Сплав на основе никеля

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано при изготовлении колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей, работающих при температурах 800-900°С. Цель - повышение надежности колес турбин турбокомпрессоров при 800-900°С и снижение их массы за счет повышения характеристик жаропрочности. Сплав содержит, мас.%: хром 12,0-18,0; вольфрам 0,1-1,5; молибден 0,5-6,0; ниобий 0,1-2,0; алюминий 2,0-6,0; цирконий 0,005-0,1; РЗМ 0,001-0,15; бор 0,005-0,2; углерод 0,05-0,15; кремний 0,01-0,4; марганец 0,01-0,4; железо 0,1-7,0; азот 0,001-0,08; иттрий 0,0005-0,05; титан 0,5-3,5; никель - остальное. Сплав имеет коэффициент надежности 1,09-1,16. Масса колес турбин составляет 1,244-1,16 кг. Длительная прочность при 800°С и напряжениях 400 МПа составляет 34-110 ч, предел прочности при растяжении при 800°С 61-72 Мпа, относительное удлинение при 800°С 5,0-10,7%. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано при изготовлении колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей, работающих при температурах 800-900оС. Цель изобретения - повышение надежности колес турбин турбокомпрессоров при 800-900оС и снижение их массы за счет повышения характеристик жаропрочности. Дополнительное введение азота, иттрия и титана способствует упрочнению границ зерен и их измельчению за счет образования карбидов, карбонитридов и нитридов титана, уменьшению размеров упрочняющей I-фазы, более равномерному ее распределению в основе сплава и большей ее однородности по размеру. Кроме того, после кристаллизации сплав настолько пересыщен, что его структура имеет большое количество мелкодисперсных упрочняющих выделений I-фазы и других избыточных фаз, что позволяет использовать его без дополнительной операции термической обработки. Введение иттрия и титана способствует увеличению количества основной упрочняющей I-фазы, более равномерному ее распределению, а азота - образованию термодинамических устойчивых соединений с титаном, цирконием и алюминием, измельчающих зерно и структурные составляющие сплава и приводящих к дополнительному упрочнению сплава, что способствует повышению длительной прочности и увеличению механических свойств при температурах 800 - 900оС, т. е. увеличивают надежность колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей при их эксплуатации. Кроме того, одновременное введение азота, иттрия и титана способствует получению более тонких граней и межосных участков, способствует переходу хрома и ниобия с границ зерен в тело зерен, что улучшает структуру границ зерен, расчленяет грубые карбиды по границам зерен, локализует охрупчивающее действие отдельных выделений в межосных участках чистого ниобия и хрома, что приводит к повышению длительной прочности сплава и увеличению предела прочности и относительного удлинений при 800оС и способствует увеличению надежности сплава. П р и м е р. Исходную шихту переплавляли в вакуумной индукционной печи с основной футеровкой. При этом никель, хром, вольфрам, ниобий, армко-железо, электродный бой вводили непосредственно в завалку. После полного расплавления вводили молибден, титан, алюминий, ферросилиций, марганец, ферросилицирконий. При нагреве металла до 1550оС перед разливкой в металл вводили азотированный феррохром, лигатуру РЗМ и иттрий. Заливку металла проводили в горячие электрокорундовые формы, изготовленные методом литья по выплавляемым моделям, имеющие температуру 700-800оС. Длительную прочность определяли при 800оС на образцах диаметром 5 мм согласно ГОСТ 10145-62, механические свойства определяли на пятикратных образцах в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-73 и ГОСТ 9651-73. Плотности определяли с помощью мерной мензурки для определения объема и аналитических весов. Коэффициент надежности вычисляли по формуле Kн= , где Кн - коэффициент надежности сплава; Тизв - масса колеса турбины турбокомпрессора известного сплава; Тп - масса колеса турбины турбокомпрессора предлагаемых вариантов сплава. Составы сплавов приведены в табл.1, свойства - в табл.2. Как видно из данных табл.1 и 2, предлагаемый сплав обладает в 1,09 - 1,16 раза большей величиной коэффициента надежности сплава при повышении в 2,5 - 9 раз величины длительной прочности и более чем в 1,5 раза кратковременной прочности при 800оС.

