CH391302A - Nickel alloy - Google Patents

Nickel alloy

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CH391302A
CH391302A CH129360A CH129360A CH391302A CH 391302 A CH391302 A CH 391302A CH 129360 A CH129360 A CH 129360A CH 129360 A CH129360 A CH 129360A CH 391302 A CH391302 A CH 391302A
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CH
Switzerland
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alloy
aluminum
nickel
tungsten
chromium
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Application number
CH129360A
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French (fr)
Inventor
Harold Thielemann Rudolf
Original Assignee
Martin Metals Company
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%

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Description

  

  Alliage de nickel    La présente     invention    a pour objet un alliage de  nickel. Un tel alliage peut contenir des additifs métal  liques qui rendent     l'alliage    résistant à la corrosion  et lui donnent une grande résistance mécanique .aux  hautes températures.  



  Les alliages envisagés sont très résistants à l'oxy  dation et à d'autres     formes    de corrosion à des     tem-          pératures    de l'ordre de 1093  C ou plus. Il     s'ensuit     que     ces    alliages peuvent     être        utilisés    dans la fabri  cation des aubes, des     ailettes    et d'autres parties des  turbines à gaz     fonctionnant    à     haute    température.

   Ces  alliages sont     capables    d'être facilement     coulés,    de  sorte qu'ils sont utiles     dans    la     fabrication    des     ailettes     d'échappement et des tuyauteries pour moteurs à  combustion interne, des     échangeurs    de chaleur,

   et des  revêtements pour les     cornues    et les récipients utilisés  dans les     industries        chimique    et     métallurgique.    D'au  tres usages     importants    de ces     alliages    se     rencontrent     dans la fabrication de revêtements dans les     parties     disposées après les brûleurs des groupes moteurs à  turbine     des    avions, des     protège-flamme    et des couver  tures sur les bords d'attaque des ailes des avions et  des     missiles    supersoniques.  



  Les     alliages    très     résistants    à hautes     températures     précédemment     connus,    tels que les alliages de     nickel     et/ou de cobalt, qui ont été     utilisés        pour    faire des  aubes, des ailettes ou d'autres parties de     turbines    à  gaz fonctionnant à     haute    température, présentent une  température de     fonctionnement    maximum de l'ordre  de     899o    C.

   Par exemple, un alliage commun à base  de     nickel    et de     cobalt    comprenant en     outre    du  molybdène n'est pas     utilisable,    pratiquement, pour       faire    une pièce de     résistance    dans les turbines à gaz  si la     température    du     métal    est supérieure à     899o    C.  La résistance de     ces        alliages    disparaît au-dessus de  cette température.

      Les     turbines    à gaz     peuvent        fonctionner    à des  températures nettement supérieures à     celles    qui pou  vaient être     atteintes    jusqu'ici si l'on fait les aubes et  les ailettes avec     l'alliage    envisagé,     particulièrement     par suite de sa plus haute     résistance    à     d'allongement     à hautes     températures        comparativement    aux alliages  conventionnels.

   Le     fonctionnement    d'une     turbine    à  gaz est d'autant meilleur que la température de fonc  tionnement augmente, parle fait qu'à de très hautes       températures    la poussée totale du groupe     est    aug  mentée et que la quantité de combustible     consommée     par kilogramme de poussée     est    diminuée.  



  L'alliage de nickel     faisant        l'objet    de la     présente     invention est     caractérisé    en ce qu'il comprend, en       poids,        de    6 à     17        %        de        chrome,        de    5 à     20        %        de          tungstène,        de        0,25    à 3     %        de        niobium,

          de    2 à 8     0/0          d'aluminium,        de        0,02    à     0,30        %        de        carbone,        du        bore     ou du     zirconium,    ou les deux, à     ,raison    de 0,001 à       0,2        %        de        bore        et        de        0,001    à     0,

  5        %        de        zirconium,        de     2 à     15        %        de        cobalt,        le        pourcentage        de        chrome        ne     dépassant pas 15 0/0 lorsque     les        pourcentages    de  niobium et de     cobalt        dépassent    1 et 5 0/0,     respecti-          vement,

      et     les        pourcentages    de     tungstène    et d'alu  minium     étant    inférieurs à 11 et 5 respectivement, le  nickel formant au     moins    la majeure partie du     reste     de     l'alliage.     



  On a .trouvé que les     caractéristiques    de     stabilité          m6tallurgiques    et de     résistance    à haute     température     des     alliages    de ce type     dépendent        de    la     présence        dans          l'alliage    de bore -et/ou de zirconium     dans    les     quan-          tités        respectives        indiquées    plus haut.

   Dans beaucoup  de cas, on préfère     maintenir    le rapport des poids  du     zirconium    et du bore     dans        Falliage    à 4 : 1     environ,     bien que d'autres rapports puissent     également    con  venir. On a trouvé que si la teneur en bore excède  0,2 0/0,     l'alliage    ne donne plus satisfaction, particu-           lièrement    dans les     applications    où les exigences rela  tives aux chocs thermiques sont sévères.  



  La présence de titane est     facultative,    mais avan  tageuse. De préférence, le rapport du poids de l'alu  minium à celui du titane est compris entre 2 : 1 et  6: 1 environ.  



