Жаропрочный сплав на основе никеля

 

ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий хром, кобальт. вольфрам, молибден, алюминий, титан, бор, церий, отличающийся тем,что, с целью повышения пластич-. ности и коррозионной стойкости при температурах 800-950 0, он дополнительно содержит ниобий, кальций, цирконий при следующем соотношении компонентов , мас.%: 12,5-14,0 Хром 4,0-6,0 Кобальт 4,0-6,0 Вольфрам 1,5-2,5 Молибден 2,8-3,2 Алюминий 4,5-5,5 Титан 0,01-0,05 Бор 0,02-0,05 Церий 0,05-1,0 Ниобий (П 0,005-0,01 Кальций 0,005-0,01 Цирконий Остальное Никель § 00 Од ;о СО а м

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 869362

А (51)4 С 22 С 19/05

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2928707/22-02 (22) 23.05. 80 (46) 23. 12. 86. Бюл. У 47 (71) Запорожский машиностроительный институт им. В.Я.Чубаря (72) С.Б.Беликов, А.Д.Коваль, А.С.Кравец, Г.В.Кулыгин, Е.Е.Левин, Б.С.Натапов, Е.Л.Санчугов, Я.Е.Чивиксин, Б.И.Чирков, И.И.Шопов и А.А.Юргенсон (53) 669.24-018.821(088.8) (56) Справочник rio авиационным материалам. Отв. редактор А.Т.Туманов, изд. ° 5-е, переработанное и дополненное, т. III. — Коррозионностойкие и жаропрочные стали и сплавы. М.: Машиностроение, 1965, с. 525. (54)(57) ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ

НИКЕЛЯ, содержащий хром, кобальт, вольфрам, молибден, алюминий, титан, бор, церий, отличающийся тем, что, с целью повышения ппастич-. ности и коррозионной стойкости при температурах 800-950 С, он дополнительно содержит ниобий, кальций, цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Хром 12,5-14,0

Кобальт 4,0-6,0

Вольфрам 4,0-6,0

Молибден 1,5-2,5

Алюминий 2,8-3,2

Титан 4,5-5 5

Бор 0,01-0, 05

Церий О, 02-0, 05

Ниобий 0 05-1 0

Кальций 0,005-0,01

Цирконий 0,005-0,01

Никель Остальное

869362

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к жаропрочным литейным сплавам на основе никеля.

Широко известны в металлургии сплавы, содержащие в качестве основы никель, а также хром, кобальт, алюминий, титан, вольфрам, молибден, служащие для изготовления деталей газовых турбин авиационных двигателей, энергетических установок.

Из описанных в литературе жаропрочных сплавов на основе никеля, используемых для изготовления деталей ГТУ, по составу ингредиентов наиболее близок к заявляемому сплаву сплав ЖС6К, который содержит укаэанные ингредиенты в следующих количествах, мас.Х:

Хром 9,5-12, О

Кобальт 4,0-5,0

Вольфрам 4,5-5,5

Молибден 3 5-4,8

Титан .2,5-3,2 ,Алюминий 5 0-6,0

Железо 2,0

Бор 0,02

Церий 0,015

Примеси углерод О, 13-0,20 кремний 0,4 марганец 0,4 сера не более 0,015 фосфор не более 0 015 никель Остальное

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

Пластичность указанного сплава невысока. Кроме того, сплав имеет неудовлетворительную коррозионную стойкость, особенно при применении топлива, содержащего серу, натрий и другие вредные примеси.

Целью изобретения является повышение пластичности и коррозионной стойкости при 800-950 С при сохранении высокой длительной прочности на

4 уровне выбранного прототипа.

Для достижения укаэанной цели в жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий хром, кобальт, вольфрам, молибден, алкииний, титан, бор, церий, дополнительно вводят ниобий, цирконий, кальций, при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Хром 12,5-14, О

Кобальт 4,0-6, О

Вольфрам 4,0-6,0

Молибден 1 5-2,5

Алюминий 2,8-3,2

Титан 4,5-5,5

Бор О, 01-0, 05

5 Церий 0,02-0,05

Ниобий 0 05-1,0

Кальций 0,005-0,01

Цирконий 0,005-0,01

Примеси углерод 0,07-0,15 кремний 0,4 марганец 0,4 сера не более 0,015 фосфор не более 0,015

i 5 никель Остальное

Повышение содержания хрома, титана и церия, уменьшение содержания молибдена и алюминия, введение кальция увеличивают коррозионную стой20 кость при 800-950 С. о

Введение ниобия, циркония, уменьшение содержания алюминия, повышение содержания титана способствует увели25 чению пластичности при сохранении кратковременной и длительной прочности на уровне прототипа, причем для достижения этих показателей отношение Ti/At должно быть в пределах

1,5-2,0. !

Для получения сплава были подготовлены три смеси ингредиентов, содержащие каждая, мас.Ж: хром 14,0; кобальт 6,0; вольфрам 5,2; молибден 2,5; титан 4,5; алюминий 3 2 ниобий 0 05 бор 0 03; . церий 0,02; цирконий 0,005; кальций

0,005; углерод 0,07; никель остальное (сплав 1);

4р хром 13,2; кобальт 4,8; вольфрам

6»0; молибден 1,9 титан 4,9; алюминий 2,8; ниобий 0,4; бор 0,05; церий 0,05; цирконий 0,08; кальций

0,008; углерод 0,1 1; никель осталь45 ное (сплав 2); хром 12,5; кобальт 4,0; вольфрам 4,0; молибден 1,5; титан 5,5; алюминий 2,8; ниобий 1,0; бор 0,02; . церий 0,03; цирконий 0,01; кальций

gp 0,01; углерод О, 15; никель остальное (сплав 3).

Содержание бора, циркония, церия, кальция соответствует расчетному количеству этих элементов.

Каждая смесь сплавлялась отдельно в вакуумно-индукционных печах.

Полученные сплавы имели характеристики коррозионной стойкости и пластичности, приведенные в табл.2.

869362 прочности. Это позволит увеличить долговечность лопатки газотурбинного двигателя а также повысить темпера1

Ю туру газа перед турбиной на 30-50 С, 5 что эквивалентно повышению мощности

ГТД на 5-77.

Основные свойства предлагаемого сплава представлены в табл. 3.

Как видно из таблицы, коррозионI ная стойкость и пластичность превышают те же величины у известного сплава при сохранении длительной

Т а б л и ц а 1

Предел теку Относительное чести, 0, удлинение, кг/мм Я, Х

Предел проч ности, 6, в

gr/

Температура испытаний, С

1,5

90-100

51-53

1,0

90-94

800

36,6 10

2,0

75-80

900

65,7 -1О

20-2 1

2,5

60

950

Таблица2

1,97 10

72,10 3

0,05

4,0

0 40

1,76 10

1,00

3,6

* Данные по коррозионной стойкости приведены в результате сравнительных испытаний сплавов.

Т а бли цаЗ

3,0-4,0

2,5-3,5

92-96

88-93

80-85

78-83

800

48-50

30-32

1, 1-1,2 10

-3

1, 7-2,0 ° 10

3,0-4,0

75-80

50-52

900

58-62

46-50 3,5-4,5

950

0,005

0,008

0,010

83-85

83-85

51-52

0 005

О, 008

0,010

Длительна прочность, KI /мм (T.=100 ч) Средняя скорость корроsNH Ч, г/м с (тОплиВО с 1X S) впрыск Ка SO», +

+NaC t