Сплав на основе никеля, содержащий кремний, алюминий и хром

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе никеля, которые могут быть использованы в качестве материала для изготовления элементов зажигания двигателей внутреннего сгорания. Сплав на основе никеля содержит, мас.%: Si 1,5-3,0, Al 1,5-3,0, Cr >0,1-3,0, Fe 0,005-0,20, Y 0,01-0,20, один или несколько из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti <0,001-0,20, C 0,001-0,10, N 0,0005-0,10, Mn 0,001-0,20, Mg 0,0001-0,08, O 0,0001-0,010, S не более 0,015, Cu не более 0,80, Ni и обычные технологически обусловленные примеси - остальное. Сплав характеризуется высокими значениями стойкости к искровой эрозии и стойкости к коррозии при одновременно достаточных значениях деформируемости и свариваемости. 2 н. и 18 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к сплаву на основе никеля, содержащему кремний, алюминий, хром и реакционно-способные элементы в качестве компонентов сплава.

В числе прочего сплавы на основе никеля используются для производства элементов зажигания в двигателях внутреннего сгорания. Эти электроды подвержены воздействию температур от 400 до 950°C. Кроме того, атмосфера чередуется между восстановительной и окислительной. Это вызывает разрушение или потерю материала вследствие высокотемпературной коррозии в поверхностной области электродов. Образование искры зажигания вызывает дополнительную нагрузку (электроискровая эрозия). У основания искры зажигания образуются температуры в несколько тысяч градусов Цельсия, а при пробое в первые наносекунды течет ток силой до 100 ампер. При каждом искровом разряде ограниченный объем материала в электродах плавится и частично испаряется, что ведет к потере материала.

Кроме того, вибрация от двигателя повышает механические нагрузки.

Электродный материал должен обладать следующими свойствами: хорошая стойкость к высокотемпературной коррозии, в частности к окислению, а также к сульфидированию, науглероживанию и азотированию. Также требуется стойкость к вызываемой искрой зажигания эрозии. Кроме того, материал должен не обладать чувствительностью к тепловым ударам и должен быть жаропрочным. Также материал должен обладать хорошей теплопроводностью, хорошей электропроводностью и достаточно высокой точкой плавления. Он должен хорошо обрабатываться и быть недорогим.

В частности, никелевые сплавы должны обладать хорошим потенциалом для такого набора свойств. По сравнению с благородными металлами они не дорогие, у них отсутствуют фазовые превращения до точки плавления, как у кобальта и железа, они сравнительно не чувствительны к науглероживанию и азотированию, обладают хорошей термостойкостью, хорошей коррозионной стойкостью, хорошо деформируемы и свариваемы.

В отношении обоих механизмов, вызывающих повреждение, а именно высокотемпературной коррозии и искровой эрозии, важное значение имеет характер образования оксидного слоя.

Для обеспечения оптимального образования оксидного слоя для конкретного применения известны разные легирующие элементы для сплавов на основе никеля.

Ниже все данные о концентрации приводятся в процентах по массе, если не указано особо.

Из DE 29 36 312 A1 известен никелевый сплав, состоящий из приблизительно от 0,2 до 3% Si, приблизительно 0,5 или менее Mn, по меньшей мере двух металлов, выбранных из группы, состоящей из приблизительно от 0,2 до 3% Cr, приблизительно от 0,2 до 3% Al и приблизительно от 0,01 до 1% Y, остальное - никель.

В DE-A 102 24 891 предложен сплав на основе никеля, который содержит от 1,8 до 2,2% кремния, от 0,05 до 0,1% иттрия, и/или гафния, и/или циркония, от 2 до 2,4% алюминия, остальное - никель.

В ЕР 1 867 739 А1 предложен сплав на основе никеля, который содержит от 1,5 до 2,5% кремния, от 1,5 до 3% алюминия, от 0 до 0,5% марганца, от 0,05 до 0,2% титана в сочетании с от 0,1 до 0,3% циркония, при этом цирконий может быть полностью или частично заменен двойным количеством гафния.

В DE 10 2006 035 111 А1 предложен сплав на основе никеля, который содержит от 1,2 до 2,0% алюминия, от 1,2 до 1,8% кремния, от 0,001 до 0,1% углерода, от 0,001 до 0,1% серы, не более 0,1% хрома, не более 0,01% марганца, не более 0,1% меди, не более 0,2% железа, от 0,005 до 0,06% магния, не более 0,005% свинца, от 0,05 до 0,15% иттрия и от 0,05 до 0,10% гафния или лантана или соответственно от 0,05 до 0,10% гафния и лантана, остальное - никель и технологически обусловленные примеси.

