacon -20, содержащий 28% никеля, 21% кобальта, остальное - железо р. Сплав предназначен для изготовления металлокерамических узлов, однако его коэффициент термического расширения (КТЛР) согласуется сКТЛР керамики лишь до температуры , что недостаточно для работы изделий при повьш1енных темйературах и их изготовлении. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является узлов, содержащий никель, кобальт, алюминий, лантан и церий, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью согласования термического коэффициента линейного расширения сплава с термическим коэффициентом линейного расширения керамики в интервале температур 20-750°С, дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мае.%: 25,5-27,5 -.чхель , 19,5-21,5 Кобальт 0,05-0,2 Алюминий 0,001-0,05 Лантан 0,001-0,02 Церий 0,3-1,7 Вольфрам в S Остальное .Келезо W с: сплав на основе железа следунндего химического состава, мас.%; Никель26,5-28,0 Кобальт22,0-23,0 сд оа ел Алюминий0,6-0,8 Шюбий1,5-3,0 Лантан 0,001-0,05 « Церий0,001-0,02 Железо Остальное р.Д Сплав имеет ТКЛР

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

Д1)5 С 22 С 38/)2, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х ASTQPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

I M ГКНТ СССР

1 (2l) 3522260/22-02 (22) 16.12.82 (46) 07.11.90. Бюп. № 41 .(72) С.А,Елисеев, В,А.Борисов, .

В. Г. Барсова, Д, С. Баркал, . Б.Д. Николаев, N. П Науменко, A.È. Ерофеев, Г,Т, Позднякова, P.Ä.Æóêîâñêàÿ и В.Л. Ерофеева (53) 669. 15-018. 2 (088. 8) (56) В, Эспе. Технология электровакуумных материалов, т. 1, Госэнергоиздат. М:Л,: 1962, с. 256 °

Авторское свидетельство СССР № 717929, кл. С 22 С 38/12, 1979. (54 )(57) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА„ пре-, имущественно для металлокерамических,.

Изобретение относится к металлургии, а именно к изысканию материалов дпя приборостроительной промышленности, в частности для металлокерамических узлов, работающих до температуры

750 С.

;Известен сплав Vacon -20, содержащий 287 никеля, 2)Х.кобальта, остальное — железо ()j, Сплав предназначен для изготовления металлокерамических узлов, однако его коэффициент термического расширения (КТЛР ) согласуется с КТЛР керамики лишь до температуры 600 С, что недостаточно для работы изделий при повьппенных темйературах и их изготовлении.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является

2 узлов, содержащий никель, кобальт, алюминий, лантан и церий, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью согласования термического коэффициента линейного расширения сплава с терми- ческим коэффициентом линейного расширения керамики в интервале температур

20-750 С, дополнительно содержит вольфрам при следукщем соотношении компонентов, мас.X:

;;; ;,;ель 25,5 "27,5

Кобальт 19 5-21,5

Алюминий 0,05-0,2

Лант ан 0,001-0,05

Церий 0,001-0,02

Вольфр ам 0 3--1,7

:железо Ост альное сплав на основе желesa следующего химического состава мас, X:

Никель 26,5-28, 0

Кобальт 22,0-23,0

Алюминий 0,6-0,8 Ю

Ниобий Ci4

Лант ан О,ОО)-0,05, ©%

Церий 0,001-0,02 (g5

Железо ) Остальное 2) Я, 1Сппав имеет! ТКЛР (6, 2-8,6)х

КЩ Бград- в интервале 20-650. С, что,,соответствует ТКПР керамики до 650 С, и поэтому металлокерамические узль1 с,Р этим сплавом работают до 650 С. У ме- 3 . таллокерамических узлов с остапьными сплавами этого типа рабочая температу-, ра не превьппает 500 С, Увеличение темо нературы вьппе 650 С ведет к интенсивному возрастанию ТКЛР сплава.

1153569

Йедостатком сплава является невоз- . можность создания с ним метаплокерами ческих узлов, работающих выше 650 С (малый ресурс и термостойкость)ь изза несоответствия коэффициентов спла" в а и:: ер амики выше 650 С.

