CH673658A5 - - Google Patents
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- CH673658A5 CH673658A5 CH420/88A CH42088A CH673658A5 CH 673658 A5 CH673658 A5 CH 673658A5 CH 420/88 A CH420/88 A CH 420/88A CH 42088 A CH42088 A CH 42088A CH 673658 A5 CH673658 A5 CH 673658A5
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Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Technisches Gebiet Technical field
Oxyddispersionsgehärtete Superlegierungen auf der Basis von Nickel, welche dank ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen beim Bau thermischer Maschinen Verwendung finden. Bevorzugte Verwendung als Schaufelwerkstoff für Gasturbinen. Oxide dispersion hardened superalloys based on nickel, which thanks to their excellent mechanical properties are used at high temperatures in the construction of thermal machines. Preferred use as a blade material for gas turbines.
Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierungen mit insgesamt optimalen Eigenschaften bezüglich Hochtemperaturfestigkeit, Langzeitstabilität und Duktilität. Dabei steht das Kriechverhalten und die Ermüdungsfestigkeit bei hohen Temperaturen des Werkstoffs im Vordergrund. The invention relates to the improvement of the mechanical properties of oxide dispersion-hardened nickel-based superalloys with overall optimal properties with regard to high-temperature strength, long-term stability and ductility. The focus is on creep behavior and fatigue strength at high material temperatures.
Insbesondere trifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Einkristall mit bevorzugter Längsrichtung bestehenden Werkstücks aus einer oxyddisperionsgehärteten Nik-kelbasis-Superlegierung ausgehend von pulvermetallurgisch 5 hergestelltem, warmgekneteten feinkörnigen Vormaterial, wobei das letztere zunächst einem Strangpress- und anschliessend einem Zonenglühprozess unterworfen wird. In particular, it relates to a process for producing a workpiece consisting of a single crystal with a preferred longitudinal direction from an oxide dispersion-hardened nickel base superalloy, starting from powder-metallurgically produced, hot-kneaded fine-grained starting material, the latter first being subjected to an extrusion and then a zone annealing process.
Stand der Technik xo Oxyddispersionsgehärtete Superlegierungen werden pulvermetallurgisch hergestellt, in der Regel durch Strangpressen oder heissisostatisches Pressen eines Pulvergemenges verdichtet und auf Grobkorn geglüht, gegebenenfalls zusätzlich thermisch gealtert. Sie gelangen dann als Halb-ls zeug in Form von Stangen oder Platten mit ausgesprochenen in Längsrichtung orientierten groben Stengelkristallen in den Handel. Die in Strangpressrichtung liegenden, längsgerichteten, durch Zonenglühen hergestellten Stengelkristalle haben in dieser Richtung die besten Eigenschaften bezüglich 20 Kriechfestigkeit. In der Querrichtung hingegen hat das Halbzeug und das daraus hergestellte Werkstück der zahlreich auftretenden Korngrenzen wegen vergleichsweise schlechte Eigenschaften: Kriech- und Ermüdungsfestigkeit, Korrosionswiderstand, Bruchzähigkeit, Duktilität sind niedrig. Es 25 wird daher versucht, Halbzeug herzustellen, das auch in der Querrichtung möglichst wenig Korngrenzen aufweist, also «dickere» Körner besitzt. Dies führt zwangsweise zur Forderung nach dem Einkristall, bei dem jegliche, die Hochtemperatureigenschaften beeinträchtigenden Korngrenzen fehlen. 30 Alle bisherigen Versuche, dieses Ziel mit konventionellen Methoden zu erreichen, schlugen indessen fehl. PRIOR ART xo Oxide dispersion-hardened superalloys are produced by powder metallurgy, generally compacted by extrusion or hot isostatic pressing of a powder mixture and annealed to coarse grains, optionally also thermally aged. They are then sold as semi-finished products in the form of rods or plates with pronounced coarse stem crystals oriented in the longitudinal direction. In this direction, the longitudinally oriented stem crystals produced by zone annealing have the best properties in terms of creep resistance. In the transverse direction, however, the semi-finished product and the workpiece made from it have numerous grain boundaries due to comparatively poor properties: creep and fatigue strength, corrosion resistance, fracture toughness, ductility are low. Attempts are therefore being made to produce semifinished products which have as few grain boundaries as possible in the transverse direction, ie which have “thicker” grains. This inevitably leads to the demand for the single crystal, in which there are no grain boundaries which impair the high-temperature properties. 30 However, all previous attempts to achieve this goal with conventional methods have failed.