В брошюре « von TyssenKrupp VDM Automobilindistrie" (Проволока фирмы Тиссен-Крупп VDM Автомобильная промышленность), издание 01/2006, на стр. 18 описан известный в уровне техники сплав NiCr2MnSi, содержащий от 1,4 до 1,8% Cr, не более 0,3% Fe, не более 0,5% C, от 1,3 до 1,8% марганца, от 0,4 до 0,65% Si, не более 0,15% Cu и не более 0,15% Ti.

Целью изобретения является создание сплава на основе никеля, обеспечивающего увеличение долговечности изготовленных из него компонентов, что может быть достигнуто повышением стойкости к искровой эрозии и стойкости к коррозии при одновременной достаточной деформируемости и свариваемости (обрабатываемости). В частности, сплав должен обладать высокой коррозионной стойкостью даже в условиях воздействия очень корродирующих видов горючего, например горючего с содержанием этанола.

Эта цель достигается посредством сплава на основе никеля, содержащего (в мас. %):

Si 1,5-3,0%
Al 1,5-3,0%
Cr >0,1-3,0%, при этом для указанных содержаний Si, Al и Cr в %
соблюдается формула 4,0≤Al+Si+Cr≤8,0
Fe 0,005-0,20%
Y 0,01-0,20%
0,001-0,20% одного или нескольких из элементов:
Hf, Zr, La, Ce, Ti,
причем для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в %
соблюдается формула 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,30
С 0,001-0,10%
N 0,0005-0,10%
Mn 0,001-0,20%
Mg 0,0001-0,08%
O 0,0001-0,010%
S не более 0,015%
Cu не более 0,80%
Ni и технологически
обусловленные примеси
остальное

Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Содержание кремния составляет от 1,5 до 3,0%, причем предпочтительные содержания могут задаваться в пределах диапазонов:

1,8-3,0%,

1,9-2,5%.

В равной степени это относится и к алюминию, содержание которого может задаваться от 1,5 до 3,0%. Предпочтительные содержания могут составлять:

1,5-2,5%,

1,6-2,5%,

1,6-2,2%,

1,6-2,0%.

Это относится в одинаковой мере и к элементу хром, содержание которого задается от > 0,1 до 3,0%. Предпочтительные содержания могут составлять:

0,8-3,0%,

1,2-3,0%,

1,9-3,0%,

1,9-2,5%.

Для содержаний указанных элементов Al, Si и Cr в % должна соблюдаться формула 4,0<Al+Si+Cr<8,0. Предпочтительными диапазонами являются

4,5≤Al+Si+Cr≤7,5,

5,5≤Al+Si+Cr≤6,8.

Также это действительно и для железа, содержание которого задается в диапазоне от 0,005 до 0,20%. Предпочтительными содержаниями являются:

0,005-0,10%,

0,005-0,05%.

Кроме того, целесообразно добавить в сплав иттрий в количестве 0,01-0,20% и один или несколько из элементов Hf, Zr, La, Ce, Ti в количестве от 0,001 до 0,20%, при этом для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в процентах соблюдается формула 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,30. При этом предпочтительными диапазонами являются:

Y 0,01-0,15%,

Y 0,02-0,10%,

Hf, Zr, La, Ce, Ti, соответственно, 0,001-0,15% при 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,25,

Hf, Zr, La, Ce, Ti, соответственно, 0,001-0,10%

при 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,20,

Hf, Zr, Ti, соответственно, 0,01-0,05% или La, Ce, соответственно, 0,001-0,10% при

0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce≤0,20.

Одинаковым образом задается содержание углерода в сплаве, а именно в количестве от 0,001 до 0,10%. Предпочтительно в сплаве могут быть заданы следующие содержания:

0,001-0,05%.

Также в сплаве задается содержание азота, а именно в количестве от 0,0005 до 0,10%. Предпочтительно в сплаве может быть задано его содержание:

0,001-0,05%.

Содержание марганца в сплаве может составлять: 0,001-0,20%,

при этом предпочтительны следующие диапазоны:

Mn 0,001-0,10%,

Mn 0,001-0,08%.