  Le molybdène peut être toléré dans l'alliage sans  affecter défavorablement ses propriétés, pourvu que       la        quantité        de        molybdène        ne        dépasse        pas    3     %        en     poids.  



  Bien que le     silicium,    le manganèse et le fer ne  constituent pas des composants essentiels de     l'alliage,     on a trouvé que     l'addition    de faibles pourcentages  d'un ou plusieurs de ces corps, soit jusqu'à 1 0/0 de       silicium,        jusqu'à    2     %        de        manganèse        et        jusqu'à    5     %     de fer, peut, dans certains cas, améliorer certaines  propriétés de l'alliage.  



  Les     éléments    interstitiels tels que l'azote, l'hydro  gène,     l'étain,    le plomb, etc., doivent être maintenus  à une     concentration    aussi faible que possible     dans          l'alliage.    En outre, il faut éviter la présence de plus       de        0,5        %        au        total        de        désoxydants,        tels        que        le        calcium     ou le magnésium.  



  Les     proportions    suivantes sont     avantageuses    pour  l'alliage, les     valeurs    étant données .en poids : de 8,75  à     9,25        %        de        chrome,        de        12    à     13        0/0        de        tungstène,          de        0,8    à     1,2        %        de        niobium,

          de    5 à     5,5        %        d'alumi-          nium,        de        0,12    à     0,17        %        de        carbone,        de        1,75    à       2,25        %        de        titane,        de        0,03    à     0,

  07        %        de        bore,        de    9  à     11        %        de        cobalt,        de        0,03    à     0,12        %        de        zirconium,          jusqu'à        1,5        %        de        fer,        jusqu'à        0,

  10        %        de        manganèse,          et        jusqu'à        0,10        %        de        silicium.     



  Une     composition    préférée, dans ces domaines de       proportions,        est        la        suivante    :     environ    9     %        de        chrome,          environ        12,5        %        de        tungstène,        environ    1     %        de        nio-          bium,

          environ        5,25        %        d'aluminium,        environ    2     %        de          titane,        environ        0,03        %        de        bore,        environ        10        %        de     cobalt, environ 0,12 0/a de zirconium,

   une très faible       concentration        de        fer        avec        un        maximum        de        1,5        %     environ, une très faible concentration de silicium       avec        un        maximum        de        0,10        %        environ,

          une        très        faible     concentration de manganèse avec un maximum de       0,10        %        environ,        environ        0,15        %        de        carbone,        le        solde     étant pratiquement     constitué    de nickel.  



  L'expression   pratiquement constitué de nickel<B> </B>       signifie    le nickel seul ou du     nickel    plus des impu  retés et/ou des     désoxydants    qui n'affectent pas nota  blement les propriétés de l'alliage.  



  Un second exemple de composition préférée est       le        suivant:        de        15,5    à     16,5        %        de        chrome,        de        9,5    à       10,5        %        de        tungstène,        de        0,8    à     1,2        %        de        niobium,

          de          3,4    à     3,8        0/0        d'aluminium,        de        0,12    à     0,17        %        de        car-          bone,        de        3,25    à     3,75        %        de        titane,        de        0,03    à     0,

  07        %          de        bore,        de    9 à     11        %        de        cobalt,        de        0,03    à     0,07        %          de        zirconium,        jusqu'à        1,5        %        de        fer,        jusqu'à        0,

  10        0/0          de        silicium,        et        jusqu'à        0,10        %        de        manganèse.     



  Une     composition    préférée, dans les domaines de       proportions        ci-dessus,        est        la        suivante    :

       environ        16        %          de        chrome,        environ        10        %        de        tungstène,        environ    1     0/0          de        niobium,        environ     3,6        %        d'aluminium,        environ            3,

  5        %        de        titane,        environ        0,05        %        de        bore,        environ          10        %        de        cobalt,        environ        0,05        %        de        zirconium,        une     faible concentration de     silicium    ne dépassant pas  0,10 0/0,

   une faible     :concentration    de manganèse ne       dépassant        pas        0,10        0/0,        environ        0,15        %        de        carbone,     le solde étant pratiquement constitué de nickel.  



  On a trouvé que des résultats supérieurs sont  obtenus quand la formule de l'alliage correspond aux       proportions    qui précèdent et, en outre, répond à  l'équation     suivante     1 Cr + 1,1 W + 3,4 Nb     +    4,3 Ti + 6 Ad = 60-70  les     coefficients    représentant les pourcentages en poids  des divers     constituants    dans l'alliage.  



  Par exemple, l'équivalence de composition ou    valeur     équivalente      pour la première composition  préférée indiquée plus haut est 66,25. La valeur       équivalente    pour la seconde composition préférée  indiquée ci-dessus est 67,05.  



  Il est donné ci-après quelques exemples de pré  paration et d'essais de diverses formules d'alliages  faisant l'objet de l'invention.  



