Жаропрочный сплав на основе никеля

 

ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий хром, молибден, вольфр'ам, титан, алюминий, кобальт, бор, цирконий, церий и иттрий, о тличающийся тем, что, с целью повьшения длительной прочности и коррозионной стойкости при повьшен-ных температурах,-он дополнительносодержит ниобий,тантал и барий при следующем соотношении коьтонентов, мае.%:Хром15-17Молибден1,5-3 ;Вольфрам. 3,5-5Титан5-6Алюминий2,5-3,5Кобальт12-16Бор0,02-0>&,05Цирконий0,01-0,3Ц€рий0,02-0,1• Иттрий0,05-0,3Ниобий0,5-2,5Тантал0,05-1,5Барий0,01-0,3НикельОстальное§^00О;о ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„809902

А (51)4 С 22 С 19 05

gag(II!I,).М н .а " . 1Ь г . с ",. ОБ 1Щ:,. -.Р А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

CO

С0

4:)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГПФ (21) 2803299/22-02 (22) 06.06.79 (46) 23.12.86. Ьюл. У 47 (71) Запорошский машиностроительный институт им. В.Я.Чубаря (72) С.Б.Беликов, О.Г.Жирицкий, А.Д.Коваль, Г.А.Краснова, Г.Ф.Мяльница, Ь.С.Натапов, Е.Л.Санчугов, И.И.Шопов и В.М.Панкратов (53) 669.24-018.821(088.8) (54)(57) ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ

НИКЕЛЯ, содершащий хром, молибден, вольфрам, титан, алюминий, кобальт, бор, цирконий, церий и иттрий, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения длительной прочности и коррозионной стойкости при повышенных температурах, он дополнительно содержит ниобий, тантал и барий при следующем соотношении компонентов мас.7:

Хром 15-17

Молибден 1,5-3

Вольфрам . 3 5-5

Титан 5-6

Алюминий 2,5-3,5

Кобальт 12-16

Бор 0,02-0;05

Цирконий 0,01-0,3

Церий 0,02-0, 1

Иттрий 0 05-0,3

Ниобий 0 5-2,5

Тантал 0 05 1э5

Барий 0,01-0,3

Никель Остальное

809902

0,02-0,05

0,01-0,3

0,02-0,1

0,05-0,3

0,5-2,5

0,05-1,5

0,01-0,3

Вор

Цирконий

Церий

Иттрий

Ниобий

Тантал

Ьарий

Примеси углерод кремний марганец никель

f0

0,05"0,1

0,01-0,6

0,01-0,5 остальное

15-17

1,5-3,0

3, 5 -5, О

5,0-6,0

2,5-3 5

12,0-16,0

Изобретение относится к металлургии сплавов, в частности к жаропрочным литейным сплавам на основе никеля.

Широко известны в металлургии деформируемые и литейные сплавы, содержащие в качестве основы никель, . а также хром, молибден, титан,алюI миний, вольфрам и кобальт,, служащие для изготовления многих деталей газовых турбин реактивной авиации, в судовых газотурбинных установках стационарных газовых турбинах.

Наиболее близким по химическому составу является сплав на основе никеля, используемый для изготовления деталей ГТД, который содержит ингредиенты,в следующих количествах, мас.Х:

Хром 15-17

Молибден 3,5-4,5

Вольфрам 4,6-6,0

Титан 2,5-3„0 .Алюминий 2,4-3,0

Кобальт 4,0-6,0

Бор 0,01-0,02

Цирконий 0,3-0,5

Иттрий 0,1-0,5

Церий 0,03-0,5

Примеси углерод 0,05-0,12 кремний 0,01-0,6 марганец 0,01-0,6 никель остальное

Этот сплав имеет кристаллическую структуру и свойства приведенные в табл. 1.

Известный сплав имеет недостаточнр высокую длительную прочность и неудовлетворительную корроэионную стойкость, особенно при применении топлива, содержащего серу.