Магний задается в количестве от 0,0001 до 0,08%. Предпочтительно его содержание в сплаве составляет от 0,001 до 0,08%.

При необходимости сплав может дополнительно содержать кальций в количестве от 0,0001 до 0,06%.

Содержание серы ограничено величиной не более 0,015%. Ее предпочтительное содержание составляет не более 0,010%.

Содержание кислорода в сплаве задается в количестве от 0,0001 до 0,010%. Предпочтительно его содержание составляет 0,0001-0,008%.

Содержание меди ограничено величиной не более 0,80%. Предпочтительно это содержание ограничено величиной:

не более 0,50%,

не более 0,20%.

Наконец следующие элементы также могут присутствовать в качестве примесей:

Co не более 0,50%
W не более 0,02% (не более 0,10%)
Mo не более 0,02% (не более 0,10%)
Nb не более 0,02% (не более 0,10%)
V не более 0,02% (не более 0,10%)
Ta не более 0,02% (не более 0,10%)
Pb не более 0,005%
Zn не более 0,005%
Sn не более 0,005%
Bi не более 0,005%
Р не более 0,050% (не более 0,020%)
В не более 0,020% (не более 0,010%)

Сплав согласно изобретению предпочтительно выплавляют открыто с последующей обработкой в установке вакуум-кислородного обезуглероживания (VOD) или в установке вакуумной дегазации в ковше (VLF). Однако выплавка и разливка в вакууме также возможны. После этого сплав разливают в виде слитков или непрерывных отлитых лент. При необходимости слиток/непрерывную отлитую ленту отжигают затем при температуре от 800 до 1270°C в течение 0,1-70 часов. Кроме того, сплав возможно переплавлять дополнительно электрошлаковым переплавом (ESU) и/или вакуумным дуговым переплавом (VAR). После этого сплав приводят в требуемую форму полуфабриката. Для этого, при необходимости, производят отжиг при температуре от 700 до 1270°C в течение 0,1-70 часов, затем подвергают горячему формованию, при необходимости с использованием промежуточных отжигов при 700-1270°C в течение 0,05-70 часов. При необходимости поверхность материала химически и/или механически может сниматься (также многократно) в промежутках и/или после горячего формования в целях очистки. После этого, при необходимости, может проводиться одно или несколько холодных формований со степенью обжатия до 99% с получением полуфабриката требуемой формы, при необходимости проводятся промежуточные отжиги при температуре от 700 до 1250°C в течение от 0,1 мин. до 70 ч., при необходимости в атмосфере защитного газа, например аргона или водорода, с последующим охлаждением на воздухе, в подвижной отжиговой атмосфере или в водяной ванне. После этого проводится отжиг на твердый раствор при температуре от 700 до 1250°C в течение от 0,1 мин до 70 ч, при необходимости в атмосфере защитного газа, например аргона или водорода, с последующим охлаждением на воздухе, в подвижной отжиговой атмосфере или в водяной ванне. При необходимости в промежутках и/или после завершающего отжига может проводиться химическая и/или механическая очистка поверхности материала.

Сплав согласно изобретению хорошо подвергается обработке и может использоваться в виде изделий: лента, в частности, толщиной от 100 мкм до 4 мм, лист, в частности, толщиной от 1 до 70 мм, пруток, в частности, толщиной от 10 до 500 мм, и проволока, в частности, толщиной от 0,1 до 15 мм, трубы, в частности, с толщиной стенки от 0,10 до 70 мм и диаметром от 0,2 до 3000 мм.

Эти виды изделий производят при среднем размере зерна от 4 до 600 мкм. Предпочтительный диапазон составляет от 10 до 200 мкм.

Сплав на основе никеля в соответствии с изобретением предпочтительно применим в качестве материала для изготовления свечей зажигания для бензиновых двигателей.

Поэтому заявленные пределы по сплаву могут быть подробно обоснованы следующим образом.

Стойкость к окислению повышается с увеличением содержания Si. Минимальное содержание кремния, составляющее 1,5%, необходимо для обеспечения достаточно высокой стойкости к окислению. При более высоких содержаниях кремния ухудшается обрабатываемость. Поэтому верхний предел содержания кремния установлен равным 3,0 вес. %.

