Сплав на основе никеля

 

Изобретение относится к металлургии жаропрочных гомогенных свариваемых листовых сплавов на никелевой основе с низким температурным коэффициентом линейного расширения и может быть использовано в качестве материала для изготовления деталей газотурбинных двигателей с рабочей температурой до 1000°С, а также как материал обшивки летательных аппаратов. Цель - повышение жаропрочности, свариваемости и снижение величины коэффициента линейного расширения. Сплав содержит, мас.%: углерод 0,005-0,05; хром 10-20; вольфрам 0,5-8,0; молибден 13-20; ниобий 0,2-1,0; церий 0,001-0,01; иттрий 0,002-0,01; магний 0,003-0,07; никель остальное. Сплав обладает следующими свойствами при 20°С σ_в=76-90 кгс/мм², σ_0,2=37-40 кгс/мм², σ = 70-75%; при 1000°С σ_в=17-20 кгс/мм², σ_0,2=10-12 кгс/мм², σ = 40,0-45,0%; предел статической длительной прочности при 1000°С σ₁₀₀± 3,0-3,5 кгс/мм² критическая скорость деформации в сварном шве 5,0-7,2 мм/мин. Величина температурного коэффициента линейного расширения в интервале 20-800°С (13,5-14,0)·10⁶ 1/°С. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии жаропрочных гомогенных свариваемых листовых сплавов на никелевой основе с низким температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) и может быть использовано в качестве материала для изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД) с рабочей температурой до 1000^оС, а также как материал обшивки летательных аппаратов. Целью изобретения является повышение жаропрочности, свариваемости и снижение величины коэффициента линейного расширения. Введение в предложенный сплав ниобия ведет к образованию монокарбидов ниобия (NbC) вместо Ме₂₃С₆ и Ме₆С в известном сплаве, что повышает пластичность, в том числе и технологическую. В структуре предложенного сплава отсутствуют выделения топологических плотноупакованных фаз (ТПФ). Это также способствует улучшению пластичности. Церий и иттрий за счет снижения дефектности границ зерен увеличивают длительную прочность сплава. Кроме того, содержание этих элементов в указанных пределах не приводит к образованию на границах зерен эвтектик при технологических нагревах, что способствует повышению свариваемости. Холоднокатаный лист предложенного сплава толщиной 1-2 мм изготовляют в лабораторных условиях. Металл выплавляют в вакуумной индукционной печи ВИАМ - 16-35 и разливают в 10-килограммовые слитки. Поверхность слитков подвергают механической обдирке, от них отрезают донную и прибыльную части. Затем слитки нагревают до 1170^оС и куют на сутунку 30х150х200 мм с осадкой по высоте на ковочном прессе мощностью 800 тс. Кованые сутунки подвергают горячей прокатке на лист δ = 2-3 мм на стане ДУО-800. Температура нагрева под прокатку 1160^оС. Горячекатаные листы отжигают при 1170^оС и подвергают щелочно-кислотному травлению, а затем холодной прокатке на лист 1,5-2 мм на стане Кварто-800. Холоднокатаные листы закаливают при 1170^оС, выдержка 10-15 мин, охлаждение на воздухе. В табл. 1 приведены химические составы различных плавок предложенного сплава, в табл. 2 - соответствующие им значения ТКЛР, механические и технологические свойства. Коэффициент α определяют на кварцевом дилатометре модели Z - 756/80 фирмы "Липсайс" по стандартной методике СТП 1.599. 4/8-79, предусматривающей нагрев-охлаждение испытуемого образца со скоростью 5 К/мин. Запись удлинения испытуемого образца проводят с усилением сигнала в 1000 крат. Стойкость против образования горячих трещин в шве определяют по результатам испытания образцов 40х40, выполненных АДС без присадки, и оценивают критической скоростью деформации V_кр, при которой в шве образуются трещины. Как видно из табл. 2, предложенный сплав обладает по сравнению с известным более высоким уровнем кратковременной и длительной прочности, а также более высокой технологичностью при сварке (σ_{100предл}¹⁰⁰⁰ больше на 30-40%, σ_{Впредел.}¹⁰⁰⁰ 10-25%, V_{кр.предл}, больше на 20-45%). Низкий уровень ТКЛР предложенного сплава обеспечивает ему применение в качестве листового материала в деталях ГТД с целью снижения термических напряжений в местах сопряжения разнородных деталей, уменьшения компенсационных зазоров и повышения надежности работы изделия и КПД двигателя.

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, вольфрам, молибден, магний, иттрий, отличающийся тем, что, с целью повышения жаропрочности, свариваемости и снижения величины коэффициента линейного расширения, он дополнительно содержит ниобий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,005 - 0,05 Хром 10 - 20 Вольфрам 0,5 - 8,0 Молибден 13 - 20 Ниобий 0,2 - 1,0 Церий 0,001 - 0,01 Иттрий 0,002 - 0,01 Магний 0,003 - 0,07
Никель Остальное