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, преимущественно для колес турбин турбокомпрессоров, содержащий хром, вольфрам, молибден, ниобий, алюминий, цирконий, РЗМ, бор, углерод, кремний, марганец, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности колес турбин турбокомпрессоров при 800 - 900oС и снижения их массы за счет повышения характеристик жаропрочности, он дополнительно содержит азот, иттрий, титан, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хром 12,0 - 18,0 Вольфрам 0,1 - 1,5 Молибден 0,5 - 6,0 Ниобий 0,1 - 2,0 Алюминий 2,0 - 6,0
Цирконий 0,005 - 0,1
РЗМ 0,001 - 0,15
Бор 0,005 - 0,2
Углерод 0,05 - 0,15
Кремний 0,01 - 0,4
Марганец 0,01 - 0,4
Железо 0,1 - 7,0
Азот 0,001 - 0,08
Иттрий 0,0005 - 0,05
Титан 0,5 - 3,5
Никель Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано при изготовлении колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей

Изобретение относится к сплавам на никелевой основе, предназначенным для изготовления свариваемых деталей и конструкций, работающих при повышенных температурах в специальных средах

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, обладающим эффектом памяти формы и сверхупругостью, которые могут быть использованы в качестве рабочих элементов термои магниточувствительных регулирующих устройств

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения аккумуляторов водорода с последующим применением в водородной энергетике, химической и металлургической промышленности, приборостроении, на транспорте и т.д

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу композиционного материала для нанесения защитных покрытий на трущиеся детали химического и нефтяного оборудования

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковому материалу, используемому для нанесения защитных покрытий на поршневые кольца
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

Изобретение относится к металлургии ,в частности, к разработке жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу порошка сплава на основе никеля для пламенного напыления

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам на основе никеля, применяемым в качестве сварного материала и присадочной проволоки при сварке изделий из чугуна

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым для наплавки на детали, работающие в жестких условиях при высокотемпературной фреттинг-коррозии и сульфидной коррозии, например на контактные поверхности рабочих и сопловых лопаток стационарных газовых турбин газотурбинных установок (ГТУ)

Изобретение относится к составу коррозионностойких сплавов на основе никеля общей формулой NiaMobXcYdZe, где a - более 73, но менее 77 ат.% никеля, b - более 18, но менее 23 ат.% молибдена, x - по крайней мере один элемент замещения, выбранный из группы, включающей хром, кобальт, железо, марганец и вольфрам с содержанием c любого одного такого элемента, составляющим не более 5 ат.%, и суммарным содержанием c по меньшей мере 2 ат.%, y - по крайней мере один элемент замещения, выбранный из группы, содержащей алюминий, медь, кремний, титан, ванадий и цирконий с содержанием d любого одного такого элемента, не превышающим 1 ат.%, по крайней мере один элемент внедрения, выбранный из группы, содержащей бор, углерод, азот, кислород, фосфор и серу с содержанием e любого одного такого элемента, не превышающим 0,1 ат.%, при этом сумма c + d составляет от 2,5 до 7,5 ат.%
Изобретение относится к области металлургии, а именно, к области получения сплавов на основе никеля, и может быть использовано при изготовлении тонкого проката для дожигания выхлопных газов

Изобретение относится к металлургии, конкретно к разработке высокопрочных инварных сплавов с минимальным значением температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) ниже 2,510-6 K-1

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении монокристаллических изделий из жаропрочных сплавов заданной кристаллографической ориентации, например лопаток ГТД и ГТУ

Изобретение относится к материалам с памятью формы с модифицированной поверхностью, которые могут быть использованы в качестве имплантатов в медицине, в качестве элементов и изделий, работающих в агрессивных средах и т

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам, предназначенным для изготовления деталей и узлов, обладающих высоким уровнем износостойкости и антифрикционных свойств и применяемых в авиационной промышленности
Наверх