Жаропрочный сплав на основе никеля

 

Использование: при изготовления методом деформации и сварки корпусных деталей газотурбинных двигателей, работающих до температур 850°С. Жаропрочный дисперсионно твердеющий сплав содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,04 - 0,10; хром 14 - 22; молибден 3 - 8; алюминий 0,7 - 2,2; титан 0,7 - 2,0; ванадий 0,3 - 1,2; цирконий 2 - 4; ниобий 1 - 3; магний 0,003 - 0,06; бор 0,0003 - 0,008; иттрий 0,003 - 0,08, никель остальное. 3 табл.

Изобретение относится к металлургии жаропрочных свариваемых листовых сплавов на никелевой основе и может быть использовано в качестве материала силовых сварных узлов статора ГТД для работы при температурах до 850^оС. Цель изобретения повышение характеристик прочности и снижение плотности, что имеет следствием повышение удельной прочности, исключение низких значений пластических свойств в интервале температур 650-800^оС, а также улучшение характеристик свариваемости. Это достигается тем, что в жаропрочный сплав на основе никеля введены Zr, Тi, V, Y, Мg при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,04-0,10 Хром 14-22 Молибден 3-8 Алюминий 0,7-2,2 Титан 0,7-2 Ванадий 0,3-1,2 Цирконий 2-4 Ниобий 1-3 Магний 0,003-0,06 Бор 0,0003-0,008
Иттрий 0,003-0,08
Никель Остальное
Введение в сплав циркония позволяет образовать в структуре сплава большое количество мелкодисперсных монокарбидов, обеспечивающих образование мелкозернистой структуры (8-10 балл по шкале 1). Такая структура позволяет получить высокие характеристики свариваемости и обеспечивает повышение значения прочности и пластичности, способствует нивелированию эффекта провала пластичности в среднем районе температур. Помимо этого, цирконий входит в состав γ^l -фазы, сообщая сплаву повышенную прочность за счет увеличения количества γ^l-фазы и рассогласования параметров кристаллических решеток и γ^l и γ^l фаз. Титан также входит в основном в состав γ^l-фазы и действует при этом аналогично цирконию, способствуя увеличению прочностных характеристик, однако эффективность его влияния в этом направлении выше, чем у других γ^l -образующих элементов (Аl, Nb, Zr). Ванадий, входя в состав γ^l -твердого раствора, способствует повышению его жаропрочных характеристик и стойкости против образования горячих трещин при сварке. Иттрий, вводимый в сплав в указанном выше количестве, располагается в основном по границам зерен, обеспечивая их упрочнение, что способствует повышению характеристик длительной прочности и исключению провала пластичности в среднем районе температур. Было выплавлено несколько плавок предлагаемого сплава. Выплавка проводилась в печах ВИАМ 16-35 с разливкой в слитки 10 кг. Слитки ковались на сутунки, которые прокатывались на горячекатанный лист толщиной 1,8-2 мм. Термическая обработка листовых заготовок под образцы производилась при температуре 1100^оС, выдержке 15 мин, охлаждении на воздухе и двойном старении при 800^оС 10 ч, воздух +720^оС 10 ч, воздух. Химический состав плавок 1, 2, 3 предлагаемого сплава и прототипа 4 приведен в табл.1. Основными свойствами, определяющими служебные характеристики сплавов, применяемых в авиационном двигателестроении являются кратковременная и длительная прочность, пластичность, свариваемость (критическая скорость деформации в сварном шве) и плотность. Механические свойства отдельных плавок предлагаемого состава приведены в табл.2, а технологические свойства и плотность в табл.3.

Формула изобретения

ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, молибден, алюминий, ниобий, бор, отличающийся тем, что, с целью повышения характеристик прочности и пластичности, снижения плотности и улучшения свариваемости, он дополнительно содержит цирконий, титан, ванадий, иттрий, магний при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,04 0,10
Хром 14 22
Алюминий 0,7 2,2
Молибден 3 8
Титан 0,7 2,0
Ванадий 0,3 1,2
Цирконий 2 4
Ниобий 1 3
Магний 0,003 0,06
Бор 0,0003 0,008
Итррий 0,003 0,08
Никель Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2