При достаточно высоком содержании кремния присутствие алюминия в количестве по меньшей мере 1,5% дополнительно повышает стойкость к окислению. При более высоких содержаниях алюминия снижается обрабатываемость. Поэтому верхний предел его содержания установлен равным 3,0 вес. %.

При достаточно высоком содержании кремния и алюминия присутствие хрома в количестве по меньшей мере 0,1% дополнительно повышает стойкость к окислению. При более высоких содержаниях хрома обрабатываемость ухудшается. Поэтому верхний предел по содержанию хрома установлен равным 3,0 вес. %.

Для обеспечения хорошей стойкости к окислению необходимо, чтобы сумма Al+Si+Cr превысила 4,0%, в этом случае достигается достаточно хорошая стойкость к окислению. Если же сумма Al+Si+Cr превышает 8,0%, то обрабатываемость ухудшается.

Содержание железа ограничивается величиной 0,20%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Слишком низкое содержание железа повышает стоимость производства сплава. Поэтому содержание железа больше или равно 0,005%.

Минимальное содержание иттрия в количестве 0,01% необходимо для обеспечения его способности повышать стойкость к окислению. По причине стоимости верхний предел установлен равным 0,20%.

Стойкость к окислению дополнительно повышается при добавке по меньшей мере 0,001% одного или нескольких из следующих элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti, причем Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅(La+Ce) должно быть больше или равно 0,02 для того, чтобы можно было достичь требуемую стойкость к окислению. Добавка по меньшей мере одного или нескольких из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti в количестве более 0,20% повышает стоимость, при этом сумма Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅(La+Ce) дополнительно ограничивается величиной менее или равной 0,30 (для содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в %).

Содержание углерода должно составлять менее 0,10% для обеспечения обрабатываемости. Слишком малые его содержания увеличивают затраты при производстве сплава. Поэтому содержание углерода должно превышать 0,001%.

Содержание азота ограничено количеством 0,10%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Слишком низкие содержания азота увеличивают затраты при производстве сплава. Поэтому его содержание должно превышать 0,0005%.

Содержание марганца ограничено величиной 0,20%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Слишком низкие содержания марганца повышают затраты при производстве сплава. Поэтому его содержание должно быть более 0,001%.

Вследствие связывания серы уже очень низкие содержания магния повышают обрабатываемость, благодаря чему исключается появление низкоплавких эвтектик NiS. Поэтому минимальное содержание магния должно составлять 0,0001%. При слишком высоких содержаниях магния могут образовываться интерметаллические фазы Ni-Mg, которые в свою очередь заметно ухудшают обрабатываемость. Поэтому содержание магния ограничено величиной 0,08 вес. %.

Содержание кислорода должно составлять менее 0,010% для обеспечения технологичности сплава. Слишком низкие содержания кислорода увеличивают затраты. Поэтому содержание кислорода должно быть более 0,0001%.

Содержание серы необходимо поддерживать настолько низким, насколько возможно, так как этот поверхностно-активный элемент ухудшает стойкость к окислению. Поэтому его содержание задается на уровне не более 0,015%.

Содержание меди ограничено величиной 0,80%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению.

Подобно магнию уже очень низкие содержания кальция повышают обрабатываемость в результате связывания серы, вследствие чего исключается образование низкоплавких эвтектик NiS. Поэтому минимальное содержание кальция должно составлять 0,0001%. При слишком больших содержаниях могут образовываться интерметаллические фазы Ni-Ca, заметно снижающие в свою очередь обрабатываемость. Поэтому содержание кальция ограничено величиной 0,06 вес. %.

Содержание кобальта ограничено величиной не более 0,50%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению.

Содержание молибдена ограничено величиной не более 0,20%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Это же относится к вольфраму, ниобию и ванадию.

Содержание фосфора должно составлять менее 0,050%, поскольку этот поверхностно-активный элемент ухудшает стойкость к окислению.

Содержание бора необходимо поддерживать настолько низким, насколько возможно, так как этот поверхностно-активный элемент ухудшает стойкость к окислению. Поэтому его содержание задается равным не более 0,020%.

Содержание свинца ограничено величиной не более 0,005%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Это же справедливо в отношении цинка, олова и висмута.

