Сплав на основе интерметаллида ni3al



Владельцы патента RU 2434067:

Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al, предназначенных для изготовления методом направленной кристаллизации, например, сопловых и рабочих лопаток, блоков сопловых лопаток, сегментов камеры сгорания, створок, форсунок и других деталей газотурбинных двигателей авиационной промышленности. Заявлен сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий, мас.%: Al 8,1-8,7, Cr 4,8-5,5, Мо 2,5-4,8, W 2,5-3,0, Ti 0,01-1,5, С 0,001-0,02, La 0,015-0,30, Re 1,0-3,0, Zr 0,05-0,50, Та 0,01-1,6, Со 0,05-6,0, Но 0,02-0,07, Ni - остальное. Технический результат - получение сплава с пониженной плотностью до 8,0 г/см3, повышенной жаропрочностью при температуре 1100°С на базе 100 часов, при 1200°С на базе 100 часов и кратковременной прочности при температуре 1250°С. Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al повышает температуру газа перед турбиной, КПД двигателя, надежность деталей и увеличивает ресурс их работы. 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al, предназначенных для изготовления методом направленной кристаллизации, например, сопловых и рабочих лопаток, блоков сопловых лопаток, сегментов камеры сгорания, створок, форсунок и других деталей газотурбинных двигателей авиационной промышленности.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Al следующего химического состава, мас.%:

Al 7,65-8,45
Cr 3,85-7,6
Мо 6,2-9,65
Zr 0,01-0,3
В 0,01-0,3
Ni остальное (патент США №6106640)

Недостатками этого сплава являются низкая пластичность и недостаточная кратковременная прочность при температуре 1200°С.

Известен также сплав на основе интерметаллида Ni3Al следующего химического состава, мас.%:

Al 8,0-9,0
Cr 4,5-5,5
Мо 4,5-5,5
W 1,8-2,5
Ti 0,6-1,2
Со 3,5-4,5
С 0,01-0,08
La 0,0015-0,015
Sc 0,015-0,03
Ni остальное (Патент РФ №2349663)

Сплав обладает недостаточной жаропрочностью при температуре 1100°С на базе испытания 100 часов.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Al, следующего химического состава, мас.%:

Al 7,7-8,7
Cr 5,0-6,0
Mo 4,5-5,5
W 2,5-3,5
Ti 0,3-0,8
Co 4,0-6,0
С 0,001-0,02
La 0,002-0,2
Re 1,2-1,8
Zr 0,05-0,5
Ni остальное (Патент РФ №2256716)

Сплав имеет недостаточно высокую жаропрочность при 1200°С на базе испытания 100 часов.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе интерметаллида Ni3Al, имеющий химический состав, мас.%:

Al 8,2-8,6
Cr 4,8-5,2
Мо 2,5-3,0
W 2,0-2,4
Ti 1,2-1,5
С 0,001-0,02
La 0,015-0,30
Re 0,05-1,2
Zr 0,05-0,50
Та 1,2-1,6
Ni остальное (Патент РФ №2308499)

Недостатками сплава-прототипа являются повышенная плотность (>8,0 г/см3), недостаточная жаропрочность при температурах 1100°С на базе 100 часов и при 1200°С на базе 100 часов. Сплав не работоспособен при температуре 1250°С.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка сплава на основе интерметаллида Ni3Al, обеспечивающего снижение плотности до 8,0 г/см3, повышение жаропрочности при температуре 1100°С на базе 100 часов, при 1200°С на базе 100 часов и кратковременной прочности при температуре 1250°С.

Для достижения поставленной технической задачи предлагается сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, лантан, рений, цирконий, тантал, никель который дополнительно содержит кобальт и гольмий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al 8,1-8,7
Cr 4,8-5,5
Мо 2,5-4,8
W 2,5-3,0
Ti 0,01-1,5
С 0,001-0,02
La 0,015-0,30
Re 1,0-3,0
Zr 0,05-0,50
Та 0,01-1,6
Со 0,05-6,0
Но 0,02-0,07
Ni остальное

Авторами установлено, что при введении в состав предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al гольмия и кобальта при заявленном содержании и соотношениях компонентов наблюдается упрочнение твердого раствора сплава и образование мелкодисперсных интерметаллидных фаз типа Al2Ho, Co2Ho, при этом достигается наибольший эффект снижения плотности сплава, повышения жаропрочности при температурах 1100°С и 1200°С на базе 100 часов и повышения кратковременной прочности при температуре 1250°С.

Примеры осуществления

Шихтовую заготовку из предлагаемого сплава и сплава-прототипа выплавляли из чистых шихтовых материалов в вакуумной индукционной печи с тиглем из основной футеровки. Результаты химического анализа составов предлагаемого сплава и сплава-прототипа приведены в таблице 1. Последующий переплав осуществлялся методом направленной кристаллизации.

Свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа, полученных по одной и той же технологической схеме на стандартных образцах, приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что свойства предлагаемого сплава превосходят свойства сплава-прототипа. Жаропрочность при температуре 1100°С на базе 100 часов (σ1100 100) повышена на 13-18%, при 1200°С на базе 100 часов (σ1200100) - на 8-17%, кратковременная прочность при температуре 1250°С (σ1250 B) повышена на 14-28%, и плотность снижена.

Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al повышает температуру газа перед турбиной, КПД двигателя, надежность деталей и увеличивает ресурс их работы.

Таблица 2
Свойства предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al и сплава-прототипа
№ п/п Плотность, г/см3 σ1100 100, МПа σ1200 100, МПа σВ 1250, МПа
1 7,95 125 65 160
2 7,92 125 65 172
3 7,8 130 70 180
4 прототип 8,1 110 60 140

Сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, лантан, рений, цирконий, тантал и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кобальт и гольмий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al 8,1-8,7
Cr 4,8-5,5
Мо 2,5-4,8
W 2,5-3,0
Ti 0,01-1,5
С 0,001-0,02
La 0,015-0,30
Re 1,0-3,0
Zr 0,05-0,50
Та 0,01-1,6
Со 0,05-6,0
Но 0,02-0,07
Ni остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на основе никеля. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al и изделиям из них, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям, и может быть использовано для изготовления деталей авиационных газотубинных двигателей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам порошковых жаропрочных сплавов на основе никеля, и может быть использовано для тяжелонагруженных деталей - дисков и валов, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на никелевой основе для изделий, изготавливаемых методом металлургии гранул, предназначенных для работы при высоких температурах и нагрузках.

Изобретение относится к области металлургии жаропрочных сплавов на основе никеля и может быть использовано для изготовления из этих сплавов высокотемпературных элементов энергетического оборудования.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам для литья коррозионно-стойких микропроводов, используемых при получении термопар с высокой термо-ЭДС.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, применяемым при производстве водорода конверсией. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению сплавов системы Ni-Fe-Cr, применяемых в глубоких нефтяных или газовых скважинах, а также морской среде.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к прецизионным сплавам, в частности к аморфным, износостойким наноструктурированным сплавам на основе никеля системы Ni-Cr-Mo-WC.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к монокристаллическим сплавам на основе никеля и изготовленным из них лопаткам турбин. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным жаропрочным сплавам на основе интерметаллида Ni 3Al, предназначенным для изготовления методом направленной кристаллизации и монокристаллического литья, например, сопловых и рабочих лопаток, блоков сопловых лопаток, сегментов камеры сгорания, створок и других деталей газотурбинных двигателей авиационной промышленности

Изобретение относится к металлургии сплавов, в частности к производству никелевых жаропрочных сплавов с поликристаллической равноосной структурой и изготовлению из них деталей газотурбинных двигателей, например сопловых и рабочих лопаток газовых турбин и роторов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе никеля, предназначенным для производства методом направленной кристаллизации деталей высокотемпературных газовых турбин ГТД и ГТУ, преимущественно монокристаллических лопаток и других элементов горячего тракта турбины

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным литейным сплавам на основе никеля, используемым для изготовления высоконагруженных деталей, а именно лопаток газовых турбин с направленной столбчатой и монокристаллической структурой, работающих при температурах 1000°С и выше
Изобретение относится к сварке и может быть использовано для выполнения разнородных сварных соединений корпусных конструкций атомного и энергетического машиностроения из низколегированных сталей и заварки выборок при исправлении дефектов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к упрочненным гамма-штрих фазой суперсплавам на основе никеля, и может быть использовано в деталях газовых турбин

Изобретение относится к области металлургии, а именно к коррозионно-стойким сплавам на основе системы Fe-Cr-Ni, предназначенным для изготовления высоконагруженных деталей

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, подходящим для литья конструктивных элементов газовой турбины

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейным никелевым жаропрочным сплавам для изготовления деталей, например лопаток газотурбинных двигателей, работающих при температурах 1000°С и выше в условиях сложного комплексного нагружения, отливаемых методом направленной кристаллизации и имеющих направленную столбчатую или монокристальную структуру
Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным хромоникелевым сплавам с аустенитной структурой, и может быть использовано при изготовлении отливок для коллекторов и реакционных труб печей риформинга крупнотоннажных агрегатов аммиака и метанола с температурой эксплуатации до 1200°С и давлении до 50 атм
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2011-11-20 2013-03-20T02:30:45
Наверх