Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава



Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава
Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава

 


Владельцы патента RU 2571674:

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

Изобретение относится к области металлургии жаропрочных деформируемых сплавов на основе никеля и изделий, выполненных из этих сплавов, и может быть использовано для изготовления дисков турбин газотурбинных двигателей и других узлов и деталей ротора, работающих при температурах до 900°C. Сплав на основе никеля содержит, мас.%: кобальт 12,5-16,0; хром 7,0-8,5; вольфрам 4,0-8,2; молибден 0,2-2,0; тантал 2,1-4,5; алюминий 3,6-4,4; титан 2,2-3,8; ниобий 2,3-4,8; углерод 0,05-0,10; бор 0,007-0,02; магний 0,003-0,03; лантан 0,003-0,06; церий 0,001-0,02; неодим 0,003-0,03; скандий 0,003-0,05. Сплав характеризуется повышенной жаропрочностью в интервале температур 750-900°C при сохранении характеристик малоцикловой усталости, а также высокой рабочей температурой до 900°C. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии жаропрочных деформируемых сплавов на основе никеля и изделий, выполненных из этих сплавов для авиационной, машиностроительной и др. отраслей промышленности и может быть использовано для изготовления дисков турбин газотурбинных двигателей и других узлов и деталей ротора, работающих при температурах до 900°C.

Для увеличения надежности и ресурса, снижения массы газотурбинных двигателей (ГТД) к материалам этого класса предъявляются высокие требования по статическим и циклическим свойствам (кратковременной и длительной прочности, пластичности, малоцикловой усталости) во всем интервале рабочих температур. Увеличение рабочей температуры дисков позволит повысить технические характеристики ГТД.

Известны жаропрочные сплавы на никелевой основе для дисков турбин ГТД следующего химического состава, мас. %: (см. Патент US №6974508, опубл. 13.12.2005).

Кобальт 19,0-22,0
Хром 12,0-14,0
Вольфрам 4,1-5,0
Молибден 2,0-3,5
Тантал 1,3-2,1
Алюминий 3,0-4,0
Титан 3,0-4,0
Ниобий 1,0-2,1
Углерод 0,02-0,05
Бор 0,02-0,04
Цирконий 0,03-0,06
Никель Остальное

Известен также жаропрочный сплав на никелевой основе следующего химического состава (см. Патент US №6468368, опубл. 22.10.2002).

Кобальт 14,0-18,0
Хром 10,0-11,5
Вольфрам + Рений 4,5-7,5
Молибден 2,0-3,0
Тантал 0,45-1,5
Алюминий 3,45-4,15
Титан 3,6-4,2
Ниобий 1,4-2,0
Углерод 0,03-0,04
Бор 0,01-0,025
Цирконий 0,05-0,15
Никель Остальное

Эти сплавы обладают высокой прочностью σ в 20 = 1608 1700 М П а , малоцикловой усталостью и пластичностью в интервале рабочих температур 700-815°C, однако не обеспечивают требуемую для дисков перспективных ГТД жаропрочность. Их длительная прочность при температуре 750°C за 100 часов составляет σ 100 750 = 544 680 М П а .

Известны также жаропрочные порошковые сплавы на основе никеля для тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах, следующего состава, мас. %: (см. Патент РФ №2294393, опубл. 27.02.2007).

Кобальт 14,0-16,0
Хром 9,0-11,0
Вольфрам 5,2-6,8
Молибден 3,0-3,9
Алюминий 3,2-4,5
Титан 3,0-3,9
Ниобий 1,2-2,4
Углерод 0,02-0,1
Бор 0,005-0,05
Гафний 0,05-0,5
Цирконий 0,001-0,05
Магний 0,001-0,05
Марганец 0,001-0,5
Кремний 0,001-0,5
Железо 0,001-1,0
Никель Остальное

Из уровня техники известен жаропрочный порошковый сплав на основе никеля (Патент РФ №2348726, опубл. 10.03.2009).