1. Сплав на основе никеля, содержащий, в мас. %:

Si 1,5-3,0
Al 1,5-3,0
Cr >0,1-3,0,
при выполнении для указанных содержаний Si, Al и Cr в %
следующего соотношения 4,0≤Al+Si+Cr≤8,0
Fe 0,005-0,20
Y 0,01-0,20
один или более из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti 0,001-0,20,
при выполнении для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в % следующего соотношения
0,02≤Y+0,5·Hf+Zr+1,8·Ti+0,6·(La+Ce)≤0,30
С 0,001-0,10
N 0,0005-0,10
Mn 0,001-0,20
Mg 0,0001-0,08
О 0,0001-0,010
S не более 0,015
Cu не более 0,80
Ni и технологически
обусловленные
примеси
остальное

2. Сплав по п. 1, в котором содержание кремния составляет от 1,8 до 3,0 мас. %.

3. Сплав по п. 1, в котором содержание кремния составляет от 1,9 до 2,5 мас. %.

4. Сплав по п. 1, в котором содержание алюминия составляет от 1,5 до 2,5 мас. %.

5. Сплав по п. 1, в котором содержание алюминия составляет от 1,6 до 2,5 мас. %.

6. Сплав по п. 1, в котором содержание алюминия составляет от 1,6 до 2,2 мас. %, предпочтительно от 1,6 до 2,0 мас. %.

7. Сплав по п. 1, в котором содержание хрома составляет от 0,8 до 3,0 мас. %.

8. Сплав по п. 1, в котором содержание хрома составляет от 1,2 до 3,0 мас. %.

9. Сплав по п. 1, в котором содержание хрома составляет от 1,9 до 3,0 мас. %, предпочтительно от 1,9 до 2,5 мас. %.

10. Сплав по п. 1, в котором для указанных содержаний Si, Al и Cr в процентах выполняется соотношение 4,5≤Al+Si+Cr≤7,5.

11. Сплав по п. 1, в котором содержание железа составляет от 0,005 до 0,10 мас. %.

12. Сплав по п. 1, в котором содержание иттрия составляет от 0,01 до 0,15 мас. %.

13. Сплав по п. 1, в котором содержание иттрия составляет от 0,01 до 0,15 мас. % и от 0,001 до 0,15 мас. % одного или более из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti, при выполнении для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в процентах при выполнении соотношения 0,02≤Y+0,5·Hf+Zr+1,8·Ti+0,6·(La+Се)≤0,25.

14. Сплав по п. 1, в котором содержание углерода составляет от 0,001 до 0,05 мас. % и содержание азота составляет от 0,001 до 0,05 мас. %.

15. Сплав по п. 1, в котором содержание марганца составляет от 0,001 до 0,10 мас. %.

16. Сплав по п. 1, в котором содержание магния составляет от 0,001 до 0,08 мас. %.

17. Сплав по п. 1, который дополнительно содержит от 0,0001 до 0,06 мас. % кальция.

18. Сплав по любому из пп. 1-17, который дополнительно содержит кобальт не более 0,50 мас. %, вольфрам не более 0,20 мас. %, молибден не более 0,20 мас. %, ниобий не более 0,20 мас. %, ванадий не более 0,20 мас. %, тантал не более 0,20 мас. %, свинец не более 0,005 мас. %, цинк не более 0,005 мас. %, олово не более 0,005 мас. %, висмут не более 0,005 мас. %, фосфор не более 0,050 мас. % и бор не более 0,020 мас. %.

19. Применение сплава на основе никеля по любому из пп. 1-18 в качестве электродного материала для элементов зажигания двигателей внутреннего сгорания.

20. Применение по п. 19, отличающееся тем, что элемент зажигания представляет собой элемент зажигания бензиновых двигателей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, применяемым для изготовления электродов для элементов зажигания в двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к никелевым сплавам, пригодный для изготовления из них электродов для элементов зажигания в двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаростойких порошковых сплавов на основе интерметаллида NiAl, и может быть использовано в авиационной, космической и энергетической отраслях для изготовления теплонагруженных деталей, работающих в условиях высоких температур и испытывающих относительно невысокие механические нагрузки.

