Жаропрочный сплав на основе никеля



 

Изобретение относится к области металлургии. Жаропрочный cплав на основе никеля содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,02 - 0,10, хром 8,0-10,0, вольфрам 5,2-5,9, молибден 0,6-4,3, титан 1,5-3,4, алюминий 4,3-5,3, ниобий 1,0-2,0, гафний 0,1-0,4, бор 0,001-0,05, цирконий 0,001-0,05, магний 0,001-0,08, церий 0,001-0,06, никель остальное. Сплав обеспечивает комплекс высоких прочностных характеристик и нечувствительность к концентратором напряжений. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности металлургии жаропрочных сплавов на основе никеля, предназначенных для эксплуатации при повышенных температурах в деталях газотурбинных двигателей.

Известен жаропрочный сплав на основе никеля, состава в мас.%: углерод - 0,04 - 0,08 хром - 13,0 - 16,0 кобальт - 8,0 - 12,0 молибден - 4,0 - 6,0 ниобий - 2,4 - 3,5 титан - 2,4 - 3,0 алюминий - 2,2 - 2,8 бор - 0,001 - 0,01 церий - 0,001 - 0,03
лантан - 0,01 - 0,1
никель - остальное
(а.с. СССР N 274924, C 22 C 19/00, 1970 г.) - прототип.

Недостатком этого сплава является низкий уровень прочностных характеристик при комнатной и рабочих температурах, что приводит к преждевременному разрушению сплава.

Предлагается сплав на основе никеля, содержащий компоненты в следующем соотношении в мас.%:
углерод - 0,02 - 0,10
хром - 0,02 - 0,10
вольфрам - 5,2 - 5,9
молибден - 3,6 - 4,3
титан - 1,5 - 3,4
алюминий - 4,3 - 5,3
ниобий - 1,0 - 2,0
гафний - 0,1 - 0,4
бор - 0,001 - 0,05
цирконий - 0,001 - 0,05
магний - 0,001 - 0,08
церий - 0,001 - 0,06
никель - остальное
Прелагаемый сплав отливается от прототипа тем, что в него дополнительно введены вольфрам, цирконий, гафний и магний при следующем соотношении компонентов в мас.%:
углерод - 0,02 - 0,10
хром - 8,0 - 10,0
вольфрам - 5,2 - 5,9
молибден - 3,6 - 4,3
титан - 1,5 - 3,4
алюминий - 4,3 - 5,3
ниобий - 1,0 - 2,0
гафний - 0,1 - 0,4
бор - 0,001 - 0,05
цирконий - 0,001 - 0,05
магний - 0,001 - 0,08
церий - 0,001 - 0,06
никель - остальное
Технический результат - повышение прочностных характеристик сплава, что ведет к увеличению ресурса работы двигателя при повышенных рабочих температурах.

Сплав с предлагаемым количеством компонентов и их соотношением обеспечивает комплекс высоких прочностных характеристик и нечувствительность к концентраторам напряжений за счет создания структуры с равнопрочными матрицей и границами зерен.

Упрочнение твердого раствора происходит вследствие замедления процесса диффузии при рабочих температурах, тем самым задерживается развитие третьей стадии ползучести, вызывающей разупрочнение и разрушение сплава. Прочность границ зерен повышается за счет образования стабильных карбидов типа МС, которые в отличие от М6С и М23С6 не образуют сетки по границам зерен.

Снижение количества вводимых в сплав компонентов ниже предлагаемых пределов, приводит к уменьшению количества - фазы, разупрочнению сплава и, следствие, снижается общий уровень механических свойств. Увеличение количества вводимых компонентов выше предлагаемых пределов вызывает образование охрупчиваюших топологически плотноупакованных фаз и уменьшает область гомогенности сплава; в результате значительно снижаются пластические характеристики и технологичность сплава.

Примеры:
Были получены сплавы предлагаемого состава (N 1, 2, 3), выходящие за пределы предлагаемого состава (N 4, 5) и состава прототипа по следующей технологической схеме: вакуумно-индукционная плавка, распыление методом вращающегося электрода, горячее изостатическое прессование заготовок дисков, термообработка по оптимальному режиму.

Составы сплавов приведены в табл. 1. (табл. 1 и 2 см. в конце описания).

Механические характеристики предлагаемого сплава, сплава, выходящего за пределы предлагаемого, и сплава-прототипа были получены после испытания по стандартным методикам и представлены в табл. 2.

Из сопоставления кратковременных механических свойств при 20oC, длительной прочности и коэффициента чувствительности к концентраторам напряжения видно, что у предлагаемого сплава уровень механических свойств значительно выше, в частности, предел прочности повышается на 15 - 17 кГс/мм2, предел текучести - на 14 - 17 кГс/мм2.