Zum Stand der Technik wird folgende Literatur zitiert: The following literature is cited on the prior art:
- G.H. Gessinger, Powder Metallurgy of Superalloys, Butterworths, London,1984 - G.H. Gessinger, Powder Metallurgy of Superalloys, Butterworths, London, 1984
35 - R.F. Singer and E. Arzt, Conf. Proc. «High Temperature Materials for Gas Turbines», Liège, Belgium, Oktober 1986 35 - R.F. Singer and E. Doctor, Conf. Proc. "High Temperature Materials for Gas Turbines", Liège, Belgium, October 1986
- J.S. Benjamin, Metall. Trans. 1970,1,2943-2951 - J.S. Benjamin, metal. Trans. 1970,1, 2943-2951
- M.Y. Nazmy and R.F. Singer, Effect of inclusions on tensile ductility of a nickel-base oxide dispersion strengthened - M.Y. Nazmy and R.F. Singer, Effect of inclusions on tensile ductility of a nickel-base oxide dispersion strengthened
4o superalloy, Scripta Metallurgica, Vol. 19, pp. 829-832,1985, Pergamon Press Ldt. 4o superalloy, Scripta Metallurgica, Vol. 19, pp. 829-832, 1985, Pergamon Press Ldt.
- T.K. Glasgow, «Longitudinal Shear Behaviour of Several Oxide Dispersion Strengthened Alloys», NASA TM-78973 (1978). - T.K. Glasgow, "Longitudinal Shear Behavior of Several Oxide Dispersion Strengthened Alloys", NASA TM-78973 (1978).
45 - R.L. Cairns, L.R. Curwick, and J.S. Benjamin, Grain Growth in Dispersion Strenghtened Superalloys by Moving Zone Heat Treatments, Metallurgical Transactions A, Vol. 6 A, January 1975, p 179-188. 45 - R.L. Cairns, L.R. Curwick, and J.S. Benjamin, Grain Growth in Dispersion Strenghtened Superalloys by Moving Zone Heat Treatments, Metallurgical Transactions A, Vol. 6 A, January 1975, p 179-188.
Darstellung der Erfindung so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Einkristall mit bevorzugter Längsrichtung bestehenden Werkstücks aus einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierung anzugeben. Es wird von pulvermetallurgisch hergestelltem, warmgekne-55 teten feinkörnigen Vormaterial ausgegangen, wobei das Pulver zunächst durch Strangpressen verdichtet wurde. Das Verfahren soll es ermöglichen, auch Einkristalle grosser Abmessungen, wie sie für die Herstellung von Gasturbinenschaufeln für industrielle Anlagen benötigt werden, zu ver-60 wirklichen. The invention is based on the object of specifying a method for producing a workpiece consisting of a single crystal with a preferred longitudinal direction from an oxide-dispersion-hardened nickel-based superalloy. It is assumed that the powder-metallurgically produced, hot-melted, fine-grained raw material, the powder first being compressed by extrusion. The process is intended to enable single crystals of large dimensions, such as are required for the production of gas turbine blades for industrial plants, to be realized.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im eingangs erwähnten Verfahren das Werkstück derart aus dem stranggepressten Vormaterial herausgearbeitet wird, dass seine bevorzugte Längsachse mit der Strangpressrichtung einen 65 beliebigen Winkel a einschliesst und dass das auf diese Weise hergestellte Werkstück wenigstens teilweise derart durch eine Zonenglüh-Heizeinrichtung hindurchgeführt wird, dass .die Strangpressrichtung im Werkstück mit der auf dem Tem This object is achieved in that, in the method mentioned at the outset, the workpiece is worked out of the extruded starting material in such a way that its preferred longitudinal axis includes an arbitrary angle a with the extrusion direction and that the workpiece produced in this way is at least partially so by a zone annealing heating device is passed that the extrusion direction in the workpiece with that on the tem
peratur/Weg-Gradienten senkrecht stehenden Rekristallisationsfront, welche gleichzeitig die Temperaturfront ist, einen Winkel ß von 0 bis 600 einschliesst, und dass der Temperatur/Weg-Gradient im Werkstück in der Aufheizzone mindestens 5 °C/mm beträgt. temperature / displacement gradient of the vertical recrystallization front, which is also the temperature front, encloses an angle β from 0 to 600, and that the temperature / displacement gradient in the workpiece in the heating zone is at least 5 ° C./mm.
