Присадочный материал на основе никеля

Авторы патента:

Старова Лидия Леонидовна (RU)

Латышев Владимир Борисович (RU)

Лукин Владимир Иванович (RU)

Ковальчук Вера Георгиевна (RU)

Голев Евгений Викторович (RU)

C22C19/05 - с хромом

B23K35/30 - с основным компонентом, плавящимся при температуре ниже 1550шC

Владельцы патента RU 2304499:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)

Изобретение относится к сплавам на основе никеля в качестве присадочного материала в сварных конструкциях в виде «лапши» или в виде сварочной проволоки. Присадочный материал на основе никеля для сварки высокопрочных никелевых сплавов содержит, мас.%: углерод 0,02-0,05; хром 10-18; молибден 4-6; кобальт 10-18; ниобий 2-6; алюминий 0,5-1,3; вольфрам 0,5-5; титан 0,3-1,0; цирконий 0,5-1,0; магний 0,02-0,04; лантан 0,02-0,05; никель - остальное. Повышается прочность сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, жаропрочности сварных соединений. Повышаются ресурс и надежность сварных конструкций горячего тракта двигателей. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе никеля, предназначенных для применения в авиационной, энергетической отраслях промышленности в качестве присадочного материала в сварных конструкциях в виде «лапши» или в виде сварочной проволоки.

Известен присадочный материал на основе никеля, имеющий следующий химический состав, мас.%:

углерод	0,08
хром	14-16
молибден	14-16
кремний	0,5
марганец	1,0
железо	≤4,0
никель	остальное (ГОСТ 2246-70
«Проволока	стальная сварочная»)

Известен также присадочный материал, имеющий следующий химический состав, мас.%:

углерод	0,21-0,62
хром	6-11
молибден	5,5-9,5
кобальт	8-12
ниобий	3,6-6,5
алюминий	2,6-4
вольфрам	4-7
титан	0,1-0,8
магний	0,01-0,1
марганец	0,5-3,0
железо	0,01-0,5
бор	0,001-0,08
иттрий	0,02-0,3
тантал	0,05-1,5
церий	0,001-0,08
никель	остальное

Причем отношение суммы ниобия и тантала к углероду равно 13-17 СССР А.С. №1628369. Известен присадочный материал следующего химического состава, мас.%:

углерод	<0,05
хром	28-31,5
молибден	2-7
кобальт	<0,15
ниобий + тантал	0,6-2,0
алюминий	0,05-0,75
вольфрам	<0,10
титан	0,1-0,8
цирконий	0,0008-0,012
кремний	0,015-0,5
железо	8-12
марганец	0,4-1,4
медь	<0,3
азот	0,04
бор	0,001-0,01
сера	<0,01
фосфор	<0,02
никель	остальное

Соотношение ниобий + тантал + кремний менее 4%. Заявка США №2004062677.

Применение известных присадочных материалов для сварки жаропрочных сплавов (σ_в≥1200 МПа) не обеспечивает повышения прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочность сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является присадочный материал следующего химического состава, мас.%:

углерод	≤0,15
хром	14-16
молибден	2-4
кобальт	8-12
ниобий	3-4
алюминий	0,5-1,5
вольфрам	2-4
кремний	≤0,5
марганец	≤1,5
железо	≤7,0
ванадий	0,5-1,2
никель	остальное

«Присадочные материалы для сварки жаропрочных никелевых сплавов». Л.И.Сорокин. журнал «Сварочное производство», 2003 г., №4.

Присадочный материал-прототип обладает недостаточными прочностными свойствами сварного соединения при комнатной и повышенных температурах и жаропрочностью сварных соединений.

Технической задачей изобретения является разработка присадочного материала на основе никеля, обеспечивающего повышение прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочности сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Для достижения поставленной технической задачи предложен присадочный материал на основе никеля для сварки высокопрочных никелевых сплавов, содержащий углерод, хром, молибден, кобальт, ниобий, алюминий, вольфрам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, цирконий, магний, лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	0,02-0,05
хром	10-18
молибден	4-6
кобальт	10-18
ниобий	2-6
алюминий	0,5-1,3
вольфрам	0,5-5
титан	0,3-1,0
цирконий	0,5-1,0
магний	0,02-0,04
лантан	0,02-0,05
никель	остальное

Авторами установлено, что введение титана, циркония, магния, лантана, в предлагаемый присадочный материал при заявленном содержании и соотношении компонентов обеспечивает повышение прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочности сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Примеры осуществления

Пример 1. В вакуумных печах выплавлены составы присадочных металлов, приведенных в таблице (1). Слитки после механической обработки были прокованы на сутунки и прокатаны на лист. Листы подвергались закалке и обрабатывались в растворах кислот и щелочи для снятия окалины после термообработки. Из листов при резке на ножницах нарезалась «лапша», которая использовалась в качестве присадочного металла при сварке высокопрочных жаропрочных никелевых сплавов типа ВЖ169. Ручную аргонодуговую сварку с присадочным металлом осуществляли на токах 80-100 А при скорости 5-7 м/час.

Примеры 2-4 проводились аналогично примеру 1.

Приведенные в таблице механические свойства сварных соединений показывают, что применение предлагаемого состава присадочного материала для сварки высокопрочных жаропрочных никелевых сплавов позволяет повысить прочность сварных соединений при комнатной температуре, а также длительную и кратковременную прочность при температуре (700°С) эксплуатации сплавов на 30-50%.

Применение предлагаемого присадочного материала на основе никеля для сварки жаропрочных сплавов позволит повысить ресурс и надежность сварных конструкций горячего тракта двигателей.