Кобальт 14,0-16,0
Хром 10,0-12,0
Вольфрам 2,5-3,5
Молибден 4,0-5,0
Алюминий 3,5-4,4
Титан 2,5-3,1
Ниобий 3,0-3,5
Углерод 0,04-0,08
Бор 0,005-0,05
Магний 0,001-0,05
Ванадий 0,4-0,8
Церий 0,001-0,05
Лантан 0,001-0,08
Скандий 0,001-0,05
Железо 0,01-1,0
Марганец 0,001-0,5
Кремний 0,001-0,5
Никель Остальное

Эти материалы имеют достаточный уровень прочности σ в 20 = 1480 1545 М П а , пластичности и жаропрочности при температурах до 650°C: σ 100 650 1080 М П а . Однако их рабочая температура ограничена 650°C.

Также известен жаропрочный деформируемый сплав на никелевой основе для дисков турбин и других узлов и деталей горячего тракта ГТД следующего состава, мас. %: (Патент RU №2280091, опубл. 20.07.2006).

Кобальт 14,0-15,9
Хром 9,7-12,0
Вольфрам 1,5-3,5
Молибден 3,5-4,5
Рений 0,5-2,5
Алюминий 3,5-4,2
Титан 2,5-3,5
Ниобий 2,5-4,0
Ванадий 0,4-0,7
Углерод 0,04-0,10
Бор 0,007-0,014
Лантан 0,005-0,015
Церий 0,003-0,010
Магний 0,004-0,015
Скандий 0,003-0,015
Никель Остальное

Сплав обладает высокой прочностью σ в 20 = 1519 1535 М П а и жаропрочностью в интервале температур от 650 до 850°C: σ 100 650 1078 М П а , σ 100 750 715 М П а , σ 100 750 392 М П а . Но высокая стоимость рения значительно (до 2х раз) повышает стоимость сплава, что ограничивает его практическое применение.

Наиболее близким по составу и назначению (прототипом) к предлагаемому является сплав следующего химического состава, мас. %: (Патент RU №2365657, опубл. 27.08.2009).

Кобальт 9,5-16,0
Хром 9,0-11,0
Вольфрам 2,5-3,4
Молибден 3,5-4,8
Алюминий 3,4-4,0
Титан 2,3-3,5
Ниобий 4,1-4,8
Ванадий 0,2-0,8
Углерод 0,04-0,10
Бор 0,007-0,02
Магний 0,003-0,02
Лантан 0,003-0,06
Церий 0,003-0,02
Скандий 0,003-0,05
Кремний 0,005-0,3
Никель Остальное

Сплав обладает высоким комплексом свойств при температурах до 800°C: кратковременной и длительной прочностью σ в 20 1600 М П а ; σ 100 750 715 М П а , малоцикловой усталостью σ 0 750 = 1150 М П а (на базе 104 ц). Недостатками этого сплава являются недостаточно высокие значения жаропрочности при температурах 750-800°C, а также ограничение рабочей температуры не выше 800°C.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка высокожаропрочного деформируемого сплава на основе никеля, обеспечивающего высокий уровень кратковременной и длительной прочности, пластичности, малоцикловой усталости при рабочих температурах до 900°C, что позволит применять его в качестве материала для изготовления дисков турбин газотурбинных двигателей и других узлов и деталей ротора ГТД нового поколения для изделий гражданской и военной техники.

Технический результат - повышение рабочей температуры до 900°C и жаропрочности в интервале температур (750-900)°C, при сохранении характеристик малоцикловой усталости.

Предлагается жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля, содержащий кобальт, хром, вольфрам, молибден, тантал, алюминий, титан, ниобий, углерод, бор, магний, лантан, церий, скандий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неодим, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Кобальт 12,5-16,0
Хром 7,0-8,5
Вольфрам 4,0-8,2
Молибден 0,2-2,0
Тантал 2,1-4,5
Алюминий 3,6-4,4
Титан 2,2-3,8
Ниобий 2,3-4,8
Углерод 0,05-0,10
Бор 0,007-0,02
Магний 0,003-0,03
Лантан 0,003-0,06
Церий 0,001-0,02
Неодим 0,003-0,03
Скандий 0,003-0,05
Никель Остальное

Предпочтительно, суммарное содержание хрома и молибдена лежит в пределах от 7,2 до 10,5 мас. %.