  <I>Exemple 1</I>  On prépare 2,3 kg d'un alliage fondu à base de       nickel        contenant    6     Vo        de        chrome,        15        %        de        tungstène,     1     %        de        niobium,    4     %        d'aluminium,    3     %        de        titane,          0,

  05        %        de        bore,        0,15        %        de        carbone,        10        %        de        co-          balt,    le solde étant pratiquement du nickel, en fondant  un mélange     chrome-nickel    dans un creuset en magné  sie sous un vide poussé, puis en ajoutant ,le tungstène,  le     niobium,    l'aluminium, le titane, le bore, le cobalt  et le .carbone, ce dernier sous forme de graphite.  La composition présente une valeur équivalente  de 62,8.  



  On forme un groupe de six éprouvettes d'essai à  partir de 2,3 kg d'alliage fondu par la technique  ordinaire de coulée sous un vide poussé. Ces éprou  vettes présentent chacune une longueur de 7,6 cm et  un diamètre de 0,64 cm.  



  A la température ambiante, les éprouvettes d'essai       présentent    un allongement à la rupture d'environ       3,5        %        et        une        résistance    à     la        traction        de        10        545        kg/     cm'.  



  Les éprouvettes     présentent    un allongement de  2     %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant        400        heures     sous une charge de<B>1195</B>     kg/cm?-    à la température de       9820        C        dans        l'air,

          et        un        allongement        de    6     %        avec     une durée de     rupture    dépassant 300 heures sous une  charge de 1406     kg/cm-'    à la température de 9820 C  dans l'air.

   Ces barres présentent un allongement     d'en-          viron    3     %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant     <B>150</B> heures sous une charge de 879     kg/em     à la     tem-          pérature        de        1038         C,

          et        un        allongement        de    5     %        avec     une durée de rupture dépassant 100 heures sous une  charge de 1054     kg/em-'    à la température de     1038     C.

    <I>Exemple 2</I>  On prépare par coulée un alliage de     nickel    de  2,3 kg et des éprouvettes d'essai comme décrit dans       l'exemple        1,        l'alliage        contenant    7     %        de        chrome,              12,5        %        de        tungstène,    1     %        de        niobium,    6     %        d'alu-          minium,

      1     %        de        titane,        0,05        %        de        bore,    2     %        de          manganèse,        0,15        %        de        carbone,        10        %        de        cobalt,        le     solde étant     pratiquement    du nickel.

   La valeur équi  valente de     cette    composition est 64,5.  



  A la température ambiante, les éprouvettes d'es  sai présentent à la rupture un allongement de 5,0 0/0  et une résistance à la     traction    de 8436     kg/cm2.     



  Ces éprouvettes     présentent    un allongement de       6,2        %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant        300        heu-          res    sous une charge de 1195 kg/ce à la température  de     982o    C dans l'air.

      <I>Exemple 3</I>    On prépare 2,3 kg d'un alliage de nickel et les  éprouvettes d'essai     comme    décrit dans l'exemple 1,       l'alliage        contenant    7     %        de        chrome,        12        %        de        tungs-          tène,    1     %        de        niobium,    4     %        d'aluminium,    3     %        de          titane,

      3     %        de        molybdène,        0,05        %        de        bore,        0,15        0/0          de        carbone,        10        %        de        cobalt,        le        solde        étant        pratique-          ment    du nickel.

   La     composition    présente une valeur  équivalente de 6.0,5.  



  A la température ambiante, les éprouvettes d'essai  présentent un allongement à la rupture de 2,7 0/0  et une résistance à la     traction    de 10 545     kg/cm .     



       Les        barres        présentent        un        allongement        de        1,9        %     avec une durée de rupture     dépassant    350 heures sous  une charge de 1195     kg/ciW    à la température de  982- C dans l'air.

      <I>Exemple 4</I>    On prépare 2,3 kg d'un alliage de nickel et des  éprouvettes d'essai     comme    décrit dans l'exemple 1,       l'alliage        comprenant    9     %        de        chrome,        12,5        %        de          tungstène,    1     %        de        niobium,        5,25        %        d'aluminium,

       2     %        de        titane,        0,12        %        de        zirconium,        0,03        %        de          bore,        0,15        %        de        carbone,        10        %        de        cobalt,

          le        solde     étant     pratiquement    du nickel. La     valeur    équivalente  est de 66,25.  



  A la température ambiante, les éprouvettes d'essai       présentent        un        allongement    à     la        rupture        de        4,1        %        et     une     résistance    à la     traction    de 10 475     kg/cm2.     



  Ces éprouvettes présentent un     allongement    de       7,5        %        avec        une        durée        de        rupture        de        398        heures     sous une charge de 1406     kg/cm2    et un allongement       de        3,

  3        %        avec        une        durée        de        rupture        de        160        heures     sous une charge de 1757     kg/cm2,    à la température de       982o    C.

       Ces    éprouvettes présentent un allongement       de        4,1        %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant        192     heures sous une charge de 1054     kg/cm2    et un     allon-          gement        de        2,

  5        %        avec        une        durée        de        rupture        dépas-          sant    99 heures sous     une    charge de 1230     kg/cm2,    à  la     température    de     1038,)    C.