Составы и свойства предлагаемого присадочного материала и присадочного материала-прототипа
№ п/п	Содержание элементов, мас.%	Свойства сварного соединения
	С	Cr	Mo	Со	Nb	Al	W	Ti	Zr	Mg	La	Fe	Mn	V	Si	Ni	Предел прочности сварного соединения, σв, МПа	Предел длительной прочности сварного соединения, σ⁷⁰⁰ ₁₀₀, МПа
	С	Cr	Mo	Со	Nb	Al	W	Ti	Zr	Mg	La	Fe	Mn	V	Si	Ni	Температура, °С
20	700
1	0,02	10	4	10	2	0,5	0,5	0,3	0,5	0,02	0,02	-	-	-	-	осн.	950	650	530
2	0,05	18	6	18	6	1,3	5	1,0	1,0	0,04	0,05	-	-	-	-	-//-	1200	700	550
3	0,03	14	5	14	4	0,9	2,5	0,6	0,7	0,03	0,03	-	-	-	-	-//-	1100	700	550
4	0,15	15	3	10	3,5	1,0	3	-	-	-	-	4	1,5	1	0,5	-//-	750	400	240

Присадочный материал на основе никеля для сварки высокопрочных никелевых сплавов, содержащий углерод, хром, молибден, кобальт, ниобий, алюминий, вольфрам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, цирконий, магний, лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	0,02-0,05
хром	10-18
молибден	4-6
кобальт	10-18
ниобий	2-6
алюминий	0,5-1,3
вольфрам	0,5-5
титан	0,3-1,0
цирконий	0,5-1,0
магний	0,02-0,04
лантан	0,02-0,05
никель	остальное

Изобретение относится к литейным интерметаллидным сплавам на основе Ni3Al и изделиям, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям с поликристаллической структурой.

Состав сварочной проволоки для сварки коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе // 2302326

Изобретение относится к сложнолегированным жаропрочным сплавам на никелевой основе для сварки коррозионно-стойких аустенитных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе.

Жаропрочный свариваемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава // 2301277

Изобретение относится к области металлургии жаропрочных деформируемых свариваемых сплавов на основе никеля и может быть использовано для изготовления жаровых труб, газосборников, экранов и других деталей и сварных узлов авиационной техники, машиностроения и других отраслей народного хозяйства, работающих при температурах до 1100°С.

Устойчивые к возгоранию и обладающие высокой прочностью на разрыв металлические сплавы // 2301276

Порошковый жаропрочный сплав на основе никеля // 2299919

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам порошковых жаропрочных сплавов на основе никеля. .

Сплав на основе интерметаллида nial // 2299918

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных никелевых сплавов на основе интерметаллида NiAl, используемых для изготовления теплонагруженных деталей газотурбинных двигателей.

Сплав на основе интерметаллида ni3al и изделие, выполненное из него // 2297467

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al и изделиям, получаемым методами гранульной металлургии, преимущественно рабочих и сопловых лопаток высокотемпературных газотурбинных двигателей авиационно-космического, транспортного и энергетического назначения.

Монокристальный никелевый жаропрочный сплав // 2297466

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к жаропрочным сплавам на основе никеля, используемым для деталей с монокристаллической структурой, например лопаток газовых турбин, работающих при высоких температурах.

Высокопрочный, стойкий к высокотемпературной коррозии и окислению суперсплав на основе никеля и направленно отвержденное изделие из этого суперсплава // 2295585

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области суперсплавов на основе никеля, предназначенных для применения в направленно отвержденных изделиях, работающих при повышенных температурах, а также с хорошей стойкостью к высокотемпературной коррозии и окислению.

Ферромагнитный сплав для осуществления индукционной тепловой обработки пищевых продуктов // 2294979

Низкоуглеродистая сталь // 2302478

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве стали специального назначения, преимущественно стали для сварочных электродов. .

Состав сварочной проволоки // 2299796

Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий из низколегированных конструкционных сталей, работающих при больших знакопеременных нагрузках и низких температурах, и может быть использовано преимущественно для изделий тяжелого машиностроения, эксплуатирующихся в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Проволока для наплавки // 2293640

Припой для пайки ювелирных сплавов палладия 850 пробы // 2289497

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к припоям на основе палладия, и предназначено для использования в ювелирной промышленности, преимущественно при изготовлении изделий из сплавов палладия 850 пробы.

Припой на основе никеля // 2283742

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе никеля, которые могут найти применение при изготовлении паяных деталей горячего тракта турбин ГТД из монокристаллических никелевых сплавов.

Припой на основе никеля // 2283741

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе никеля, которое может найти применение при изготовлении паяных деталей горячего тракта турбин ГТД из монокристаллических никелевых сплавовИзвестен припой на основе никеля (СССР а.с.

Припой на основе меди // 2279957

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям для пайки разнородных соединений бериллия с конструкционными сплавами - нержавеющей сталью и монелем, используемых в качестве оправ при изготовлении рентгеновских окон и других контрольно-измерительных приборов.

Способ сварки открытой дугой, сварной шов и расходуемый электрод // 2279339

Изобретение относится к сварке открытой дугой с использованием трубчатого расходуемого электрода. .

Припой на основе никеля // 2278011

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе никеля, преимущественно к аморфным припоям, и может найти применение при изготовлении паяных деталей узлов радиаторов, теплообменников, сотовых панелей и т.д., в конструкции которых применяются тонкостенные элементы из нержавеющих сталей.

Состав сварочной проволоки // 2309828

Изобретение относится к сплавам для сварочных проволок и может быть использовано при изготовлении и ремонте изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием никеля 8-18%, в том числе эксплуатирующихся в морской воде (рыбозащитные устройства, насосы и др.)