Основа сплава - γ-твердый раствор на основе никеля, упрочненный частицами γ′-фазы состава (Ni,Co,Cr)3(Al,Ti,Nb,Ta,W), карбидами типа (Nb,Ta,Ti)C и боридами на основе (Mo,Cr,W,Co)3B2. В сплаве возможно присутствие интерметаллидной фазы на основе соединения Ni3Ti.

Добавки в состав сплава вольфрама и тантала повышают стабильность твердого раствора при высоких температурах, кроме того, повышенное содержание тантала и алюминия увеличивают количество упрочняющей γ′-фазы, тантал способствует формированию более термодинамически устойчивых карбидов и частиц γ′-фазы, таким образом повышается жаропрочность при температурах до 900°C.

Добавка вольфрама и тантала менее указанного количества приводит к снижению свойств при температурах (750-900)°C.

Суммарное содержание хрома и молибдена в сплаве снижено для предотвращения образования в процессе эксплуатации топологически плотноупакованных фаз и карбидов нежелательной (игольчатой, пластинчатой, грубой глобулярной и др.) морфологии, снижающих свойства, особенно пластичность.

Комплексное микролегирование редкими и редкоземельными элементами (бор, магний, лантан, церий, скандий) с дополнительным введение неодима способствует удалению вредных примесей (серы, фосфора, кислорода, азота и др.) из расплава, с границ зерен и фаз, формирует и модифицирует выделения наноразмерной γ′-фазы в прослойках твердого раствора, повышая одновременно кратковременную, длительную прочность и малоцикловую усталость. Так, в примере осуществления изобретения показано, что содержание серы в предлагаемом сплаве, благодаря комплексному микролегированию с дополнительным введение неодима, снизилось более чем в 2,5 раза по сравнению со сплавом, известным из прототипа.

Пример осуществления

С целью практической реализации изобретения в лабораторных условиях были выплавлены три плавки в вакуумной индукционной печи в тигле емкостью 30 кг, две плавки (примеры 1, 2) и сплав, известный из прототипа (пример 3) (таблица 1).

Полученные заготовки обтачивали, обрезали прибыльную часть и переплавляли методом высокоградиентной направленной кристаллизации в слитки ⌀105 мм и весом ~23 кг.

Затем слитки подвергали многостадийной деформации с проведением высокотемпературных промежуточных отжигов и в результате получили модельные штамповки (шайбы) диаметром 275-320 мм, высотой 20-25 мм.

Термическая обработка шайб - отжиг, закалка и двухступенчатое старение.

Из термообработанных шайб вырезали заготовки под образцы в тангенциальном направлении. Полученные образцы испытывали на кратковременную, длительную прочность, ударную вязкость и малоцикловую усталость.

Предлагаемый сплав превосходит сплав-прототип: по жаропрочности при 750°C на 7%, при 800°C на 6%, при 900°C по долговечности до разрушения в 2-5 раз при сохранении характеристик малоцикловой усталости на уровне прототипа.

Применение нового сплава в качестве материала диска турбины в перспективных ГТД обеспечит: снижение массы деталей до 15%, повышение рабочей температуры дисков турбины на 50-100°C или увеличение ресурса дисков турбины в 1,5 раза по сравнению с аналогами.

1. Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля, содержащий кобальт, хром, вольфрам, молибден, тантал, алюминий, титан, ниобий, углерод, бор, магний, лантан, церий, скандий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неодим, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кобальт 12,5-16,0
Хром 7,0-8,5
Вольфрам 4,0-8,2
Молибден 0,2-2,0
Тантал 2,1-4,5
Алюминий 3,6-4,4
Титан 2,2-3,8
Ниобий 2,3-4,8
Углерод 0,05-0,10
Бор 0,007-0,02
Магний 0,003-0,03
Лантан 0,003-0,06
Церий 0,001-0,02
Неодим 0,003-0,03
Скандий 0,003-0,05
Никель Остальное

2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что суммарное содержание хрома и молибдена составляет от 7,2 до 10,5 мас.%.