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

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке сплавов на основе никеля. Способ термомеханической обработки заготовки из сплава на основе никеля включает первый этап нагревания заготовки до температуры 1093-1163°С, первый этап ротационной ковки нагретой до 1093-1163°С заготовки с уменьшением площади поперечного сечения на 30-70%, второй этап нагревания заготовки до температуры 954-1052°С, причем между окончанием первого этапа ковки и началом второго этапа нагревания заготовку поддерживают при температуре ниже температуры растворения карбидов М23С6 и не позволяют ей охлаждаться до температуры окружающей среды, и второй этап ротационной ковки нагретой до 954-1052°С заготовки с уменьшением площади поперечного сечения на 20-70%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к хромоникелевому сплаву, и может быть использовано при строительстве печей, а также в химической и нефтехимической отраслях промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, предназначенным для деталей, работающих при температурах до 1000oC в газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к сплавам на основе никеля в качестве присадочного материала, предназначенного для изготовления деталей и узлов наиболее высокотемпературных зон горячего тракта перспективных двигателей, длительно работающих при температурах до 1200°С.

Изобретение относится к области металлургии жаропрочных свариваемых деформируемых сплавов и изделий, выполненных из этих сплавов, и может быть использовано для изготовления элементов камеры сгорания, сопла и других узлов газотурбинных двигателей и установок, работающих до температуры 1250°C.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе никель-молибден-хром-вольфрам, работающим при повышенных температурах и пригодным для применения в газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к хромоникелевоалюминиевому сплаву. Сплав содержит в мас.%: более 25 до 33 хрома, от 1,8 до менее 3,0 алюминия, от 0,10 до менее 2,5 железа, 0,001-0,50 кремния, 0,005-2,0 марганца, 0,00-0,60 титана, по 0,0002-0,05 каждого из магния и/или кальция, 0,005-0,12 углерода, 0,001-0,050 азота, 0,0001-0,020 кислорода, 0,001-0,030 фосфора, не более 0,010 серы, не более 2,0 молибдена, не более 2,0 вольфрама, остальное - никель и обычные, технологически обусловленные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам для защитных покрытий для защиты конструктивного элемента от коррозии и/или окисления. Сплав на основе никеля для защиты конструктивного элемента газовой турбины от коррозии и/или окисления при высоких температурах содержит, в вес.%: от более 22 до менее 24 кобальта (Со), от 14 до менее 16 хрома (Cr), 10,5-11,5 алюминия (Al), 0,2-0,4, по меньшей мере одного элемента из группы, включающей в себя скандий (Sc) и редкоземельные элементы, в частности иттрий (Y), при необходимости от 0,3 до 0,9 тантала (Та), никель (Ni) - остальное.