Особенно значительное превышение - по длительной прочности - 18 - 19 кГс/мм2. При этом предлагаемый сплав проявляет нечувствительность к концентраторам напряжения, надр/гл 1.
Таким образом, применение предлагаемого сплава для изготовления деталей газотурбинных двигателей позволяет повысить ресурс работы двигателей в 1,5 - 2 раза.


Формула изобретения

Жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, молибден, ниобий, титан, алюминий, бор, церий, отличающийся тем, что дополнительно содержит вольфрам, цирконий, гафний и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,02 - 0,10
Хром - 8,0 -10,0
Вольфрам - 5,2 - 5,9
Молибден - 3,6 - 4,3
Титан - 1,5 - 3,4
Алюминий - 4,3 - 5,3
Ниобий - 1,0 - 2,0
Гафний - 0,1 - 0,4
Бора - 0,001 - 0,05
Цирконий - 0,001 - 0,05
Магний - 0,001 - 0,08
Церий - 0,001 - 0,06
Никель - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к жаропрочным сплавам на основе никеля

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочному сплаву, который может быть использован для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и др

Изобретение относится к атомной технике, в частности к конструкционным материалам для изготовления пружинных фиксаторов топливного столба твэлов реакторов и прижимных пружин головок ТВС

Изобретение относится к металлургии жаропрочных сплавов на железоникелевой основе, а именно к сварочным материалам

Изобретение относится к припоям на никелевой основе и может найти применение при изготовлении паяных деталей и узлов авиационных и корабельных турбин, тонкостенных радиаторов и в других случаях при пайке изделий, работающих в условиях высоких температур

Изобретение относится к металлургии, в частности, к составу жаропрочного сплава на основе никеля, предназначенного для получения полуфабрикатов и деталей с направленной и монокристаллической структурой методом точного литья по выплавляемым моделям, преимущественно лопаток высокотемпературных газовых турбин авиационного, транспортного (автомобильные и судовые двигатели) и энергетического назначения (силовые агрегаты магистральных газопроводов, передвижные электростанции) и других ГТУ

Изобретение относится к сплавам на основе никеля, имеющим высокую жаропрочность

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым для наплавки на детали, работающие в жестких условиях при высокотемпературной фреттинг-коррозии и сульфидной коррозии, например на контактные поверхности рабочих и сопловых лопаток стационарных газовых турбин газотурбинных установок (ГТУ)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля и более конкретно: к особому семейству сплавов, названному сплавами С-типа, которые содержат в значительных количествах молибден и хром наряду с добавками других легирующих элементов

Изобретение относится к металлургии

Изобретение относится к способам термообработки суперсплавов на основе никеля со следующим химическим составом, мас.%: Сr 11-13, Со 8-17, Мо 6-8, Ti 4-5, Al 4-5, Nb 1,5, Hf 1, С, В, Zr каждый 510-4, Ni - остальное до 100, или Сr 12-15, Co 14,5-15,5, Мо 2-4,5, W 4,5, Аl 2,5-4, Ti 4-6, Hf 0,5, С 110-4-310-4, В 110-4-510-4, Zr 210-4-710-4, Ni - остальное до 100

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к производству жаропрочных сплавов на основе никеля, используемых для изготовления методами направленной кристаллизации и монокристального литья деталей, например лопаток газовой турбины, работающих длительно при высоких температурах (1000-1100°С)

Изобретение относится к области композиции литейных жаропрочных сплавов, предназначенных для изготовления деталей ГТД, например рабочих и сопловых лопаток с равноосной и направленной структурой

Изобретение относится к интерметаллическому сплаву на основе никель-алюминия, который содержит бинарную фазу NiAl
Изобретение относится к изделию для направления горячего окисляющего газа с подверженной воздействию газа поверхностью, образованной сплавом, который содержит следующие существенные весовые доли: 10 - 40% хрома, по выбору другие элементы, среди них алюминий 0 - 20%, кремний 0 - 10%, реактивные элементы из группы, включающей иттрий, скандий и редкоземельные элементы, а также остаток, в последующем называемый также основой, из одного элемента или нескольких элементов из группы, включающей железо, кобальт и никель

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам жаропрочных высокоуглеродистых сплавов на никелевой основе аустенитного класса, и может быть использовано при изготовлении реакционных труб нефтегазоперерабатывающих установок с рабочими режимами при температуре 1000 -1200°С и давлении до 46 атм

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам жаропрочных высокоуглеродистых сплавов на никелевой основе аустенитного класса, и может быть использовано при изготовлении реакционных труб нефтегазоперерабатывающих установок с рабочими режимами при температуре 900 - 1160°С и давлении до 20 атм

© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2013-03-21T12:54:08
Наверх