Целью изобретения является повышение длительной прочности и коррозионной стойкости при повышенных температурах. Цель достигается тем, что предлагается дополнительно ввести йиобий1 тантал и барий, увеличить содержание кобальта, титана, уменьшить содержание молибдена.

Предлагаемый сплав имеет следу ющий состав,. мас.Х:

Хром . Молибден

Вольфрам

Титан

Алюминий

Кобальт

Повышение содержания титана и уменьшение содержания молибдена позволяет повысить коррозионную стой кость при 870-950 С .

Повышенное содержание титана способствует также увеличению длительной прочности, причем отношение

Ti/Al для достижения этих показателей должно быть в пределах 1,52,5, в связи с этим снижено содержание алюминия для сохранения суммы (Ti + Al) 715 9в5Х °

Для стабилизации характеристик длительной прочности, увеличения растворимости алюминия и титана значительно увеличено содержание кобальта. Ниобий и тантал введены для уве-. личения длительной прочности, ниобий н тантал участвуют в обраэовании упрочняющей фазы, тем самым повышал длительную прочность. Введение бария способствует иэмельчению частиц упрочняющей фазы, препятствует ее росту, повышая тем самым жаропрочность, Для получения сплава были подготовлены три смеси ингредиентов, содержащие кажпая, мас.Х: хром 16,0; молибден 2,25; вольфрам 4,25; титан

5,5; алюминий 3,0; кобальт 14,0; цирконий О, 15; церий 0,06; иттрий

О, 17, отличающиеся друг от друга содержанием ниобия, тантала и бария, равным в каждой смеси последовательно, мас.Х: 0 5; 1 5; 2 5; 0 05;

0,77; 1,5; 0,01; О, 15; 0,3 (соответственно с последовательностью перечисления), а также содержанием никеля, составляющим дополнительную до 100Х часть в каждой смеси.

Содержание таких элементов как бор, барий, цирконий, церий и иттрий указано по расчетному количеству.

Величина угара принята равной 50Х.

809902

Каждая смесь была выплавлена отдельно в опытно-производственных условиях

Полученные сплавы имели характеристики длительной прочности, приведенные в табл. 2. I

Основные свойства предлагаемого

:сплава представлены в табл. 3.

Таблица 1

Свойства

Температура испытания, С

800 900

20 )

950

Твердость й„,мм 3,5-3,8

Предел прочности, кг/мм и

80-85

Предел текучести, кг/мм

65-70

14-15

21-23

41-43

950 С, испытания 40 ч, топливо с 1X S впрыск (Na SO + NaC1),привес 0,035, 0,037 г/см

Жаростойкость

Таблица2.Время до разрушения, ВаРий. (b = 16 кг/мм, 950 С) Ниобий- тантал

0,5

0 05

0,01

106

154

1 5

0,77

0,15

290

0,3

140

ТаблицаЗ

Свойства

Температура испытаний, С

) ((20 800

950

Твердость (д -,),мм

;Предел прочности, :кг/мм:

Зэ 5 "3 в.7

92-97

Длительная прочность, (Г 100 ч), кг/мм

Как видно из таблицы, коррозионная стойкость и длительная прочность превышают те же величины у известного сплава. Это позволяет увеличить долговечность лопатки газотурбинного двигателя в 1,7-2,2 раза. Возможность исправления литых лопаток путем холодной деформации в штампах и свар :r ных соединениях позволяет повысить ,коэффициент выхода годных - отливок .в 2-2,3 раза.,:.

809902

Продолкение табл 3.

Температура испытаний, С

Свойства

Предел текучести, кг/мм 75-78

16-18

44-46 24-26

Жаростойкость

П р и м е ч а н и е. Данные по жаростойкости. приведены в результате сравнительных испытаний известного и предлагаемого сплавов.

Составитель В.Яковлева

Редактор О.Кузнецова Техред М.Ходанич КорректорИ М „а

Заказ 697ИЗ Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Длительная прочность (, Т 100 ч), кг/мм

20 800 900 950

Испытания 40 ч при 950 С,топливо с fX

S, впрыск (Яа 80 + NaCl), привес

0,013-0, 019 г/см з