Жаропрочный сплав на никелевой основе
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на никелевой основе. Задачей изобретения является повышение жаропрочности и жаростойкости сплава при температурах более 900oС. Сплав содержит следующие компоненты в мас.%: хром 3,8-4,7, кобальт 7,5-8,8, молибден 1,5-2,5, вольфрам 11,7-12,8, титан 1,2-1,8, алюминий 5,5-6,6, углерод 0,13-0,20, бор 0,01-0,02 церий 0,01-0,02, ниобий 0,8-1,4, рений 0,61-0,9, гафний 0,3-0,6, тантал 2,1-2,9, цирконий 0,013-0,3, неодим 0,013-0,02, никель - остальное. 3 табл..
Изобретение относится к металлургии, к никелевым жаропрочным сплавам.
Известны жаропрочные сплавы на никелевой основе, содержащие хром, алюминий, титан, молибден и вольфрам и др. Обладая высокими технологическими свойствами, они имеют недостаточно высокую сточасовую жаропрочность в интервале температур 1000-1100oС [1] Все известные сплавы имеют предел сточасовой длительной прочности при 1000oС не более 160-180 МПа, а при 1050oС 80-90 МПа. Наиболее близким аналогом заявляемого сплава является известный жаропрочный сплав ЖС6-К. Сплав ЖС6-К имеет следующий химический состав, мас. Никель основа Хром 9,5-12,0 Кобальт 4,0-5,0 Молибден 3,5-4,8 Вольфрам 4,5-5,5 Титан 2,5-3,2 Алюминий 5,0-6,0 Углерод 0,13-0,20 Церий 0,015Марганец 0,4
Кремний 0,4
Железо 2,0
Сера 0,015
Бор 0,02
Фосфор 0,015
Сплав ЖС6-К имеет предел сточасовой длительной прочности при 1000oС - 150-160 МПа, а при 1050oС 70-80 МПа [2]
Вышеприведенные жаропрочные свойства обеспечиваются только в результате термической обработки, что значительно усложняет технологический процесс изготовления отливок и повышает их себестоимость. Вместе с тем эти жаропрочные свойства сплава уже не удовлетворяют современным условиям эксплуатации турбинных двигателей, в связи с значительным увеличением их ресурса и повышением рабочей температуры. Цель изобретения повышение жаропрочности и жаростойкости известного сплава при температурах выше 900oС. Цель достигается тем, что в сплав УГАТУ-1, содержащий вольфрам, хром, кобальт, молибден, титан, алюминий, углерод, бор введены ниобий, тантал, рений, гафний, цирконий, ниодим при следующем соотношении компонентов, мас. Никель основа
Вольфрам 11,7-12,8
Кобальт 7,5-8,8
Алюминий 5,5-6,6
Хром 3,8-4,7
Тантал 2,1-2,9
Молибден 1,5-2,5
Титан 1,2-1,8
Ниобий 0,8-1,4
Рений 0,61-0,90
Гафний 0,03-0,60
Цирконий 0,013-0,3
Церий 0,010-0,020
Неодим 0,013-0,02
Бор 0,01-0,02
Углерод 0,13-0,20
Железо 0,4
Кремний 0,2
Марганец 0,2
Сера 0,005
Фосфор 0,005
Ограничение примесей в сплаве вызывается отрицательным влиянием их на жаропрочность и жаростойкость. Вместе с тем полное исключение их невозможно, так как они присутствуют в шихтовых материалах сплавах. Сплав УГАТУ-1 готовился в вакуумных индукционных печах с электрокорундовым тигелем емкостью 15 кг при глубине вакуума 0,133 ГПа и при натекании 510-4 м/с. В качестве исходных шихтовых материалов для выплавки сплава применялись:
никель электролитический марки НО ГОСТ 849-70
хром марки ХО ГОСТ 5905-67
молибден металлический в штабиках ТУ 48-19-73-73
вольфрам металлический в штабиках ТУ 48-19-76-73
кобальт марки КТ ТУ 123-78
алюминий марки А99 ГОСТ 11069-64
тантал слитки ТУ 95-205-73
титан марки В1-00 ОСТ 1.90013-71
рений металлический марки Ре-2 РЭТУ 88-59
порошок циркониевый ПЦП-100 ТУ 14-8-88-73
церий С-Э1 ТУ48-4-227-72
ниобий в штабиках марки НБШОО ГОСТ 16100-70
гафний ГФМТ ТУ 48-4-203-72
бор в виде 10% лигатуры никельбор марки НБ1 ТУ 1425-3-71
углерод электродный графитовый бой, молотый с размером зерна 2-3 мм. неодим марки НМ-1 РЭТУ 1097-63
Химический состав исследованных сплавов приведен в табл. 1. Испытывались точнолитые образцы без последующей механической обработки. Форма и размеры образцов для испытаний на разрыв при комнатной и повышенных температурах и длительную прочность соответствовали ГОСТ 1497-61 и ГОСТ 10145-63 (L=25 мм, d=5 мм). Образцы для удаления ударной вязкости соответствовали ГОСТ 9454-60 (сечение 1010 мм2, L=55 мм, сечение расчетной части 810 мм2). Исследование жаростойкости сплавов проводилось на плоских образцах с отшлифованными поверхностями. Степень жаростойкости определялась при температуре 1050oС в течение 100 ч с точностью 1,2510 кг. Результаты испытаний приведены в табл. 2 (испытания проводились на образцах без термической обработки). Механические свойства сплава ЖС6-К приведены для сравнения в табл.3. Средние значения пределов сточасовой длительной прочности сплавов УГАТУ-1 и ЖС6-К составляют соответственно при 1000oС 23,3 и 15-16 МПа, при 1050oС 15,4 и 7-8 МПа. Сплав УГАТУ-1 может быть применен в литом состоянии (без термической обработки), так как в процессе охлаждения после кристаллизации он проходит цикл старения, при котором происходит почти полный распад твердого раствора. Применение сплава УГАТУ-1 в промышленности позволит значительно повысить температуру и напряжение лопаток газовых турбин и, как следствие, увеличить мощность, ресурс и т.д. газотурбинных двигателей. Литейный сплав УГАТУ-1 может быть рекомендован для изготовления сопловых венцов, цельнолитых роторов, сопловых и рабочих лопаток газовых турбин различного назначения, работающих при температурах 900-1090oС.