Целью изобретения является согласование термическо о коэффициента линейного расширения сплава с -.åðìè÷åñêèì коэффициентом линейного расширения керамики в интеовале температур 20750 л

Псставленная цель достигается тем, 15 что сплав на основе железа, содержа-. щий никель, кобальт, апюминий, лантант и церийь дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.X: 20

Ньиель 25ь5 27ь5 .Кобальт 19,5-21,5

Алюминий 0,05-0,2

Лант ан 0,001-0,05

Церий О ° 001-0,02 25

Вольфрам 0,3-1,7

Железо Остальное

Выплавка производится в вакуумной индукционной печи стандартным методом, вес слитка 50 кг. Глитки куют на прут-щ ки диаметром 12 мм и прокатывают в лист толщиной от 0,5 до 1 мм, из которых изготавливают образцы для всех испытаний.

TKJIP опреде;яли по стандартной ме- 3 тодике.

Химический состав полученных плавок приведен в табл. 1, а их ТКЛР в .табл. 2. Для сравнения там же приведен ТКЛР керамики и известного сппа- 0 ва.

Керамика, для спаев с которой рекомендуется предла"аемый сплав, относится к. группе высокоглиноземистой корун-, доной керамики, Состав керамики сле" дующий, мас. Х: и,,с, 99,6-99, 8

MgO О, 2-0 ь4

Допустимое отклонение величины

ТКЛР керамики и сплава составляет 0,9r, х!0 град . Спаивание керамики и предложенного сппава осуществляется меднотитановым припоем при температуре 980+5 C выдержкой 1-3 мин по фольфрамоиттриевой металлиэации.

Сравнение ТКЛР плавок ч и 5 с ТКЛР

/ керамики показывает, что разница между ТКЛР плавки 5 и керамики превосходит допустимую величину почти при всех указанных температурах, а плав)ка 4 — при 100, 200 и 700 С. Поэто муу можно считать правильным выбор пределов по содержанию компонентов предлагаемого сплава.

Результаты испытаний иэделий, изготовленных из известного сплава и сплава по изобретению, приведены в табл. 3.

На основании данных, приведенных в табл. 1, 2, 3 следует, что предлагаемый сплав имеет ТКЛР, который соответствует ТКЛР корундовой керамики до 750ьСь что позволЯет создать на его основе метаплокерамические узлы с рабочей температурой до 750 С, с более высокой термостойкостью и ре- сурсом работы.

Это имеет важное значение для повышения эффективности прецизионного приборостроения и изделий новой тех" ники, которые работают при повышенных температурах, так как позволяют увеличить надежность, уменьшить габариты, значительно снизить себестоимость и в несколько раз увеличить срок службы изделий.

Номер

)плавокк

1153569

Т аблица1

Содержание химических элементов, мас.7

Г"

l9 5 0,3

20,5 1,1

21,5. 1, 7

19,1 О, 15

22,.0 2, 10

22,5 ост. и

It ет

It

1,5

1емператур-ный интервал, в кото» ром опреде" 2 ° 3 4 лялся ТКЛР, С

Таблица2

ТКЛР х 10 гр.ад. кер амик а известный II) известS ный 12) 66. 78 80 бб 75 78

64 74 76

63 09. 76 б 6 б В 8, 73 77 9!

8ь3 9 0 IOtO

8 7

9,5 0,3 . 11,3

6,2

6,6-6,8

6,1-6,2

8,2

9,5

10,4

l0t8

7,9-8,2

9,3-9,6 !

0,0-10,3

Таблица 3

Номер Результаты испытания узлов Условия испытания плавок

Сплав

Из в ест ный 4

Потеря герметичности и признаки разрушения через 45 ч (18 термоциклов) Пр едл аг ае- 1 мый сплав 2

Термоциклирование в интер в але те мпер атур

20-750 С при общей нагрузке на узел !00 кг

Все узлы проработали более

250 ч (72 термоцикла), признаков потери герметичности и разрушения не наблкдается

Редактор Е.Рейн

Корректор Г1. Демчик

Т«Р ед Н . Морг ентал!

Заказ 4374 Тираж 489 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прп ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

)2

4

5 . 6 (известный

f2) ) 20-100

20"200

20-300

20-400

20-500

20-600

20-700

20-750

20-800

25,5

26,3

25,0

28,1

26,6

6,1

6,2

6,0

6,2

6,7

7,6

8,6

9,1

9,8

6,3

6,3

6,3

7 ° 6

8,3

8,9

9,8

0 05

0,10

0,20

0,04

0,32

0,8

0,001

0,005

0,020

0,001

О, 030

0,010

0,001

0i 010

0,050

0,001

0,060

0,010 б,l 64

6,3 6,5

6,5 6,7 б 18 710

7,1 7,3

7,4 7,6

7,8 8,0

8,0 8,5

8,3 8,6