      <I>Exemple 5</I>    On prépare 2,3 kg d'un alliage de nickel et des  éprouvettes d'essai     comme    décrit     dans    l'exemple 1,       l'alliage        contenant        12        %        de        chrome,    8     %        de        tungs-          tène,    2     %        de        niobium,    6     %        d'aluminium,

      1     %        de          titane,        0,    5     %-        de        zirconium,        0,15        %        de        carbone,        10        0/0       de cobalt, le     solde    étant pratiquement du     nickel.     La     valeur        équivalente    de cet     alliage    est de 67,9.  



  A la     température        ambiante,        les        éprouvettes        d'es-          sai        présentent        un        allongement    à     la        rupture        de    5     %     et une résistance à la     traction    de 10 904     kg/cm2.     



  Ces éprouvettes     présentent    un     allongement    de       1,6        %        avec        une        durée        de        rupture     dépassant        330        heu-          res    sous une charge de 1195 kg/ce à la     température     de<B>9820</B> C dans     l'air,    et un allongement de 2,

  5 0/0  avec une     durée    de     rupture    dépassant 190     heures    sous  une charge de 879 kg/ce à la température de  1038 C dans l'air.    <I>Exemple 6</I>    On prépare 2,3 kg d'un alliage de nickel et des  éprouvettes d'essai comme     décrit    dans l'exemple 1,       l'alliage        comprenant        12        %        de        chrome,    9     %        de        tungs-          tène,

      2     %        de        niobium,    6     %        d'aluminium,        0,025        0/0          de        bore,        0,15        %        de        carbone,        10        %        de        cobalt,        le     solde étant pratiquement du nickel.

   La     composition     présente une     valeur        équivalente    de 64,7.  



  A la température ambiante, les     éprouvettes        pré-          sentent        un        allongement        de        4,9        %        et        une        résistance     à la traction de 10 545     kg/cm2.     



  Ces éprouvettes présentent un allongement de       2,4        %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant        270        heu-          res    sous une charge de 1195     kg/cmd    à la température  de 9820 C     dans        ,l'air,    et un allongement de 2,

  3 0/0  avec une durée de     rupture    dépassant 190 heures sous  une charge de 879     kg/em@    à la température de       1038     C dans l'air.    <I>Exemple 7</I>    On     prépare    2,3 kg d'un     alliage    de nickel et des  éprouvettes d'essai comme     décrit    dans     .l'exemple    1,       l'alliage        contenant        12        %        de        chrome,

      8     %        de        tungs-          tène,    2     %        de        niobium,    6     %        d'aluminium,    1     %        de          titane,        0,05        %        de        bore,    1     %        de        silicium,        0,

  15        %        de          carbone,        10        %        de        cobalt,        .le        solde        étant        pratiquement     du nickel. La composition a une valeur équivalente  de 67,9.  



  A la température     ambiante,    les éprouvettes     pré-          sentent        un        allongement    à     la        rupture        de        5,2        %        et        une          résistance    à la     traction    de 10193     kg/ce.     



  Ces éprouvettes     présentent    un allongement de       2,7        %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant        260        heu-          res    sous une     charge    de 1195     kg/cm2    à la température  de 9820 C dans l'air.

      <I>Exemple 8</I>    On prépare un     alliage    de nickel et des éprou  vettes d'essai comme     décrit    dans l'exemple 1,     l'alliage          contenant        12        %        de        chrome,    8     %        de        tungstène,    2     %          de        niobium,    6     %        d'aluminium,        1%        de        titane,

          0,05        0/0          de        bore,        2,5        %        de        fer,        0,15        %        de        carbone,        10        %     de cobalt, le solde étant pratiquement du nickel. La  composition a une valeur équivalente de 67,9.  



  A la température ambiante, les     éprouvettes        pré-          sentent        un        allongement    à     1a        rupture        de        5,6        %        et        une     résistance à la traction de 9842 kg/ce.

        Ces     éprouvettes    présentent un allongement de       2,9        %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant        250        heu-          res    sous une charge de 1195     kg/#n2    à la température  de 9820 C dans     l'air.       <I>Exemple 9</I>    On prépare 2,3 kg d'un alliage de nickel et des  éprouvettes     comme    décrit dans l'exemple 1,

       l'alliage          contenant        12        %        de        chrome,    8     %        de        tungstène,    2     %          de        niobium,        6%        d'aluminium,        1%        de        titane,        0,05%          de        bore,

      5     %        de        fer,        0,15        %        de        carbone,        10        %        de     cobalt, le solde étant pratiquement du nickel. La  composition a une valeur équivalente de 67,9.  



  A la température     ambiante,    les éprouvettes     pré-          sentent        un        allongement    à     la        rupture        de        2,5        %        et     une     résistance    à la     traction    de 9842     kg/cm2.     



  Ces éprouvettes présentent un     allongement    de  5     %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant        185        heures     sous     une    charge de 1195     kg/cm2    et un     allongement          de        6,

  6        %        avec        une        durée        de        rupture        dépassant     98 heures sous une charge de 1406     kg/em2,    à la tem  pérature de<B>9820</B> C.

   Ces éprouvettes     présentent    un       allongement        de        10,8        %        avec        une        durée        de        rupture          dépassant    39     heures    sous     une    charge de 879     kg/cm2          et        un        allongement        de        10,

  8        %        avec        une        durée        de     rupture dépassant 20 heures sous une charge de  1054     kg/em ,    à la température de     1038o    C.