Weg zur Ausführung der Erfindung Die Erfindung wird anhand der durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben: WAY OF IMPLEMENTING THE INVENTION The invention is described on the basis of the exemplary embodiments explained in more detail by the figures:
Dabei zeigt: It shows:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus strengge-presstem Vormaterial mit Längsachse des Werkstücks senkrecht oder schief zur Strangpressrichtung, 1 is a plan view of a section of strictly pressed raw material with the longitudinal axis of the workpiece perpendicular or oblique to the extrusion direction,
Fig. 2 schematisch die Stellung eines Werkstücks gemäss Fig. 1 beim Zonenglühprozess für senkrechtes Hindurchführen durch die Induktionsspule, 2 schematically shows the position of a workpiece according to FIG. 1 in the zone annealing process for vertical passage through the induction coil,
Fig. 3 schematisch die Stellung eines Werkstücks gemäss Fig. 2 beim Zonenglühprozess für schiefes Hindurchführen durch die Induktionsspule, 3 schematically shows the position of a workpiece according to FIG. 2 in the zone annealing process for oblique passage through the induction coil,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Lage des Werkstücks im stranggepressten Vormaterial, 4 is a perspective view of the position of the workpiece in the extruded material,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des senkrechten Hindurchführens des Werkstücks durch die Induktionsspule beim Zonenglühen, 5 is a perspective view of the vertical passage of the workpiece through the induction coil during zone annealing,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des schiefen Hindurchführens des Werkstücks'durch die Induktionsspule beim Zonenglühen, 6 is a perspective view of the inclined passage of the workpiece through the induction coil during zone annealing,
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus strengge-presstem Vormaterial mit Längsachse des Werkstücks parallel zur Strangpressrichtung, 7 is a plan view of a section of strictly pressed primary material with the longitudinal axis of the workpiece parallel to the extrusion direction,
Fig. 8 schematisch die Stellung eines Werkstücks gemäss Fig. 7 beim Zonenglühprozess für schiefes und für transversales Hindurchführen durch die Induktionsspule, 8 schematically shows the position of a workpiece according to FIG. 7 in the zone annealing process for oblique and for transverse passage through the induction coil,
Fig. 9 eine Darstellung im Längsschnitt mit Perspektive für senkrechtes Hindurchführen des Werkstücks durch die Zonenglüh-Einrichtung, 9 shows a representation in longitudinal section with a perspective for vertical passage of the workpiece through the zone annealing device,
Fig. 10 eine Darstellung im Längsschnitt mit Perspektive für schiefes Hindurchführen des Werkstücks durch die Zonenglüh-Einrichtung, 10 is a representation in longitudinal section with perspective for obliquely passing the workpiece through the zone annealing device,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des transversalen Hindurchführens einer Schmalseite eines Werkstücks gemäss Fig. 7 durch die Induktionsspule einer ersten Zonenglüh-Heizeinrichtung, 11 is a perspective view of the transverse passage of a narrow side of a workpiece according to FIG. 7 through the induction coil of a first zone glow heating device,
Fig. 12 einen Schnitt durch ein Werkstück gemäss Fig. 7 nach dem transversalen Hindurchführen einer Schmalseite durch die Induktionsspule einer ersten Zonenglüh-Heizeinrichtung, 12 shows a section through a workpiece according to FIG. 7 after transversely passing a narrow side through the induction coil of a first zone annealing heating device,
Fig. 13 einen Schnitt durch ein Werkstück gemäss Fig. 7 beim senkrechten longitudinalen Hindurchführen durch die Induktionsspule einer zweiten Zonenglüh-Heizeinrichtung zu Beginn des Prozesses, 13 shows a section through a workpiece according to FIG. 7 during the vertical longitudinal passage through the induction coil of a second zone glow-heating device at the beginning of the process,
Fig. 14 einen Schnitt durch ein Werkstück gemäss Fig. 7 beim senkrechten longitudinalen Hindurchführen durch die Induktionsspule einer zweiten Zonenglüh-Heizeinrichtung gegen das Ende des Prozesses hin. 14 shows a section through a workpiece according to FIG. 7 during the vertical longitudinal passage through the induction coil of a second zone annealing heating device towards the end of the process.
