Жаростойкий сплав на основе никеля

 

ЖАРОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром.отличающийся тем, что, с целью обеспечения повьппенной жаропрочности, окалиностойкости и снижения удельного веса, в него дополнительно введены молибден, бор и один элемент из группы, содержащей неодим, лантан, а компоненты взяты в следующем соотношении,вес.%:Углерод 0,01-0,1 Хром15,0-18,0Молибден 8,0-11,0 Бор0,003-0,01Один элемент из группы, содержащийЛ^ГаГ».»-0.2НикельОстальное<S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4913 А I (19) (11) (51)5 С 22 С 19/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Табл ица ) Сплав

100-часовая прочность (кг/мм ) 800 С 900 С

ЭИ435

ЭИ602

ВЖ98

4,5

6 5

1,5

2,9

5,2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

llPH ГКНТ СССР

1 (21) 2599222/22-02 (22) 04.04.78 (46) 30.10.90. Бюл. 1Ф 40 (72) H.ß.Ëüâoâñêèé, А.А.Тузов, Л.В.Шумаева, А.С.Никишов, В.А.Смирнов, М,А.Ганзбург, Л.С.Булавина и И.Н.Мелькумов (53) 669:24 -018.821 (088. 8) (56) 1. Справочник по авиационным материалам "Машиностроение", 1965, том 3, с.341-363.

2. Каталог химических составов сталей и сплавов, завод "Электросталь", 1966 с.60.. (54)(57) ЖАРОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ

НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, Предлагаемое изобретение относится к металлургии, а именно к получению жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано в конструкции. газотурбинных двигателей и других энергетических установок.

Для изготовления жаровых труб,газосборников и многих других узлов газотурбинных двигателей, работающих при температурах до 1000 С при воздействии относительно малых внешних нагрузок, широко используются нестареющие жаростойкие никелевые сплавы, например, ЭИ435, ЭИ602, отличающиеся умеренной жаропрочностью, высокой пластичностью и окалиностойкостью.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности, .и достигаемому эффекту является сплав на основе никеля ВЖ98,.содержащий елоnermrw театтттоттаттти маг. тт

2 отличающийся тем, что, с целью обеспечения повышенной жаропрочности, окалиностойкости и снижения удельного веса, в него дополнительно введены молибден, 6ор и один элемент из группы, содержащей йеодим, лантан, а компоненты взяты в следующем соотношении,вес.Ж:

Углерод 0,01-0,1

Хром 15,0-18, О

Молибден 8,0-11,0

Бор 0,003-0,01

Один элемент из группы, содержащий

Неодим

0,01-0,2

Лантан

Никель Остальное

С, 0,1

Сг 23,5-26,5

M 13-16

Т2. О, 3-0, 7

Al О 5

Ni Основа

В табл.1 показана сравнительная жаропрочность сплавов ЭИ435 (нихром, 80"20), ЭИ602 (нихром, легированный

ЗЖ молибдена и 17 ниобия) и ВЭК98.,684913

Таблица 2

Химический состав, мас.%

Номер плавки

15 8 0,01

1579201

18 11 0 2

162 97 — 011

15 8 — 0,01 18 11 0,2

0,01

0,05

0,1

0,04

0 05

0,1

0,003

0,008

0,01

0,008

0,003

0,01

Основа

То же и .Й

ff и

Прочность сплавов, полученных в 5 плавках.

Таблица3

Номер плавки

Условия испытаний

800 С

900 С и кг/мм Время

1 до разрыва,ч

2 (р, кг/мм Время до разрыва, ч б 87 б 94

5,2 148

106

12

Достаточно высокая жаропрочность сплава ВЖ98 достигается за счет интенсивного легирования вольфрамом, которого в этом сплаве содержится

13-16%.

Недостатки сплава ВЖ98 — большое содержание дефицитного вольфрама, недостаточно высокая окалиностойкость и большой (8,88 г/сьР) удельный вес.

Целью изобретения является достижение жаропрочности, окалиностойкости и снижение удельного веса.

Для достижения цели в сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, введены молибден, бор и один элемент из группы, содержащей неодим . лантан, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,01-0,1

Хром l5,0-18,0

11олибден 8,0-11,0

Бор 0,003-0,01

Элемент из группы, содержащей 25 неодим лантан) 0,010-0,2 никель Остальное

В предлагаемом сплаве молибден играет роль упрочнителя твердого раствора а1 алогично вольфраму в спла- 30 ве ВЖ98. Учитывая относительно меньший атомный вес молибдена по сравнению с вольфрамом (96 и 184 соответственно), количество атомов молибдена на атом никеля в твердом растворе, даже с учетом пониженного содержания хрома, будет примерно эквивалентно.

В предлагаемом сплаве снижено содержание хрома. Это способствует по" вышению температуры плавления сплава и общего уровня жаропрочности,поскольку в интервале концентраций хрома от 0 до 25% температура плавления никеля снижается почти линейно на

60-65 С. Неодим .или лантан введены о для повышения окалиностойкости. Бор введен для улучшения структуры границ зерен.

Было проведено несколько плавок.

Слитки ковались на сутунки,которые прокатывались в лист толщиной

1,5 мм. Термическая обработка листовых заготовок под образцы производилась при температуре 1170 С.Выдерж" ка при этой температуре составляла

10-15 мин с последующим охлаждением на воздухе.

Состав плавок предлагаемого спла ва приведен в табл.2.

684913,Продолжение табл. 3

Условия испытаний

Номер плавки

800оC

9O0 C и 2, кг/мм Время Q, кг/мм Время до до раз- разрыва, рыва,ч ч

101

100

147 б

" 6 6 93

6 87

6 107

5,5 135

12

° б

123

118

98

105

12

6

111

104

108

125

12

207

131

98

109

Прототипсплав

ВЖ98 11

100

5,2 100

" Продолжение табл.4

Сплав

По привесу По убипи веса сплав (Плавка 1)

Планка 4

20,8

28,3

11,6

14,8

Новый сплав обладает значительно более высокой стойкостью против окисgp ления при температуре 1100 С чем сплав 3)K98.

Высокая окалино стойкость предложенного сплава обеспечивается налиТаблиц а4

Сплав

По привесу По убыли веса

ВЖ98

Новый

12

12

12

12

12

Из табл,3 видно, что. сплав ВЖ98 отвечает параметрам

0 = 11 кг/мм и Й <, = 5,2 кг/мм, 800 K 9оо 2

<оо <оо

Предлагаемый сплав по длительной ,прочности при обеих температурах испытания превосходит сплав ВЖ98.

Окалиностойкость, определялась двумя методами — по.привесу и по убыли веса образцов после 100-часовых выдержек при температуре 1100 С. о

Результаты испытаний приведены в табл.4.

Изменение веса образ" цов (гр/м ) за 100 ч при температуре 1100 С

119

91

138

158

127

121

Изменение веса образцов (гр/м ) за 100 ч при температуре 1100 С чием в его составе активных редкоземельных элементов из группы нео дим, лантан.

Предлагаемый сплав по удельному весу легче известного сплава на 123,,6849! 3

Редактор С.Титова

Техред Л.Олийнык

Корректор В. Гирняк

Заказ 4352 Тираж 488 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС(. Р

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 что в сочетании с повыпенными характеристиками (окалиностойкость и жаро" прочность) имеет весьма важное значение и позволяет применить этот сплав в новых конструкциях ГТД для авиационной техники.