  Nickel alloy The present invention relates to a nickel alloy. Such an alloy may contain metal additives which render the alloy resistant to corrosion and give it great mechanical resistance at high temperatures.



  The alloys contemplated are very resistant to oxidation and other forms of corrosion at temperatures on the order of 1093 C or higher. It follows that these alloys can be used in the manufacture of blades, fins and other parts of gas turbines operating at high temperature.

   These alloys are capable of being easily cast, so they are useful in the manufacture of exhaust fins and piping for internal combustion engines, heat exchangers,

   and coatings for retorts and vessels used in the chemical and metallurgical industries. Other important uses of these alloys are found in the manufacture of coatings in the parts disposed after the burners of the turbine engine units of airplanes, flame guards and covers on the leading edges of the wings of airplanes and. supersonic missiles.



  Previously known high temperature resistant alloys, such as nickel and / or cobalt alloys, which have been used to make blades, fins or other parts of gas turbines operating at high temperature exhibit a temperature maximum operating temperature of around 899o C.

   For example, a common nickel-cobalt-based alloy further comprising molybdenum is not practically usable for making a resistance piece in gas turbines if the temperature of the metal is above 899o C. of these alloys disappears above this temperature.

      Gas turbines can operate at temperatures considerably higher than those which could hitherto be achieved if the blades and fins are made with the alloy envisaged, particularly because of its higher resistance to elongation at. high temperatures compared to conventional alloys.

   The operation of a gas turbine is all the better as the operating temperature increases, due to the fact that at very high temperatures the total thrust of the group is increased and the quantity of fuel consumed per kilogram of thrust is increased. diminished.



  The nickel alloy which is the subject of the present invention is characterized in that it comprises, by weight, from 6 to 17% of chromium, from 5 to 20% of tungsten, from 0.25 to 3% of niobium ,

          from 2 to 8% aluminum, 0.02 to 0.30% carbon, boron or zirconium, or both, at 0.001 to 0.2% boron and 0.001 to 0 ,

  5% zirconium, from 2 to 15% cobalt, the percentage of chromium not exceeding 15 0/0 when the percentages of niobium and cobalt exceed 1 and 5 0/0, respectively,

      and the percentages of tungsten and aluminum being less than 11 and 5 respectively, the nickel forming at least the major part of the remainder of the alloy.



  It has been found that the characteristics of metallurgical stability and high temperature resistance of alloys of this type depend on the presence in the alloy of boron and / or zirconium in the respective amounts indicated above.

   In many cases, it is preferred to keep the weight ratio of zirconium and boron in the alloy at about 4: 1, although other ratios may also be suitable. It has been found that if the boron content exceeds 0.2%, the alloy is no longer satisfactory, especially in applications where the thermal shock requirements are severe.



  The presence of titanium is optional, but advantageous. Preferably, the weight ratio of aluminum to that of titanium is between about 2: 1 and 6: 1.



  Molybdenum can be tolerated in the alloy without adversely affecting its properties, provided that the amount of molybdenum does not exceed 3% by weight.



  Although silicon, manganese and iron are not essential components of the alloy, it has been found that the addition of small percentages of one or more of these bodies, up to 1% of silicon. , up to 2% manganese and up to 5% iron, can, in some cases, improve certain properties of the alloy.



  Interstitial elements such as nitrogen, hydrogen, tin, lead, etc., should be kept as low as possible in the alloy. In addition, the presence of more than 0.5% in total of deoxidizers, such as calcium or magnesium, should be avoided.



  The following proportions are advantageous for the alloy, the values being given by weight: from 8.75 to 9.25% of chromium, from 12 to 13% of tungsten, from 0.8 to 1.2% of niobium,

          from 5 to 5.5% of aluminum, from 0.12 to 0.17% of carbon, from 1.75 to 2.25% of titanium, from 0.03 to 0,

  07% boron, 9-11% cobalt, 0.03-0.12% zirconium, up to 1.5% iron, up to 0,

  10% manganese, and up to 0.10% silicon.



  A preferred composition, in these ranges of proportions, is as follows: approximately 9% chromium, approximately 12.5% tungsten, approximately 1% niobium,

          about 5.25% aluminum, about 2% titanium, about 0.03% boron, about 10% cobalt, about 0.12 0 / a zirconium,

   a very low concentration of iron with a maximum of approximately 1.5%, a very low concentration of silicon with a maximum of approximately 0.10%,

          a very low concentration of manganese with a maximum of approximately 0.10%, approximately 0.15% carbon, the balance being practically made up of nickel.



  The expression substantially consisting of <B> </B> nickel means nickel alone or nickel plus impurities and / or deoxidizers which do not appreciably affect the properties of the alloy.



  A second example of a preferred composition is the following: from 15.5 to 16.5% of chromium, from 9.5 to 10.5% of tungsten, from 0.8 to 1.2% of niobium,

          from 3.4 to 3.8% of aluminum, from 0.12 to 0.17% of carbon, from 3.25 to 3.75% of titanium, from 0.03 to 0,

  07% boron, 9-11% cobalt, 0.03-0.07% zirconium, up to 1.5% iron, up to 0,

  10% silicon, and up to 0.10% manganese.