Fig. 1 stellt die Draufsicht (Grundriss) auf einen Ausschnitt aus strenggepresstem Vormaterial mit Längsachse des Werkstücks senkrecht oder schief zur Strangpressrichtung dar. 1 ist stranggepresstes, feinkörniges Vormaterial (Halbzeug) in Form eines prismatischen Körpers, einer Stange oder Platte rechteckigen Querschnitts. 2 ist die mit Pfeil s angedeutete Strangpressrichtung, die mit der Längsachse des Vormaterials 1 zusammenfällt. Aus dem Vormaterial 1 werden Werkstücke herausgearbeitet, deren Lage dargestellt ist. 6 ist die Längsachse des herauszuschneidenden Werkstücks. 3 ist ein Werkstück, dessen Längsachse 6 senkrecht Fig. 1 shows the top view (plan view) of a section of strictly pressed primary material with the longitudinal axis of the workpiece perpendicular or oblique to the extrusion direction. 2 is the extrusion direction indicated by arrow s, which coincides with the longitudinal axis of the primary material 1. Workpieces, the position of which is shown, are worked out from the primary material 1. 6 is the longitudinal axis of the workpiece to be cut out. 3 is a workpiece whose longitudinal axis 6 is perpendicular
3 673 658 3,673,658
zur Strangpressrichtung 2 steht (Winkel a = 90 °). 4 ist ein Werkstück, dessen Längsachse 6 schief zur Strangpressrichtung 2 steht (45 ° < a < 90 °). to extrusion direction 2 (angle a = 90 °). 4 is a workpiece, the longitudinal axis 6 of which is oblique to the extrusion direction 2 (45 ° <a <90 °).
Fig. 2 zeigt schematisch die Stellung des Werkstücks beim s Zonenglühprozss für den Fall des senkrechten Hindurchführens des Werkstücks durch die Induktionsspule der Heizeinrichtung. 8 ist die Induktionsspule der Zonenglüh-Heizeinrichtung, deren Ebene im vorliegenden Fall von der Längsachse 6 des Werkstücks senkrecht durchsetzt wird (Winkel <p io = 90 °). Die Ebene der Induktionsspule 8 fällt mit der Richtung 7 der Rekristallisationsfront r (= Temperaturfront) zusammen. Die linke Seite der Figur bezieht sich auf ein Werkstück 3 mit einem Winkel a zur Strangpressrichtung von 90 °. Der für die Einkristallbildung massgebende Winkel 15 ß (nicht eingezeichnet) zwischen Strangpressrichtung s und Rekristallisationsfront r beträgt hier 0 °, da die Richtungen zusammenfallen. Die rechte Seite der Figur stellt ein Werkstück 4 mit einem von 90 ° abweichenden Winkel a dar (im vorliegenden Fall z. B. 60 °). Der Winkel ß beträgt hier 30 °. 20 Der Pfeil v stellt die Vorschubrichtung 9 des Werkstücks 3 bzw. 4 beim Zonenglühen dar. Fig. 2 shows schematically the position of the workpiece during the zone annealing process in the case of the workpiece being passed vertically through the induction coil of the heating device. 8 is the induction coil of the zone glow heating device, the plane of which in the present case is penetrated perpendicularly by the longitudinal axis 6 of the workpiece (angle <p io = 90 °). The level of the induction coil 8 coincides with the direction 7 of the recrystallization front r (= temperature front). The left side of the figure relates to a workpiece 3 with an angle a to the extrusion direction of 90 °. The angle 15 β (not shown) between extrusion direction s and recrystallization front r, which is decisive for the formation of single crystals, is 0 ° here, since the directions coincide. The right side of the figure represents a workpiece 4 with an angle a deviating from 90 ° (in the present case, for example, 60 °). The angle β is 30 ° here. 20 The arrow v represents the feed direction 9 of the workpiece 3 or 4 during zone annealing.
