Сплав на основе никеля

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам на основе никеля, используемых для изготовления высокожаропрочных деталей методом точного литья с направленной и монокристальной структурой. Сплав содержит, мас.%: 0,04 - 0,20 C; 3,0 - 8,0 Cr; 5,0 - 15,0 Co; 8,0 - 14,0 W; 0,5 - 2,0 Mo; 0,5 - 5,0 Nb; 4,5 - 7,0 Al; 0,01 - 0,1 B; 0,002 - 0,1 Ce; 0,002 - 0,05 Y; 0,001 - 0,2 La; 0,5 - 3,0 Re; 0,001 - 0,03 Se; остальное Ni, при выполнении условия: W + Mo + Re = 13 - 17, Al + Nb = 7,5 - 10, и может содержать 0,3 - 0,5 мас.% V. Сплав обеспечивает свариваемость на толщину до 5 мм без образования трещин. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно сплавов на основе никеля, используемых для изготовления высокожаропрочных деталей методом точного литья с направленной и монокристальной структурой. Целью изобретения является обеспечение свариваемости сплава на толщину до 5 мм и повышение его жаропрочности. Эта цель достигается тем, что сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, ниобий, алюминий, бор, церий, иттрий, лантан, дополнительно содержит рений и скандий, при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,04-0,20 Хром 3,0-8,0 Кобальт 5,0-15,0 Вольфрам 8,0-14,0 Молибден 0,5-2,0 Ниобий 0,5-5,0 Алюминий 4,5-7,0 Бор 0,01-0,1 Церий 0,002-0,1 Иттрий 0,002-0,05
Лантан 0,001-0,2
Рений 0,5-3,0
Скандий 0,001-0,03
Никель Остальное, при выполнении условия: W + Mo + Re 13-17, а Al + Nb 7,5-10. При этом с целью дальнейшего повышения жаропрочности сплав дополнительно содержит 0,3-0,5 мас. ванадия. Присутствие Sc в углеродсодержащем сплаве, в указанном количестве, измельчает карбидные частицы и округляет их, тем самым улучшая структуру по границам карбид-матрица. При этом, сочетание скандия с рением при данном соотношении других компонентов и соблюдении условия: W + Mo + Re 13-17 мас. и Al + Nb 7,5-10 мас. приводит к новому качеству сплава его способности свариваться без образования трещин на толщину до 5 мм и производить подварку технологических знаковых отверстий в охлаждаемых лопатках, как основным материалом, так и известной присадкой ЭК-22М (близкой по составу к сплаву), при одновременном повышении жаропрочности. П р и м е р. Исследуемый состав сплава выплавлялся в вакуумно-индукционных установках при разряжении 10^-2-10^-3 мм рт.ст. по существующей технологии для сплава прототипа. Переплав осуществлялся в установках для направленной кристаллизации, с охлаждаемым кристаллизатором и жидкометаллическим охлаждением. Состав сплавов и величины жаропрочности сплавов с направленной структурой по времени до разрушения приведены соответственно в табл.1 и 2 (свойства сплава с монокристальной структурой в направлении <001> практически идентичны приведенным). В процессе исследования образцов после подварки на них не было обнаружено трещин, как в сварном шве, так и на границе сварной шов основой материал. Установлено, что заявляемый сплав сваривается на толщину до 5 мм, что позволяет производить подварку литейных дефектов, заварку технологических знаковых отверстий, соединять отливки сечением до 5 мм и производить сварку полок лопаток; тогда как другие литейные высоколегированные никелевые сплавы, в том числе и прототип, подварке не подлежат. Предлагаемый сплав в сечениях до 5 мм обладает удовлетворительной стойкостью против образования горячих трещин, критическая скорость деформации составляет 2-2,5 мм/мин. Заявляемый сплав обладает хорошими технологическими свойствами. Сплав экономно легирован рением и не содержит дефицитный и дорогой элемент тантал. Поэтому стоимость такого сплава, в сравнении с другими рений-танталсодержащими сплавами, будет существенно ниже. Использование сплава обеспечивает расширение номенклатуры изделий из литейных жаропрочных никелевых сплавов, в частности, возможности отливки деталей соплового аппарата (лопаток), отливки створок ГТД, повышения выхода годного за счет возможности подварки дефектов, а также упрощение технологии изготовления лопаток ГТД в результате возможности заварки технологических знаковых отверстий и за счет этого устранения операции пайки.

Формула изобретения

1. СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, преимущественно с направленной структурой, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, ниобий, алюминий, бор, церий, иттрий, лантан, отличающийся тем, что, с целью обеспечения свариваемости сплава на толщину до 5 мм и повышения жаропрочности, он дополнительно содержит рений и скандий при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,04 0,20
Хром 3,0 8,0
Кобальт 5,0 15,0
Вольфрам 8,0 14,0
Молибден 0,5 2,0
Ниобий 0,5 5,0
Алюминий 4,5 7,0
Бор 0,01 0,1
Церий 0,002 0,1
Иттрий 0,002 0,05
Лантан 0,001 0,2
Рений 0,5 3,0
Скандий 0,001 0,03
Никель Остальное
при выполнении условия
W+Mo+Re=13-17,
а Al+Nb=7,5-10. 2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения жаропрочности, он дополнительно содержит 0,3 0,5 мас. ванадия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

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

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---