3. Изделие из жаропрочного деформируемого сплава на основе никеля, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п. 1 или 2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области изготовления ротора турбины газотурбинного двигателя, состоящего из двух и более деталей, изготовленных преимущественно из никелевого жаропрочного сплава с применением электронно-лучевой сварки.

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочным сплавам для деталей горячего тракта газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах при температурах 750-900°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al и изделиям из этих сплавов, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям с поликристаллической структурой, например деталям газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к никель-хром-железо-алюминиевому сплаву с высокими характеристиками коррозионной стойкости и высокотемпературной ползучести и может быть использован в качестве материала, используемого в печных конструкциях, а также в химической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к суперсплавам на основе никеля, которые могут быть использованы в деталях газовой турбины. Суперсплав на основе никеля содержит, вес.%: C ≤0,1; Si ≤0,2; Mn ≤0,2; P ≤0,005; S ≤0,0015; Al 4,0-5,5; B ≤0,03; Co 5,0-9,0; Cr 18,0-22,0; Cu ≤0,1; Fe ≤0,5; Hf 0,9-1,3; Mg ≤0,002; Mo ≤0,5; N ≤0,0015; Nb ≤0,01; O ≤0,0015; Ta 4,8-5,2; Ti 0,8-2,0; W 1,8-2,5; Zr ≤0,01; Ni - остальное.

Изобретение относится к металлургии, в частности к суперсплавам на основе никеля, которые могут быть использованы при сварке. Сплав на основе никеля содержит, вес.%: С 0,13-0,2, Cr 13,5-14,5, Со 9,0-10,0, Мо 1,5-2,4, W 3,4-4,0, Ti 4,6-5,0, Al 2,6-3,0, В 0,005-0,008, при необходимости Nb макс.