Изобретение относится к области металлургии деформируемых сплавов системы Ni-Cr-Мо и может быть использовано для изготовления коррозионно-стойких труб, корпусов, испарителей и других сварных узлов и деталей, работающих в агрессивных окислительных средах, в частности хлоридных, как, например, расплава KCl-AlCl3, в области температур до 650°С. Корозионно-стойкий сплав на основе никеля содержит, мас. %: хром 28-30, молибден 8-10, азот 0,005-0,1, алюминий 0,1-0,3, углерод 0,004-0,01, кремний 0,001-0,05, железо не более 0,5, марганец не более 0,25, лантан 0,002-0,05, никель и примеси 61-63. Сплав обладает улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами: структурной стабильностью в хлоридных средах в температурном интервале 500-650°С, пластичностью, коррозионной стойкостью, включая стойкость против локальных видов коррозии, при хороших значениях деформируемости и свариваемости. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Жаропрочный сплав используется для изготовления реакционных труб змеевиков установок производства этилена и др. нефтегазоперерабатывающих установок, с рабочими режимами при температуре 650÷1000°C и давлением до 10 атмосфер. Жаропрочный сплав содержит, мас. %: углерод 0,35÷0,45; хром 24,0÷27,0; никель 18,0÷21,0; кремний 1,9÷2,5; марганец 1,0÷1,5; 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, при этом одновременно должны выполняться условия (CrЭ/NiЭ)≥0,735, где CrЭ - эквивалент хрома; NiЭ - эквивалент никеля; CrЭ=Cr+2×Al+3×Ti+V+Mo+l,6×Si+0,6×Nb; NiЭ =Ni+32×C+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. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к использованию сплава для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и с рабочими режимами при температуре 600÷1200°С и давлением до 50 атм. Жаропрочный сплав содержит, мас.%: углерод≤0,60; хром 16,0÷29,0; никель 8,0÷50,0; вольфрам ≤6,0; ниобий ≤2,0; цирконий 0,005÷0,20; иттрий 0,005÷0,15; бериллий ≤0,20; барий ≤0,35; кальций ≤0,25; кобальт ≤16; церий ≤0,2; кремний ≤2,75; марганец ≤2,00; ванадий ≤0,2; магний ≤0,15; титан ≤0,6; бор ≤0,015; алюминий ≤1,1; лантан 0,002÷0,030; неодим 0,002÷0,010; празеодим 0,002÷0,010; гафний 0,002÷0,5; рений 0,002÷0,5; тантал 0,002÷0,5; железо - остальное; сера ≤0,04; фосфор ≤0,04; свинец ≤0,02; олово ≤0,02; мышьяк ≤0,02; сурьма ≤0,02; цинк≤0,02; азот >0,0005÷0,095; кислород >0,0005÷0,028; водород >0,0005÷0,0025; молибден ≤0,6; медь ≤1,1 при выполнении следующих условий, мас.%: (СrЭ / NiЭ)≥0,506, где СrЭ - эквивалент хрома; NiЭ – эквивалент никеля; СrЭ=Сr+2×Аl+3×Тi+V+Mo+l,6×Si+W+0,6×Nb; NiЭ=Ni+32×С+0,6×Mn+Со+22×N+Сu. 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 способу термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов на основе никеля, и может быть использовано при производстве сотового заполнителя системы теплозащиты для гиперзвукового летательного аппарата или космического аппарата. Способ термообработки изделия из сплава на основе никеля типа ATI 718 включает нагрев изделия до температуры в диапазоне от 1700°F (926,7°С) до 1725°F (940,6°С), выдержку при этой температуре в течение от 30 минут до 300 минут и охлаждение на воздухе со скоростью не более 1°F/мин (0,56°С/мин) до температуры окружающей среды. Обработанные сплавы имеют стабильную структуру и однородные механические свойства в течение времени эксплуатации при температуре, превышающей температуру дисперсионного твердения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 22 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано для изготовления высоконагруженных роторных деталей, работающих при температурах до 650-700°С в газотурбинных двигателях. Жаропрочный никелевый сплав содержит, мас. %: углерод 0,08-0,15; хром 10,5-12,5; кобальт 14,0-16,0; вольфрам 4,0-6,0; молибден 2,6-3,6; титан 2,5-3,5; алюминий 3,6-4,6; ниобий 3,0-4,0; тантал 0,1-1,3; гафний 0,05-0,2; ванадий 0,1-0,5; бор 0,005-0,05; цирконий 0,001-0,05; церий 0,001-0,05; скандий 0,01-0,1; магний 0,001-0,05; остальное - никель и неизбежные примеси. Сплав имеет высокую прочность и жаропрочность, обладает высоким сопротивлением малоцикловой усталости. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в газотурбинном двигателестроении при производстве рабочих и сопловых охлаждаемых лопаток с монокристаллической структурой. Литейный никелевый сплав содержит, мас. %: хром 9-18, кобальт 7-20, вольфрам 1-8, молибден 0,2-4,0, алюминий 1,5-5,0, титан 1,5-5,0, тантал 2,4-7,5, ниобий 0,05-2,0, бор 0,005-0,5, лантан 0,005-0,5, иттрий 0,01-0,5, церий 0,02-0,5, рений 0,5-6,0, гафний 0,05-1,5, марганец 0,05-1,0, кремний 0,05-1,0, магний 0,01-0,5, углерод 0,003-0,03, скандий 0,0002-0,01, празеодим 0,0002-0,01, гадолиний 0,0002-0,01, неодим 0,0002-0,01. Сплав характеризуется высокой стойкостью к морской солевой коррозии и высоким уровнем жаропрочности. 5 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе никеля, которые могут быть использованы в качестве материала для изготовления элементов зажигания двигателей внутреннего сгорания. Сплав на основе никеля содержит, мас.: Si 1,5-3,0, Al 1,5-3,0, Cr >0,1-3,0, Fe 0,005-0,20, Y 0,01-0,20, один или несколько из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti <0,001-0,20, C 0,001-0,10, N 0,0005-0,10, Mn 0,001-0,20, Mg 0,0001-0,08, O 0,0001-0,010, S не более 0,015, Cu не более 0,80, Ni и обычные технологически обусловленные примеси - остальное. Сплав характеризуется высокими значениями стойкости к искровой эрозии и стойкости к коррозии при одновременно достаточных значениях деформируемости и свариваемости. 2 н. и 18 з.п. ф-лы.

Наверх