Литейный сплав на основе никеля

 

(19)RU(11)1233514(13)C(51)  МПК ⁶    _C22C19/05Статус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина: учтена за 19 год с 02.09.2002 по 01.09.2003

(54) ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сплавов на основе никеля, применяемых для наплавки деталей, работающих на истирание в условиях высоких температур (≈950^оС) при значительных циклических нагрузках, например лопаток газотурбинных двигателей и штампов горячего выдавливания заготовок из труднодеформируемых сталей и сплавов. Цель изобретения повышение износостойкости в условиях высокотемпературной фреттинг-коррозии. Достижение цели изобретения иллюстрируется примерами, приведенными в табл.1, 2. Цель изобретения достигается уменьшением содержания в сплаве хрома, молибдена и вольфрама, повышением содержания алюминия и дополнительным введением в состава сплава ниобия, кобальта, циркония и церия. Легирование ниобием сплава на основе никеля способствует измельчению зерна, повышению стойкости наплавленного металла против образования горячих трещин при сварке, жаропрочности, горячей твердости, износостойкости и термической стойкости за счет упрочнения границ зерен, образования интерметаллидных и карбидных мелкодисперсных фаз. Легирование кобальтом повышает жаропрочность и пластичность за счет частичного замещения никеля кобальтом в упрочняющей интерметаллидной фазе (Ni, Co)₃ (Al, Ti). Введение циркония и церия способствует измельчению зерна, улучшению свариваемости, связыванию легкоплавких соединений в более тугоплавкие, повышению чистоты границ зерен, замедлению стока дислокаций, повышает жаропрочность сплава. Увеличение содержания алюминия приводит к повышению жаропрочности, жаростойкости и термической стабильности, связанной с увеличением количества выделяемой при термообработке мелкодисперсной упрочняющей интерметаллидной фазы. Пониженное содержание вольфрама, молибдена и хрома способствует повышению стойкости наплавленного металла к образованию горячих трещин, исходной и горячей твердости, увеличивает термическую стойкость и стойкость против высокотемпературной фреттинг-коррозии. Сумму комплексного легирования предлагаемого литейного износостойкого сплава на основе никеля для наплавки ограничивают по соотношению:
(W + Mo + Nb + 2/3Cr) ≅ (17,5-20,5%)
Сплав выполняли из чистых шихтовых материалов индукционным способом в вакууме с последующей вакуумной разливкой. Заливку осуществляли в керамические формы, полученные по выплавляемым моделям. Из заготовок готовили образцы для механических и технологических испытаний и для наплавки контактных площадок лопаток турбины и рабочих ручьев штампов горячего выдавливания. Наплавку сплава на контактные площадки лопаток турбины осуществляли механизированной аргоно-дуговой сваркой в импульсном режиме. Наплавку рабочих ручьев гравюры штампов выдавливания выполняли на подогретые термически обработанные штампы литыми прутками в два слоя ручной аргонодуговой сваркой. Наплавленные штампы отпускали при Т 550^оС в течение 1 ч. Образцы для испытания на износ и определение коэффициента трения изготовляли с двухслойной наплавкой на сплав ЖС6У известным сплавом ВЖ Л2 и предлагаемым сплавом. Испытания на изнашивание выполняли на образцах в соответствии с ГОСТ 23.211.80 с определением коэффициента трения при 20 и 900^оС. Количественную оценку стойкости наплавочных сплавов против образования горячих трещин при аргоно-дуговой сварке проводили по методике ИМЕТ-ЦНИИЧМ с расчетом и определением критической скорости деформации А_кр. Испытание на износ и А_кр выполняли на образцах после литья без термообработки. Микротвердость двухслойных наплавок известным и предлагаемым сплавами на образцы из сплава ЖС6У определяли на установке ИМАШ-9 в вакууме при 20 и 950^оС. Образцы для определения микротвердости подвергались термообработке при Т 950 ± 10^оС в течение 2 ч в защитной среде аргоне. Из таблиц следует, что наплавленный металл предлагаемым сплавом на основе никеля на сплава ЖС6У превосходит по износостойкости, коэффициенту трения, микротвердости и критической скорости деформации известный износостойкий сплав, наплавленный на сплав ЖС6У. Экономический эффект может быть получен при использовании предлагаемого сплава для наплавки контактных площадок лопаток турбины газотурбинных двигателей, работающих на изнашивание в условиях высокотемпературной фреттинг-корро- зии при 975^оС за счет увеличения износостойкости с малым быстроустанавливающимся коэффициентом трения, а также в повышении технологичности наплавленного металла. При использовании предлагаемого сплава для наплавки рабочих ручьев гравюры штампов горячего выдавливания заготовок из труднодеформируемых сталей и сплавов за счет увеличения износостойкости с малым коэффициентом трения и срока службы штампов.

Формула изобретения

ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, молибден, вольфрам, титан, алюминий, железо и бор, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости в условиях высокотемпературной фреттинг-коррозии, он дополнительно содержит ниобий, кобальт, цирконий и церий при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,09 0,15
Хром 9,0 10,5
Молибден 5,0 6,0
Вольфрам 1,5 2,0
Титан 2,3 3,0
Алюминий 3,2 4,0
Железо 2,0 3,0
Бор 0,001 0,05
Ниобий 4,5 5,3
Кобальт 7,5 11,5
Цирконий 0,04 0,055
Церий 0,005 0,01
Никель Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.09.2003

Извещение опубликовано: 10.07.2008        БИ: 19/2008

---