Изобретение относится к металлургии. Литая рабочая лопатка с монокристаллической структурой содержит перо, полку замка и замковую часть и состоит из двух фрагментов, соединенных зоной сплавления.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным коррозионностойким жаропрочным сплавам на основе никеля, и может быть использовано для изготовления литьем деталей горячего тракта газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах при температурах 700-920°C, а также для ремонта дефектов поверхности изделия, возникающих в результате литья или эксплуатации.
Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения композиционного материала на основе никеля включает перемешивание порошков для приготовления матрицы материала и дисперсного порошка оксида металла, механическое легирование полученной смеси, компактирование и прокатку полученного сплава.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к защитному покрытию для защиты конструкционной детали от коррозии и/или окисления. Безрениевый сплав на основе никеля, обладающий стойкостью к коррозии и/или окислению, содержит, в вес.%: кобальт 24-26, хром 12-15, алюминий 10,5-11,5, по меньшей мере один элемент из скандия и/или редкоземельных элементов, в частности иттрий, 0,1-0,7, тантал 0,1-3, необязательно кремний 0,05-0,6, никель - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к защитным покрытиям конструкционных деталей. Сплав на основе никеля для защитного покрытия конструкционной детали, в частности детали газовой турбины, предназначенного для защиты от коррозии и/или окисления детали при высоких температурах, содержит следующие элементы, вес.%: от 22 до менее 24 кобальта, 15-16 хрома, 10,5-12 алюминия, 0,2-0,6, по меньшей мере одного элемента из группы, включающей скандий (Sc) и/или редкоземельные элементы, кроме иттрия, при необходимости, от 0,3 до 1,5 тантала (Та), никель (Ni) - остальное. Защитное покрытие имеет высокую устойчивость к высокотемпературной коррозии и окислению и приспособлено к механическим нагрузкам. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным жаропрочным коррозионно-стойким сплавам на основе никеля, и может быть использовано для изготовления литьем сопловых лопаток газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах при температурах 700-900°С. Жаропрочный сплав на основе никеля для литья сопловых лопаток с равноосной структурой газотурбинных установок содержит, мас.%: углерод 0,07-0,10; хром 21,0-21,7; кобальт 10,3-10,8; вольфрам 3,6-4,0; титан 3,6-3,9; алюминий 2,5-2,8; ниобий 0,15-0,3; бор 0,010-0,020; цирконий ≤ 0,03; иттрий ≤ 0,03; молибден 0,7-1,0; марганец ≤ 0,03 кремний ≤ 0,3; лантан ≤ 0,02; железо ≤ 0,5; медь ≤ 0,05; сера ≤ 0,005; фосфор ≤ 0,008; азот ≤ 15 ppm; кислород ≤ 20 ppm и никель - остальное. Суммарное содержание алюминия и титана составляет 6,1-6,7 мас.%, а отношение содержания титана к содержанию алюминия 1,3-1,4. Сплав характеризуется повышенной длительной прочностью при рабочих температурах 700-900°С в сочетании с высоким сопротивлением окислению и коррозионным воздействиям, а также повышенной структурной стабильностью на ресурс и улучшенными технологическими характеристиками. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, используемым при изготовлении труб, листов, поковок и др. металлопроката для теплообменного оборудования, работающего в коррозионных средах, а также для сосудов и аппаратов, работающих при высоком давлении в диапазоне температур от минус 196°С до плюс 450°С. Сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод ≤0,05, хром 19,7-24,0, никель 38,2-45,7, кремний ≤0,50, марганец ≤0,95, титан 0,65-1,25, алюминий ≤0,22, иттрий >0-0,001, кислород >0,0005-0,018, водород >0,0005-0,0017, азот >0,0005-0,050, сера ≤0,020, фосфор ≤0,015, свинец ≤0,009, олово ≤0,009, мышьяк ≤0,009, цинк ≤0,009, сурьма ≤0,009, молибден 2,52-3,55, медь 1,45-2,95, железо остальное. При этом выполняются следующие условия, мас.%: (СrЭ/NiЭ)≥0,61, СrЭ=%Сr+2×%Аl+3×%Ti+%Мо+1,6×%Si, NiЭ=%Ni+32×%С+0,6×%Mn+22×%N+%Cu, где СrЭ - эквивалент хрома, NiЭ - эквивалент никеля. Обеспечивается повышение структурной стабильности сплава в процессе старения, а также снижение склонности сплава к образованию горячих трещин при сварке. