Жаростойкий сплав на основе никеля

 

ЖАРОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ; НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, ;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

- (19) (И) (g1)5 С 22 С 19/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,01-0,1

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 33) 2478/22-02 (22) 29.06.81 (46) 30.10.90. Бюл. У 40

1 (72) М.Я. Львовский, А.А. Тузов, Л. В. Шумаева, P. И. Тимошкина,.

С.А.Моисеев, А.М. Иринин, Л.И. Сорокин,, Б.И.Чирков, М.Н; Козлова, И.Н.Мелькумов и Л.С.Булавина (53) 669;24-018. 821 (088. 8) (56) Справочник по авиационным материалам, т. III. — M. Машиностроение, 1965.

I.Irou and Steel Lust Iap, 1974, 60, 1(11, 647 (PRtKT, 1975, 11И698).

r (54)(57) ЖАРОСТОЙКИЙ СПЛАВ HA ОСНОВЕ

НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, ° Изобретение относится к металлургии, а именно к области жаропрочных ! сплавов на никелевой основе, и может быть использовано в конструкции газо-. турбинных двигателей, работающих до

1000 С.

В конструкции газотурбинных двигателей имеется ряд деталей, работающих в условиях многократных теплосмен и резких перепадов температуры, которые неизбежно приводят к деформации.

Отсутствие у материала достаточного запаса пластичности может привести к преждевременному разрушению.

Поэтому для подобных деталей применяют высокопластнчные нестареющие сплавы, представляющие собой твердый раствор, не содержащий упрочняющих фаз. Наиболее жаропрочным из сплавов

2 кобальт и вольфрам, о т л и ч.а юшийся тем, что, с целью повыше- . ния жаростойкости, технологической пластичности и термоусталости, он дополнительно содержит алюминий и элемент, выбранный из группы лантан, неодим при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,02-0,1

Хром 20-25

Кобальт 25-32

Вольфрам .10-16

Алюминий 0,2-0,7

Элемент, выбранный из группы лантан, неодим

Никель этого типа является сплав ЭИ868,содержащий 24,5Х хрома и 14,5Х вольфрама. Сплав ЭИ 868 имеет 100-часовую прочность при 800 С вЂ” 11 кг/мм, а при 900 С - 5,2 кг/мм й

Наиболее близким по технической, сущности является жаростойкий сплав на основе никеля, содержащий, мас.Х:

Хром 16

Ко балы 30

Вольфрам 20

Углерод до 0,1

Никель Остальное

Известный материал обладает недостаточно высокими характеристиками жаростойкости, технологической плас тичности и термоусталости.

1072501

Таблица I

Химический состав, мас,7.

Сплав

Со V A1 С Nd La

Ni Cr

ПредлагаеMbN

Осталь- 20 ное

25 10 0,2 0,02

0,01

30 16 0 5

25 12 0 7

32 14 0,4

27 . 16 0,6

30 13 0,3

30 20

23

23

То же и

1l

tl !

Ост аль0,1

0 05

0,07

0,1

0,05

До 0,1

0,01

0,1

0 05

0 05

Известный ное

Целью изобретения является повышение жаростойкости, технологической пластичности и термоусталости.

Для достижения цели жаростоикин 5 сплав, содержащий углерод, хром, кобальт и вольфрам, дополнительно содержит алюминий и элемент, выбранный из группы лантан, неодим, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,02-0,1

Хром 20-25

Кобальт 25-32

Вольфрам 10-16

Алюминий 0,2-0,7

Элемент, выбранный из группы неодим лантан 0,01-0,1

Никель Остальное

В предлагаемом сплаве кобальт и вольфрам упрочняют твердый раствор ,при высоких температурах..Хром также: упрочняет твердый раствор, но одновременна этот элемент увеличивает окалиностойкость. Еще большому уве- 25

Ф личению окалиностойкости способствует введение малых добавок редкоземельных элементов неодима или лантана.

Было выплавлено несколько плавок предлагаемого состава (табл.I).Âûïлавка производилась в вакуумной индукционной печи емкостью 50 кг с разливкой в слитки 16-17 кг.

Слитки ковались на сутунки,которые прокатывались на лист толщиной

1 5 мм. Листовые заготовки подвергались термической обработке, которая заключалась в нагреве при температуре 1180 С в течение 8-10 мин с пос ледующим охлаждением на воздухе.

Испытания на термоусталасть осуществляли следующим образом.

Образец в виде пластины шириной

20 мм и длиной 185 мм имеет на конце надрез радиусом 0,1 мм. Надрезанный конец автоматически подвергается попеременному нагреву до заданной температуры и охлаждению в воде до появления трещины от надреза длиной

0,5 мм.

Критерием термоусталости служило количество циклов нагрев — охлаждение до появления- трещины указанной длины.

Сравнивались сплавы, имеющие в своем составе неодим или лантан с воспроизведенным японским сплавом.

Испытания велись по термическому циклу 20-900-20 С. Результаты испытаний представлены в табл.2.

В табл.2 представлены результаты испытаний по термоусталости и указаны следующие свойства: жапропрочность, жаростойкость и ударная вязкость.Как видно из этой таблицы, предложенный сплав по комплексу свойств превышает известный, а именно по сопротивлению термоусталости на 40-50Х, по жаростойкости в 2 раза, по ударной вяз- кости более чем в 1,6 раза при температуре 1000-1150 С.

Таким образом предлагаемый сплав по комплексу свойств позволяет повысить надежность и ресурс изделий новых и перспективных ГТД более чем в 1,5 раза.

Таблица 2

1072501 ударная вязкость, кгм/см й

Сплав жаростойкость жаропрочность при 1000

1.000

I 1 5О

1050

II0Oo по привесу г/и ч

6 у кг/мм л

Предлагаемый

Известный

3,5 290 0,820

14

17

Текред ЛОлийнык

;Редактор С. Титова ю

Корректор >-Гирняк Заказ 4352 Тираж 491 Подписное

-ВНИИПИ Государственного-комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ, СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Кол-во теплосмен

20-900

-20 С

89

86

104

92

3,5

3,5

4,0

4,0

3,5

4,0!

51

54

156

0,385

0,350

0,375

0,345

0,368

0,370

13

Т2.

14

18

26 !

23

28

29

33

28

3I

ЗО

20

24