  A preferred composition, in the ranges of proportions above, is as follows:

       about 16% chromium, about 10% tungsten, about 1% niobium, about 3.6% aluminum, about 3,

  5% titanium, about 0.05% boron, about 10% cobalt, about 0.05% zirconium, a low concentration of silicon not exceeding 0.10 0/0,

   a low: manganese concentration not exceeding 0.10%, approximately 0.15% carbon, the balance being practically made up of nickel.



  It has been found that superior results are obtained when the alloy formula corresponds to the above proportions and, in addition, meets the following equation 1 Cr + 1.1 W + 3.4 Nb + 4.3 Ti + 6 Ad = 60-70 the coefficients representing the percentages by weight of the various constituents in the alloy.



  For example, the composition equivalence or equivalent value for the first preferred composition given above is 66.25. The equivalent value for the second preferred composition given above is 67.05.



  A few examples of preparation and testing of various alloy formulas forming the subject of the invention are given below.



  <I> Example 1 </I> 2.3 kg of a molten nickel-based alloy containing 6 Vo of chromium, 15% tungsten, 1% niobium, 4% aluminum, 3% titanium are prepared , 0,

  05% boron, 0.15% carbon, 10% cobalt, the balance being practically nickel, by melting a chromium-nickel mixture in a magnesium crucible under a high vacuum, then adding the tungsten , niobium, aluminum, titanium, boron, cobalt and carbon, the latter in the form of graphite. The composition has an equivalent value of 62.8.



  A group of six test specimens was formed from 2.3 kg of molten alloy by the ordinary technique of high vacuum casting. These test pieces each have a length of 7.6 cm and a diameter of 0.64 cm.



  At room temperature, the test specimens exhibit an elongation at break of about 3.5% and a tensile strength of 10,545 kg / cm 2.



  The test pieces show an elongation of 2% with a breaking time exceeding 400 hours under a load of <B> 1195 </B> kg / cm? - at a temperature of 9820 C in air,

          and an elongation of 6% with a breaking time exceeding 300 hours under a load of 1406 kg / cm 3 at the temperature of 9820 C in air.

   These bars exhibit an elongation of about 3% with a breaking time exceeding <B> 150 </B> hours under a load of 879 kg / em at a temperature of 1038 C,

          and an elongation of 5% with a breaking time exceeding 100 hours under a load of 1054 kg / mw at a temperature of 1038 C.

    <I> Example 2 </I> A 2.3 kg nickel alloy and test specimens are prepared by casting as described in Example 1, the alloy containing 7% chromium, 12.5% tungsten, 1% niobium, 6% aluminum,

      1% titanium, 0.05% boron, 2% manganese, 0.15% carbon, 10% cobalt, the balance being practically nickel.

   The equivalent value of this composition is 64.5.



  At room temperature the test specimens exhibited an elongation of 5.0% at break and a tensile strength of 8436 kg / cm 2.



  These specimens exhibit an elongation of 6.2% with a rupture time exceeding 300 hours under a load of 1195 kg / cc at a temperature of 982o C in air.

      <I> Example 3 </I> 2.3 kg of a nickel alloy and the test specimens are prepared as described in Example 1, the alloy containing 7% chromium, 12% tungsten , 1% niobium, 4% aluminum, 3% titanium,

      3% molybdenum, 0.05% boron, 0.15% carbon, 10% cobalt, the balance being practically nickel.

   The composition has an equivalent value of 6.0.5.



  At room temperature, the test specimens exhibited an elongation at break of 2.7% and a tensile strength of 10545 kg / cm.



       The bars exhibit an elongation of 1.9% with a breaking time exceeding 350 hours under a load of 1195 kg / ciW at the temperature of 982-C in air.

      <I> Example 4 </I> 2.3 kg of a nickel alloy and test specimens are prepared as described in Example 1, the alloy comprising 9% chromium, 12.5% tungsten , 1% niobium, 5.25% aluminum,

       2% titanium, 0.12% zirconium, 0.03% boron, 0.15% carbon, 10% cobalt,

          the balance being practically nickel. The equivalent value is 66.25.



  At room temperature, the test specimens exhibit an elongation at break of 4.1% and a tensile strength of 10,475 kg / cm 2.



  These test pieces exhibit an elongation of 7.5% with a breaking time of 398 hours under a load of 1406 kg / cm2 and an elongation of 3,

  3% with a breaking time of 160 hours under a load of 1757 kg / cm2, at a temperature of 982o C.

       These specimens exhibit an elongation of 4.1% with a breaking time exceeding 192 hours under a load of 1054 kg / cm2 and an elongation of 2,

  5% with a breaking time exceeding 99 hours under a load of 1230 kg / cm2, at a temperature of 1038,) C.

      <I> Example 5 </I> 2.3 kg of a nickel alloy and test specimens are prepared as described in Example 1, the alloy containing 12% chromium, 8% tungsten , 2% niobium, 6% aluminum,

      1% titanium, 0, 5% - zirconium, 0.15% carbon, 10% cobalt, the balance being practically nickel. The equivalent value of this alloy is 67.9.