In Fig. 3 ist schematisch die Stellung des Werkstücks beim Zonenglühen für den Fall des schiefen Hindurchführens des Werkstücks durch die Induktionsspule der Heizeinrichtung 25 dargestellt. 8 ist die Induktionsspule, deren Ebene von der Längsachse 6 des Werkstücks schief durchsetzt wird (45 x <p < 90 °). 7 ist die Richtung der Rekristallisationsfront r. Der Winkel ß ist deutlich zu erkennen. Im übrigen entsprechen die Darstellungen und die Bezugszeichen denje-30 nigen der Fig. 2. 3 schematically shows the position of the workpiece during zone annealing in the event that the workpiece is passed obliquely through the induction coil of the heating device 25. 8 is the induction coil, the plane of which is penetrated obliquely by the longitudinal axis 6 of the workpiece (45 x <p <90 °). 7 is the direction of the recrystallization front r. The angle ß can be clearly seen. Otherwise, the representations and reference numerals correspond to those in FIG. 2.
In Fig. 4 ist die Lage des herauszuarbeitenden Werkstücks im stranggepressten Vormaterial perspektivisch dargestellt. 1 ist das stranggepresste, feinkörnige Vormaterial (Halbzeug) in Form einer Stange rechteckigen Querschnitts. 2 ist die in 35 Längsachse liegende Strangpressrichtung (Pfeil s). 3 ist ein prismatisches, für die Herstellung eines Schaufelblattes einer Gasturbinenschaufel vorgesehenes Werkstück, dessen Längsachse 6 senkrecht auf der Strangpressrichtung 2 steht (Winkel a = 90 °). Die Form des fertigen Werkstücks ist 40 durch das Tragflügelprofil auf den Stirnseiten angedeutet. In Fig. 4, the position of the workpiece to be machined in the extruded material is shown in perspective. 1 is the extruded, fine-grained primary material (semi-finished product) in the form of a rod of rectangular cross-section. 2 is the extrusion direction lying in the longitudinal axis (arrow s). 3 is a prismatic workpiece intended for the production of an airfoil of a gas turbine blade, the longitudinal axis 6 of which is perpendicular to the extrusion direction 2 (angle a = 90 °). The shape of the finished workpiece is indicated by the airfoil profile on the end faces.
Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung des senkrechten Hindurchführens des Werkstücks durch die Induktionsspule beim Zonenglühen. 3 ist das Werkstück, dessen Längsachse 6 senkrecht auf der Strangpressrichtung 2 des Vormaterials 45 steht (Winkel a = 90 °). 8 ist die Induktionsspule der Zonenglüh-Heizeinrichtung. Die Vorschubrichtung 9 (Pfeil v) des Werkstücks 3 steht senkrecht auf der Ebene der Induktionsspule 8 (Richtung 7 der Rekristallisationsfront r) und fällt mit der Längsachse 6 des ersteren zusammen (Winkel cp so = 90 °). Der nicht eingezeichnete Winkel ß beträgt 0 °. Fig. 5 is a perspective view of the vertical passage of the workpiece through the induction coil in zone annealing. 3 is the workpiece, the longitudinal axis 6 of which is perpendicular to the extrusion direction 2 of the primary material 45 (angle a = 90 °). 8 is the induction coil of the zone glow heater. The feed direction 9 (arrow v) of the workpiece 3 is perpendicular to the plane of the induction coil 8 (direction 7 of the recrystallization front r) and coincides with the longitudinal axis 6 of the former (angle cp so = 90 °). The angle ß not shown is 0 °.
Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung des schiefen Hindurchführens des Werkstücks durch die Induktionsspule beim Zonenglühen. 3 ist das Werkstück, dessen Längsachse 6 senkrecht auf der Strangpressrichtung 2 (Pfeil s) des Halb-55 zeugs steht (Winkel a = 90 °). 8 ist die Induktionsspule der Zonenglüh-Heizeinrichtung. 6 ist die Längsachse des Werkstücks 3, welche schief auf der Ebene der Induktionsspule 8 (Richtung 7 der Rekristallisationsfront r) steht und mit der Vorschubrichtung 9 (Pfeil v) des Werkstücks 3 zusammen-60 fällt (45 < (p < 90 ° ; im vorliegenden Fall Winkel cp ca. 60 °). Der Winkel ß zwischen 2 und 7 (Pfeile s und r) beträgt ca. Fig. 6 is a perspective view of the oblique passage of the workpiece through the induction coil in zone annealing. 3 is the workpiece, the longitudinal axis 6 of which is perpendicular to the extrusion direction 2 (arrow s) of the half-55 (angle a = 90 °). 8 is the induction coil of the zone glow heater. 6 is the longitudinal axis of the workpiece 3, which is skewed on the plane of the induction coil 8 (direction 7 of the recrystallization front r) and coincides with the feed direction 9 (arrow v) of the workpiece 3 (45 <(p <90 °; im In this case, angle cp is approximately 60 °. The angle ß between 2 and 7 (arrows s and r) is approximately
30°. 30 °.
Fig. 7 stellt die Draufsicht (Grundriss) auf einen Ausschnitt aus stranggepresstem Vormaterial mit Längsachse des 65 Werkstücks parallel zur Strangpressrichtung dar. 1 ist stranggepresstes, feinkörniges Vormaterial (Halbzeug) in Form eines prismatischen Körpers, einer Stange oder Platte rechteckigen Querschnitts. 2 ist die mit Pfeil s angedeutete Strang- 7 shows the top view (plan view) of a section of extruded primary material with the longitudinal axis of the workpiece parallel to the extrusion direction. 1 is extruded, fine-grained primary material (semi-finished product) in the form of a prismatic body, a rod or plate of rectangular cross section. 2 is the strand indicated by arrow s
673658 4 673 688 4
pressrichtung, die mit der Längsachse des Vormaterials 1 sprechen denjenigen der Fig. 9. Das Abdeckblech 10 der zusammenfällt. Aus dem Vormaterial 1 wird ein Werkstück 5 Fig. 9 ist weggelassen worden. Press direction, which speak with the longitudinal axis of the primary material 1 that of FIG. 9. The cover plate 10 which coincides. A workpiece 5 is made from the primary material 1. FIG. 9 has been omitted.
herausgearbeitet, dessen Lage dargestellt ist. 6 ist die Läng- Fig. 11 bezieht sich auf eine perspektivische Darstellung sachse des herauszuschneidenden Werkstücks 5, welche mit des transversalen Hindurchführens einer Schmalseite eines der Strangpressrichtung 2 zusammenfällt (nicht gezeichneter 5 Werkstücks gemäss Fig. 7 durch die Induktionsspule einer worked out, whose location is shown. 6 is the longitudinal axis. FIG. 11 relates to a perspective view of the axis of the workpiece 5 to be cut out, which coincides with the transversal passage of a narrow side of one of the extrusion directions 2 (not shown 5 workpiece according to FIG. 7 through the induction coil of one
Winkel a = 0 °). ersten Zonenglüh-Heizeinrichtung. 5 ist ein prismatisches Angle a = 0 °). first zone glow heater. 5 is a prismatic
Fig. 8 zeigt schematisch die Stellung eines Werkstücks Werkstück, dessen Längsachse 6 mit der Strangpressrichtung gemäss Fig. 7 beim Zonenglühprozess für schiefes und für 2 (Pfeil s) zusammenfällt. 8 deutet die Induktionsspule einer transversales Hindurchführen durch die Induktionsspule der Zonenglüh-Heizeinrichtung in Form einer Schleife an, deren 8 schematically shows the position of a workpiece, the workpiece whose longitudinal axis 6 coincides with the extrusion direction according to FIG. 7 in the zone annealing process for oblique and for 2 (arrow s). 8 indicates the induction coil of a transverse passage through the induction coil of the zone glow heater in the form of a loop, the