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низкоуглеродистым хромоникелевым сплавам аустенитного класса, и может быть использовано для изготовления коллекторов и реакционных труб нефтегазоперерабатывающих установок с рабочими режимами при температуре 700÷980°С и давлении до 50 атм. Жаропрочный сплав содержит, мас.%: углерод 0,06÷0,14; хром 20,5÷23,5; кремний ≤1,05; марганец ≤1,05; ванадий 0,0005÷0,05; вольфрам 0,0005÷0,05; титан ≤0,55; алюминий 0,75÷1,45; бор ≤0,006; иттрий >0÷0,001; кислород >0,0005÷0,028; водород >0,0005÷0,0025; азот >0,0005÷0,095; сера ≤0,015; фосфор ≤0,025; свинец ≤0,009; олово ≤0,009; мышьяк ≤0,009; цинк ≤0,009; сурьма ≤0,009; молибден 8,2÷10,05; кобальт 10,5÷15,5; медь ≤0,45; железо ≤3,0; никель - остальное при выполнении следующих условий, мас.%: (CrЭ/NiЭ)≥0,51, где CrЭ - эквивалент хрома; NiЭ - эквивалент никеля; CrЭ=Cr+2×Al+3×Ti+V+Mo+1,6×Si+W; NiЭ=Ni+32×C+0,6×Mn+Co+22×N+Cu. Для суммарного содержания серы и фосфора выполняется условие (S+Р)≤0,025 мас.%. Обеспечивается увеличение структурной стабильности сплава в процессе старения, а также снижение склонности сплава к образованию горячих трещин при сварке. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к низкоуглеродистым хромоникелевым сплавам, и может быть использовано в химической и нефтеперерабатывающей промышленности в процессах, содержащих хлориды, при работе в горячих неочищенных минеральных и органических кислотах, растворах, а также в морской воде, а также для сосудов и аппаратов, работающих при высоком давлении в диапазоне температур от минус 196°С до плюс 450°С. Изделия из этого сплава могут быть использованы как при комнатной, так и при повышенных температурах до плюс 650°С при давлении до 50 атм. Жаропрочный сплав содержит, мас. %: углерод ≤0,0095; хром 14,4÷16,6; кремний ≤0,08; марганец ≤1,0; ванадий ≤0,34; вольфрам 3,1÷4,4; кобальт ≤2,4; железо 4,1÷6,9; иттрий >0÷0,001; кислород >0,0005÷0,018; водород >0,0005÷0,0017; азот >0,0005÷0,050; сера ≤0,010; фосфор ≤0,020; свинец ≤0,009; олово ≤0,009; мышьяк ≤0,009; цинк ≤0,009; сурьма ≤0,009; молибден 15,2÷17,1, никель - остальное при выполнении следующих условий, мас. %: (CrЭ/NiЭ)≥0,57, где: CrЭ - эквивалент хрома; NiЭ - эквивалент никеля; CrЭ=Cr+V+Mo+1,6×Si+W; NiЭ=Ni+32С+0,6×Mn+22×N. Для суммарного содержания серы и фосфора выполняется условие (S+Р)≤0,020. Обеспечивается увеличение структурной стабильности сплава в процессе старения, а также снижение склонности сплава к образованию горячих трещин при сварке. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сплавам, и может быть использовано для изготовления реакционных труб установок производства водорода, метанола, аммиака и др. нефтегазоперерабатывающих установок, с рабочими режимами при температуре от плюс 900°C до плюс 1160°C и давлением до 20 атмосфер. Жаропрочный сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,41÷0,47; хром 26,5÷29,5; никель 47,5÷50,5; вольфрам 4,50÷5,50; кремний 0,9995÷1,49; марганец 0,5005÷1,51; ванадий 0,0005÷0,20; титан 0,0005÷0,10; алюминий 0,0005÷0,10; иттрий >0÷0,001; кислород >0,0005÷0,028; водород >0,0005÷0,0025; азот >0,0005÷0,095; сера ≤0,03; фосфор ≤0,03; свинец ≤0,009; олово ≤0,009; мышьяк ≤0,009; цинк ≤0,009; сурьма ≤0,009; молибден ≤0,5; медь ≤0,2; железо - остальное. Для содержаний серы и фосфора выполняется условие (S+P)≤0,025, а для соотношения эквивалентов хрома и никеля выполняется следующее условие, мас.%: (CrЭ/NiЭ)≥0,561, где CrЭ - эквивалент хрома; NiЭ - эквивалент никеля; CrЭ=Cr+2×Al+3×Ti+V+Mo+1,6×Si+W; NiЭ=Ni+32С+0,6×Mn+22×N+Cu. Обеспечивается увеличение структурной стабильности сплава в процессе старения, а также снижение склонности сплава к образованию горячих трещин при сварке. