Жаропрочный сплав на основе никеля
Сущность изобретения: жаропрочный сплав на основе никеля предназначен для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах, в том числе путем обработки давлением с получением одинаково высоких прочностных свойств в радиальном и тангенциальном направлении штамповки. Сплав содержит следующие элементы, мас.%: NI основа; Mo 21 -27; Al 5,5 - 7,5; W 2 - 6; Cr 2 - 8; Ta 2 - 4; Sc 0,01 - 0,1; Gd 0,01 - 0,1; РЗМ 0,01 - 0,1; 3 табл.
Изобретение относится к металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на никелевой основе, предназначенным для изготовления, в том числе путем обработки давлением, высоконагруженных деталей, работающих при температурах более 600оС, в частности дисков ГТД. Известен сплав на основе никеля, содержащий, мас.%: 28-45 Mo; 1-7 Al; а также до 40 Co или Fe; до 15 Cr; Re, Ta, Nb, W; до 10 Ti; Hf, Zr; до 5 V, до 0,1 C. Сплав предназначен для получения деталей методом направленной кристаллизации, в результате которой образуются волокна на основе молибдена. Этот сплав обладает высокими свойствами в направлении волокон (направлении кристаллизации), но имеет неудовлетворительные свойства в поперечном направлении. За прототип и базовый объект принят сплав на основе никеля, содержащий, мас.%: 10-21 Mo; 5-12 Al, а также до 5 Ti, Cr, Zr, Nb, Ta, W. Сплав получается, в частности, методом порошковой металлургии с последующей деформацией. Однако, прочность этого сплава лимитируется прочностью межзеренных границ, вследствие чего максимальные характеристики достигаются при получении в сплаве столбчатой зеренной структуры, что также приводит к анизотропии свойств. Сплав получается, в частности, методом порошковой металлургии с последующей деформацией. Однако, прочность этого сплава лимитируется прочностью межзеренных границ, вследствие чего максимальные характеристики достигаются при получении в сплаве столбчатой зеренной структуры, что также приводит к анизотропии свойств. Кроме того, его температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) достаточно высок, что нежелательно. Целью изобретения является создание малокомпонентного сплава, обладающего высокими механическими свойствами при повышенных температурах, при отсутствии анизотропии и пониженном температурном коэффициенте линейного расширения (ТКЛР). Предлагаемый сплав на основе никеля содержит, мас.%: 21-27 Mo; 5,5-7,5 Al; 2-6 W; 2-8 Cr; 2-4 Ta; 0,01-01 Cd, 0,01-0,1 Sc; 0,01-0,1 РЗМ, остальное Ni. Сплав получается традиционными методами выплавки и термомеханической обработки, в том числе порошковой металлургии. С целью практического осуществления предлагаемого изобретения были выполнены сплавы следующих составов (табл.1). В качестве РЗМ введен мишметалл (La, Ge). Сплавы 1 и 5 соответствуют запредельным значениям предлагаемых сплавов, сплав 6 является составом прототипа, а сплавы 2,3,4 представляют собой предлагаемое изобретение. Все сплавы выплавлялись в вакуумно-индукционной печи с последующим вакуумно-дуговым переплавом. Полученные слитки подвергались традиционной для никелевых жаропрочных сплавов термомеханической обработке с получением конечной заготовки типа "шайба". Процесс ТМО включает в себя гомогенизирующий отжиг, подпрессовку в глухом контейнере и осадку в термоизоляции за 2-3 выноса. При этом суммарная степень деформации достигла 60-70%. Полученные шайбы подвергались термообработке, состоящей из двойной закалки: при Т = Тпр 
' -фазы и Т = Тап ' 150оС и двойного старения: при 900 и 750оС. Затем из шайб вырезались заготовки образцов для механических испытаний в радиальном (Р) и тангенциальном (Т) направлении, а также микрошлифы и образцы для определения ТКЛР. Результаты механических испытаний, а также испытаний на жаропрочность и ТКЛР в табл.2 и 3. Как видно из полученных результатов, предлагаемые сплавы значительно превосходят по сумме свойств прототип, а также другие существующие деформируемые жаропрочные сплавы. Кроме того, они могут производиться по существующим технологиям и достаточно экономно легированы. Таким образом, применение предлагаемых сплавов позволит изготовлять тяжелонагруженные детали ГТД, например диски, где необходима одинаковость свойств во всех направлениях в плоскости детали, а низкий ТКЛР позволит уменьшить конструктивные зазоры и, следовательно, повысить КПД двигателя, что является важнейшей задачей двигателестроения.
Формула изобретения
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий молибден, алюминий, вольфрам, хром, тантал, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, устранения анизотропии и уменьшения температурного коэффициента линейного расширения, сплав дополнительно содержит скандий, гадолиний, РЗМ при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Молибден 21 - 27 Алюминий 5,5 - 7,5 Вольфрам 2 - 6 Хром 2 - 8 Тантал 2 - 4 Скандий 0,01 - 0,1 Гадолиний 0,01 - 0,1 РЗМ 0,01 - 0,1Никель Основа
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000