  At room temperature the test specimens exhibited an elongation at break of 5% and a tensile strength of 10,904 kg / cm 2.



  These specimens exhibit an elongation of 1.6% with a breaking time exceeding 330 hours under a load of 1195 kg / cc at a temperature of <B> 9820 </B> C in air, and an elongation of 2,

  5 0/0 with a breaking time exceeding 190 hours under a load of 879 kg / cc at a temperature of 1038 C in air. <I> Example 6 </I> 2.3 kg of a nickel alloy and test specimens are prepared as described in Example 1, the alloy comprising 12% chromium, 9% tungsten ,

      2% niobium, 6% aluminum, 0.025% boron, 0.15% carbon, 10% cobalt, the balance being practically nickel.

   The composition has an equivalent value of 64.7.



  At room temperature, the specimens exhibited an elongation of 4.9% and a tensile strength of 10545 kg / cm2.



  These specimens exhibit an elongation of 2.4% with a breaking time exceeding 270 hours under a load of 1195 kg / cmd at a temperature of 9820 C in air, and an elongation of 2.

  3 0/0 with a breaking time exceeding 190 hours under a load of 879 kg / em @ at a temperature of 1038 C in air. <I> Example 7 </I> 2.3 kg of a nickel alloy and test specimens are prepared as described in Example 1, the alloy containing 12% chromium,

      8% tungsten, 2% niobium, 6% aluminum, 1% titanium, 0.05% boron, 1% silicon, 0,

  15% carbon, 10% cobalt, the balance being practically nickel. The composition has an equivalent value of 67.9.



  At room temperature, the specimens exhibited an elongation at break of 5.2% and a tensile strength of 10193 kg / cc.



  These specimens exhibit an elongation of 2.7% with a rupture time exceeding 260 hours under a load of 1195 kg / cm2 at a temperature of 9820 C in air.

      <I> Example 8 </I> A nickel alloy and test specimens are prepared as described in Example 1, the alloy containing 12% chromium, 8% tungsten, 2% niobium, 6 % aluminum, 1% titanium,

          0.05% boron, 2.5% iron, 0.15% carbon, 10% cobalt, the balance being practically nickel. The composition has an equivalent value of 67.9.



  At room temperature, the specimens exhibited an elongation at break of 5.6% and a tensile strength of 9842 kg / cc.

        These specimens exhibit an elongation of 2.9% with a rupture time exceeding 250 hours under a load of 1195 kg / # n2 at a temperature of 9820 C in air. <I> Example 9 </I> 2.3 kg of a nickel alloy and test pieces are prepared as described in Example 1,

       the alloy containing 12% chromium, 8% tungsten, 2% niobium, 6% aluminum, 1% titanium, 0.05% boron,

      5% iron, 0.15% carbon, 10% cobalt, the balance being practically nickel. The composition has an equivalent value of 67.9.



  At room temperature the test pieces show an elongation at break of 2.5% and a tensile strength of 9842 kg / cm2.



  These specimens exhibit an elongation of 5% with a breaking time exceeding 185 hours under a load of 1195 kg / cm2 and an elongation of 6,

  6% with a breaking time exceeding 98 hours under a load of 1406 kg / sqm, at a temperature of <B> 9820 </B> C.

   These specimens exhibit an elongation of 10.8% with a breaking time exceeding 39 hours under a load of 879 kg / cm2 and an elongation of 10,

  8% with a breaking time exceeding 20 hours under a load of 1054 kg / em, at a temperature of 1038o C.

 

Claims (1)