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, и может быть использовано при изготовлении труб, листа, поковок и др. металлопроката для теплообменного и др. оборудования, работающего в коррозионных средах, а также для сосудов и аппаратов, работающих высоком давлении в диапазоне температур от минус 196°С до плюс 450°С. Жаропрочный сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: углерод ≤0,10; хром 20,5÷23,5; кремний ≤0,60; марганец ≤0,60; ниобий 3,05÷4,20; кобальт ≤1,1; титан ≤0,45; алюминий ≤0,45; иттрий >0÷0,001; кислород >0,0005÷0,018; водород >0,0005÷0,0017; азот >0,0005÷0,050; сера ≤0,013; фосфор ≤0,013; свинец ≤0,009; олово ≤0,009; мышьяк ≤0,009; цинк ≤0,009; сурьма ≤0,009; молибден 7,9÷10,1; железо ≤5,1; никель - остальное. Для содержаний серы и фосфора выполняется условие (S+Р)≤0,020, а для соотношения эквивалентов хрома и никеля выполняется следующее условие, мас. %: (Сrэ/Niэ)≥0,537, где: Сrэ - эквивалент хрома; Niэ - эквивалент никеля; Сrэ=%Cr+2×%Al+3×%Ti+%Мо+l,6×%Si+0,6%Nb; Niэ=%Ni+32%C+0,6×%Mn+%Co+22×%N. Обеспечивается увеличение структурной стабильности сплава в процессе старения, а также снижение склонности сплава к образованию горячих трещин при сварке. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным коррозионно-стойким жаропрочным сплавам на основе никеля с хромом и кобальтом, и может быть использовано для изготовления литьем деталей горячего тракта газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах при температурах 700-1000°С. Жаропрочный сплав на основе никеля для литья деталей горячего тракта газотурбинных установок, имеющих равноосную структуру, содержит, мас.%: углерод 0,07-0,12; хром 18,3-19,5; кобальт 3,7-4,5; вольфрам 4,6-5,2; алюминий 3,2-3,5; титан 3,9-4,2; тантал 0,9-1,2; ниобий 0,1-0,25; бор 0,008-0,012; церий 0,01-0,012; иттрий 0,01-0,012; молибден 0,15-0,3; гафний 0,05-0,15; марганец 0,01-0,012; никель остальное. Суммарное содержание гафния и ниобия составляет 0,2-0,3 мас.%, суммарное содержание алюминия и титана - 7,2-7,7 мас.% при отношении содержания титана к содержанию алюминия 1,2-1,32. Технический результат - повышение коррозионной стойкости и структурной стабильности на ресурс лопаток и деталей горячего тракта с равноосной структурой при повышенных минимально гарантированных и средних значениях прочности и пластичности при рабочих температурах 880-950°С. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным коррозионно-стойким жаропрочным сплавам на основе никеля, и может быть использовано для изготовления литьем деталей горячего тракта газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах природного газа при температурах 600-900°C. Жаропрочный сплав на основе никеля для изготовления лопаток газотурбинных установок содержит, мас.%: углерод 0,06-0,12; хром 15,6-16,1; кобальт 10,0-10,4; вольфрам 5,3-5,7; молибден 1,5-1,8; титан 4,3-4,6; алюминий 2,8-3,1; бор 0,01-0,02; цирконий 0,016-0,05; кремний 0,001-0,2; железо ≤0,1; медь ≤0,05; сера ≤0,005; азот ≤20 ppm; кислород ≤15 ppm, ниобий 0,1-0,3; иттрий ≤0,03; марганец 0,001-0,2; фосфор ≤0,005 и никель - остальное. Способ термической обработки лопаток включает отжиг с нагревом в инертной атмосфере, выдержкой и охлаждением и старение. Сплав характеризуется повышенными характеристиками прочности, пластичности и коррозионной стойкости жаропрочного сплава лопаток с направленной, монокристаллической и равноосной структурами в сочетании с повышенной пластичностью и структурной стабильностью на ресурс, расширение области применения сплава. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, и может быть использовано для изготовления коллекторов и реакционных труб нефтегазоперерабатывающих установок с рабочими режимами при температуре от плюс 1000°С до плюс 1200°С и давлении до 46 атмосфер. Жаропрочный сплав содержит, мас. %: углерода 0,45÷0,55; хрома 25,0÷28,0; никеля 34,0÷37,0; вольфрама 4,50÷5,50; кобальта 14,0÷16,0; кремния 1,1995÷1,59; марганца 0,0005÷1,25; ванадия 0,0005÷0,20; титана 0,0005÷0,10; алюминия 0,0005÷0,10; иттрия >0÷0,001; кислорода >0,0005÷0,028; водорода >0,0005÷0,0025; азота >0,0005÷0,095; серы ≤0,02; фосфора ≤0,025; свинца ≤0,009; олова ≤0,009; мышьяка ≤0,009; цинка ≤0,009; сурьмы ≤0,009; молибдена ≤0,5; меди ≤0,2; железа - остальное. Выполняются следующие условия, мас. %: (CrЭ/NiЭ)≥0,506, где: CrЭ - эквивалент хрома; NiЭ - эквивалент никеля; CrЭ=Cr+2×Al+3×Ti+V+Mo+1,6×Si+W; NiЭ=Ni+32C+0,6×Mn+Co+22×N+Cu. Для содержаний серы и фосфора выполняется условие (S+Р)≤0,025. Обеспечивается увеличение структурной стабильности сплава в процессе старения, а также снижение склонности сплава к образованию горячих трещин при сварке. 1 з.п. ф-лы.
Наверх