Формула изобретения
Кобальт 7,5 8,8
Молибден 1,5 2,5
Вольфрам 11,7 12,8
Титан 1,2 1,8
Алюминий 5,5 6,6
Углерод 0,13 0,2
Бор 0,01 0,02
Церий 0,01 0,02
Ниобий 0,8 1,4
Рений 0,61 0,9
Гафний 0,3 0,6
Тантал 2,1 2,9
Цирконий 0,013 0,3
Неодим 0,013 0,02
Никель Остальноея
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным свариваемым сплавам на Fe-Cr-Ni основе
Сплав на основе никеля // 2082805
Изобретение относится к созданию и выбору конструкционного материала для ядерных энергетических установок, в частности для оболочек ТВЭЛов, ПЭЛов, СВП, РИН и других деталей атомных реакторов с водяным, и пароводяным охлаждением
Литейный жаропрочный сплав на основе никеля // 2081931
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым для наплавки на детали, работающие в жестких условиях при высокотемпературной фреттинг-коррозиии, например, на контактные поверхности рабочих и сопловых лопаток газотурбинных двигателей
Литейный жаропрочный сплав на основе никеля // 2081930
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым для наплавки деталей, работающих на истирание в условиях высоких температур при воздействии значительных циклических и контактных нагрузок, например, лопаток газотурбинных двигателей (ГТД)
Жаропрочный сплав на основе никеля // 2078443
Литейный жаропрочный сплав на основе никеля // 2070597
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на никелевой основе, предназначенным для изготовления отливок, например, рабочих и сопловых лопаток газотурбинных двигателей с равноосной и направленной структурой
Жаропрочный сплав // 2049139
Жаропрочный сплав // 2049138
Изобретение относится к металлургии, в частности к использованию в качестве сплавов для изготовления жаропрочных реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака и др
Сплав // 2048574
Изобретение относится к составам сплавов на никелевой основе, используемых для изготовления литых зубных протезов с керамическим покрытием
Жаропрочный сплав на основе никеля // 2044095
Жаропрочный сплав на основе никеля // 2103406
Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на основе никеля
Литейный жаропрочный сплав на основе никеля // 2112069
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 сплавам на основе никеля, имеющим высокую жаропрочность
Жаропрочный сплав на основе никеля для литых деталей с направленной и монокристаллической структурой // 2114206
Изобретение относится к металлургии, в частности, к составу жаропрочного сплава на основе никеля, предназначенного для получения полуфабрикатов и деталей с направленной и монокристаллической структурой методом точного литья по выплавляемым моделям, преимущественно лопаток высокотемпературных газовых турбин авиационного, транспортного (автомобильные и судовые двигатели) и энергетического назначения (силовые агрегаты магистральных газопроводов, передвижные электростанции) и других ГТУ
Припой на никелевой основе // 2115528
Изобретение относится к припоям на никелевой основе и может найти применение при изготовлении паяных деталей и узлов авиационных и корабельных турбин, тонкостенных радиаторов и в других случаях при пайке изделий, работающих в условиях высоких температур
Жаропрочный сплав // 2119968
Изобретение относится к металлургии жаропрочных сплавов на железоникелевой основе, а именно к сварочным материалам
Изобретение относится к атомной технике, в частности к конструкционным материалам для изготовления пружинных фиксаторов топливного столба твэлов реакторов и прижимных пружин головок ТВС
Жаропрочный сплав // 2125110
Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочному сплаву, который может быть использован для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и др
Жаропрочный сплав на основе никеля // 2130088
Изобретение относится к жаропрочным сплавам на основе никеля