REVENDICATION Alliage de nickel, caractérisé en ce qu'il contient, en poids, de 6 à 17 % de chrome, de 5 à 20 0/0 de tungstène, de 0,25 à 3 % de niobium, CLAIM Nickel alloy, characterized in that it contains, by weight, from 6 to 17% of chromium, from 5 to 20% of tungsten, from 0.25 to 3% of niobium, de 2 à 8 % d'aluminium, de 0,02 à 0,30 % de carbone, du bore ou du zirconium, ou les deux, à raison de<B>0,001</B> à 0,2 % de bore et de 0,001 à 0, from 2 to 8% aluminum, from 0.02 to 0.30% carbon, boron or zirconium, or both, in an amount of <B> 0.001 </B> to 0.2% boron and from 0.001 to 0, 5 % de zirconium, de 2 à 15 % de cobalt, 5% zirconium, 2 to 15% cobalt, le pourcentage de chrome ne dépassant pas 15 % lorsque les pourcentages de nio- bium et de cobalt dépassent 1 et 5 % the percentage of chromium not exceeding 15% when the percentages of nio- bium and cobalt exceed 1 and 5% respectivement et les pourcentages de tungstène et d'aluminium étant inférieurs à 11 et 5 respectivement, le nickel formant au moins la majeure partie du reste de l'alliage. SOUS-REVENDICATIONS 1. respectively and the percentages of tungsten and aluminum being less than 11 and 5 respectively, the nickel forming at least the major part of the remainder of the alloy. SUB-CLAIMS 1. Alliage selon la revendication, caractérisé en ce qu'il contient du titane en proportion d'au plus 4 % mais ne dépassant pas le poids de l'aluminium. 2. Alloy according to claim, characterized in that it contains titanium in a proportion of at most 4% but not exceeding the weight of aluminum. 2. Alliage selon la revendication, caractérisé en ce qu'il contient au moins l'un des corps suivants jusqu'à 3 % de molybdène, jusqu'à 5 % de fer, Alloy according to claim, characterized in that it contains at least one of the following substances up to 3% molybdenum, up to 5% iron, jus- qu'à 1 % de silicium et jusqu'à 2 % de manganèse. 3. Alliage selon la revendication, caractérisé en ce qu'il contient des désoxydants en quantité ne dépassant pas 0,5 % en poids. 4. up to 1% silicon and up to 2% manganese. 3. Alloy according to claim, characterized in that it contains deoxidizers in an amount not exceeding 0.5% by weight. 4. Alliage selon la revendication, caractérisé en ce qu'il contient de 8,75 à 9,25 % de chrome, de 12 à 13 % de tungstène, de 0,8 à 1,2 % de niobium, Alloy according to claim, characterized in that it contains 8.75 to 9.25% chromium, 12 to 13% tungsten, 0.8 to 1.2% niobium, de 5,0 à 5,5 % d'aluminium, de 0,12 à 0,17 % de car- bone, de 0,03 à 0,07 % de bore, de 0,03 à 0, from 5.0 to 5.5% aluminum, from 0.12 to 0.17% carbon, from 0.03 to 0.07% boron, from 0.03 to 0, 12 % de zirconium, de 9 à 11 % de cobalt, de 1,75 à 2,25% de titane, jusqu'à 1,5% de fer, jusqu'à 0, 12% zirconium, 9-11% cobalt, 1.75-2.25% titanium, up to 1.5% iron, up to 0, 1% de manganèse et jusqu'à 0,1 % de silicium, le .reste étant pratiquement constitué de nickel. 5. 1% manganese and up to 0.1% silicon, the remainder being essentially nickel. 5. Alliage selon la revendication, caractérisé en ce qu'il contient de 15,5 à 16,5 % de chrome, de 9,5 à 10,5 % de tungstène, de 0,8 à 1, Alloy according to claim, characterized in that it contains 15.5 to 16.5% chromium, 9.5 to 10.5% tungsten, 0.8 to 1, 2 % de nio- bium, de 3,4 à 3,8 % d'aluminium, de 0,12 à 0,17 % de carbone, de 0,03 à 0,07 % de bore, 2% niobium, 3.4 to 3.8% aluminum, 0.12 to 0.17% carbon, 0.03 to 0.07% boron, de 0,03 à 0,07 % de zirconium, de 9 à 11 % de cobalt et de 3,25 à 3,75 % de titane, from 0.03 to 0.07% of zirconium, from 9 to 11% of cobalt and from 3.25 to 3.75% of titanium, le reste étant pratiquement constitué de nickel. 6. Alliage selon la revendication, caractérisé en ce que le chrome, le tungstène, le niobium, le titane et l'aluminium sont présents dans des pourcentages, en poids, qui correspondent à l'équation 1Cr+1,1W+3,4Nb+4,3Ti+6A1=60à70. 7. the remainder being practically constituted by nickel. 6. Alloy according to claim, characterized in that chromium, tungsten, niobium, titanium and aluminum are present in percentages, by weight, which correspond to the equation 1Cr + 1.1W + 3.4Nb + 4.3Ti + 6A1 = 60 to 70. 7. Alliage selon la sous-revendication 4, carac- térisé en ce qu'il comprend 9 % de chrome, 12,5 0/0 de tungstène, 1 % de niobium, 5,25 % d'aluminium, Alloy according to sub-claim 4, characterized in that it comprises 9% chromium, 12.5% tungsten, 1% niobium, 5.25% aluminum, 2 % de titane, 0,03 % de bore, 10 % de cobalt, 0,12 % de zirconium, 0,15 % de carbone, au plus 1, 2% titanium, 0.03% boron, 10% cobalt, 0.12% zirconium, 0.15% carbon, not more than 1, 5 % de fer, au plus 0,10 % de manganèse et au plus 0,10 % de silicium. 8. 5% iron, not more than 0.10% manganese and not more than 0.10% silicon. 8. Alliage selon la sous-revendication 5, carac- térisé en ce qu'il contient 16 % de chrome, 10 0/0 de tungstène, 1 % de niobium, 3,6 % d'aluminium, Alloy according to sub-claim 5, characterized in that it contains 16% chromium, 10% tungsten, 1% niobium, 3.6% aluminum, 3,5 % de titane, 0,05 % de bore, 10 % de cobalt, 0,05 % de zirconium, 0,15 % de carbone, 3.5% titanium, 0.05% boron, 10% cobalt, 0.05% zirconium, 0.15% carbon, au plus 1,5 % de fer, au plus 0,10 % de manganèse et au plus 0, 10 % de silicium. at most 1.5% iron, at most 0.10% manganese and at most 0.10% silicon.
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