Сплав на основе интерметаллида ni3al


 


Владельцы патента RU 2434068:

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 жаропрочным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al, 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. Предложен сплав на основе интерметаллида Ni3Al, имеющий следующий химический состав, мас.%: Al 8,2-8,7, Cr 2,5-6,0, Мо 2,8-4,2, W 2,8-4,5, Ti 0,01-1,2, Та 0,5-5,5, Re 0,01-1,4, Co 0,01-5,5, С 0,015-0,08, La 0,015-0,4, Hf 0,01-0,6, Zr 0,01-0,08, Y 0,015-0,15, Ni - остальное. Технический результат - получение сплава с повышенной жаропрочностью при температуре 1200°С на базе 100 часов, кратковременной прочностью и пределом текучести при комнатной температуре для КГО [001]. 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным жаропрочным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al, 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.

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

Al 11,5
Мо 1,0
Со 11,5
Hf 1,7
Zr 0,05
В 0,1
Nb 0,5
Ni остальное

(патент США №4613368)

Недостатком этого сплава является его неработоспособность при температурах выше 800°С.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Al следующего химического состава, 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
Та 1,2-1,6
Re 0,05-1,2
С 0,001-0,02
La 0,015-0,3
Zr 0,05-0,5
Ni остальное

(Патент РФ №2308499)

Сплав имеет недостаточно высокую жаропрочность при 1200°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
Re 1,2-1,8
Co 4,0-6,0
С 0,001-0,02
La 0,002-0,2
Zr 0,05-0,5
Ni остальное

(Патент РФ №2256716)

Сплав обладает недостаточной кратковременной прочностью и пределом текучести при комнатной температуре.

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

Al 7,8-9,0
Cr 5,0-6,5
Mo 3,0-4,0
W 2,7-4,0
Ti 0,8-1,2
С 0,001-0,005
Zr 0,05-0,50
Sn 0,03-0,05
Ni остальное

(Патент РФ №2198233)

Сплав обладает недостаточной жаропрочностью при температуре 1200°С на базе испытания 100 часов для кристаллографической ориентации (КГО) [001].

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе интерметаллида Ni3Al, имеющий химический состав, 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
Та 0,1-1,0
Re 1,2-1,8
Co 3,5-4,5
С 0,005-0,01
La 0,015-0,025
Ni остальное

(Патент РФ №2221890)

Сплав обладает недостаточной жаропрочностью при температуре 1200°С на базе испытания 100 часов, кратковременной прочностью (σ20в) и пределом текучести (σ200,2) при комнатной температуре для КГО [001].

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка сплава на основе интерметаллида Ni3Al, обеспечивающего повышенную жаропрочность при температуре 1200°С на базе 100 часов, кратковременную прочность и предел текучести при комнатной температуре для КГО [001].

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

Al 8,2-8,7
Cr 2,5-6,0
Mo 2,8-4,2
W 2,8-4,5
Ti 0,01-1,2
Та 0,5-5,5
Re 0,01-1,4
Co 0,01-5,5
С 0,015-0,08
La 0,015-0,4
Hf 0,01-0,6
Zr 0,01-0,08
Y 0,015-0,15
Ni остальное

Установлено, что при введении в состав предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al гафния, циркония, иттрия при заявленном содержании и соотношениях компонентов наблюдается связывание кислорода в соединение Y2O3, упрочнение твердого раствора сплава и образование мелкодисперсных интерметаллидных фаз типа Hf2Al3, HfAl, YRe2, YNi5, YNi4, ZrAl3, при этом достигается снижение степени ликвационной неоднородности, повышение жаропрочности при температуре 1200°С на базе 100 часов, повышение кратковременной прочности и предела текучести при комнатной температуре для КГО [001].

Примеры осуществления

Шихтовую заготовку из предлагаемого сплава и сплава-прототипа выплавляли из чистых шихтовых материалов в вакуумной индукционной печи с тиглем из основной футеровки. После разливки сплавов в кокили ⌀60 мм проводили на химический анализ. Результаты химического анализа составов предлагаемого сплава и сплава-прототипа приведены в таблице 1.

Содержание легирующих элементов, газов, примесей, таких как сера, фосфор, сурьма, висмут, определяли по стандартным методикам.

Последующий переплав осуществлялся методом высокоградиентной направленной кристаллизации.

Свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа, полученных по одной и той же технологической схеме на стандартных образцах КГО [001], приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что жаропрочность при температуре 1200°С на базе 100 часов (σ1200100) повышена на 15-25%, предел текучести (σ200,2) повышен на 4-7%, предел прочности (σ20В) повышен на 2-5%.

Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al повышает надежность изделий, таких как рабочие и сопловые лопатки и увеличивает ресурс их работы.

Таблица 1
Составы предлагаемого сплава и сплава-прототипа
Состав Содержание элементов, мас.%
Al Cr Mo W Ti Та Re Co С La Hf Zr Y Ni
I 8,2 6,0 3,5 4,5 0,01 3,0 0,01 5,5 0,05 0,2 0,3 0,05 0,15 Осн.
II 8,7 4,3 4,2 2,8 0,6 0,5 1,4 0,01 0,015 0,4 0,6 0,08 0,08 Осн.
III 8,5 2,5 2,8 3,6 1,2 5,5 0,7 2,7 0,08 0,015 0,01 0,01 0,015 Осн.
Прототип 8,2 5,5 5,0 2,5 0,6 0,5 1,5 4,0 0,01 0,025 - - - Осн.
Таблица 2
Свойства предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al и сплава-прототипа для КГО [001]
Свойства Жаропрочность при температуре 1200°С на базе 100 ч, σ1200100, МПа Предел текучести при комнатной температуре, σ200,2, МПа Предел прочности при комнатной температуре σ20В, МПа
I 40 550 930
II 45 580 950
III 50 565 920
Прототип 38 540 900

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

Al 8,2-8,7
Cr 2,5-6,0
Мо 2,8-4,2
W 2,8-4,5
Ti 0,01-1,2
Та 0,5-5,5
Re 0,01-1,4
Co 0,01-5,5
С 0,015-0,08
La 0,015-0,4
Hf 0,01-0,6
Zr 0,01-0,08
Y 0,015-0,15
Ni остальное


 

Похожие патенты:

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.

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 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

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам с литой структурой на хромоникелевой основе с карбидным упрочнением, и может быть использовано при создании установок высокотемпературного пиролиза для нефтехимических отраслей промышленности
Наверх