Heizeinrichtung. 8 ist die Induktionsspule der Zonenglüh- io genaue Gestalt und Abmessung dem jeweiligen Werkstück 5 Heater. 8 is the induction coil of the zone glow-precise shape and dimension of the respective workpiece 5
Heizeinrichtung deren Ebene mit der Richtung 7 der Rekri- angepasst ist. 9 ist die Vorschubrichtung (Pfeil v), welche auf stallisationsfront r (= Temperaturfront) zusammenfällt. Die der Längsachse 6 des Werkstücks 5 senkrecht steht. Die Rich- Heating device whose level is adapted to the direction 7 of the recri. 9 is the feed direction (arrow v), which coincides with the installation front r (= temperature front). That is perpendicular to the longitudinal axis 6 of the workpiece 5. The Rich
linke Seite der Figur bezieht sich auf ein schiefes Hindurch- tung 7 der Rekristallisationsfront r (= Temperaturfront) an führen durch die Induktionsspule 8, wobei die Vorschubrich- der linken Schmalseite des Werkstücks 5 liegt im wesent-tung 9 (Pfeil v) in der Strangpressrichtung 2 (Pfeil s) liegt. Die is liehen in der Strangpressrichtung 2. Der entsprechende Tem- The left-hand side of the figure relates to a crooked recess 7 of the recrystallization front r (= temperature front) leading through the induction coil 8, the feed direction of the left-hand narrow side of the workpiece 5 being essentially 9 (arrow v) in the extrusion direction 2 (arrow s) lies. This is in the extrusion direction 2. The corresponding temperature
Längsachse 6 des Werkstücks 5 bildet mit der Richtung 7 der peratur/Weg-Gradient 12 (Pfeil G) steht senkrecht zu den The longitudinal axis 6 of the workpiece 5 forms with the direction 7 of the temperature / displacement gradient 12 (arrow G) is perpendicular to the
Rekristallisationsfront (Pfeil r) den Winkel <p (im vorlie- vorgennanten Richtungen. Die ungefähr dynamische genden Fall 135 °). Der für die Einkristallbildung massge- Grenze 16 zwischen feinkörnigem Vormaterial und bereits bende Winkel ß zwischen den Pfeilen s und v beträgt somit erzeugtem Einkristall ist durch eine gestrichelte Linie ange- Recrystallization front (arrow r) the angle <p (in the aforementioned directions. The approximately dynamic case 135 °). The limit 16 for fine crystal formation between the fine-grained material and the already existing angle β between the arrows s and v is thus the single crystal produced is indicated by a dashed line.
45 °. Die rechte Seite der Figur stellt ein transversales Hin- 20 deutet. 45 °. The right side of the figure represents a transversal pointing.
durchführen durch die Induktionsspule 8 dar. Das Werk- In Fig. 12 ist ein Schnitt durch ein Werkstück gemäss Fig. 7 stück 5 wird quergestellt, so dass seine Längsrichtung 6, die nach dem transversalen Hindurchführen einer Schmalseite mit der Strangpressrichtung 2 zusammenfällt, parallel zur durch die Induktionsspule einer ersten Zonenglüh-Heizein-Ebene der Induktionsspule 8, d. h. zur Richtung 7 der Rekri- richtung dargestellt. Die linke Schmalseite des Werkstücks 5 stallisationsfront (Pfeil r) zu liegen kommt. Die Vorschub- 25 ist nach dem Durchgang durch die schleifenförmige Induk-richtung 9 (Pfeil v) steht senkrecht auf der Längsachse 6. Der tionsspule 8 der Zonenglüh-Heizeinrichtung zu einem EinWinkel (p (nicht eingezeichnet) beträgt 0 °. Auch der massge- kristall 15 rekristallisiert, während der übrige Teil noch aus bende, nicht gezeichnete Winkel ß (zwischen den Pfeilen s feinkörnigem Vormaterial 14 besteht. Die übrigen Bezugsund r) ist 0 zeichen entsprechen denjenigen der Fig. 11. perform by the induction coil 8. The work in Fig. 12 is a section through a workpiece according to Fig. 7 piece 5 is transversely so that its longitudinal direction 6, which coincides with the extrusion direction 2 after the transverse passage of a narrow side, parallel to by the induction coil of a first zone glow-heating level of the induction coil 8, d. H. shown to direction 7 of the direction of recr. The left narrow side of the workpiece 5 comes to rest (arrow r). After passing through the loop-shaped induction direction 9 (arrow v), the feed 25 is perpendicular to the longitudinal axis 6. The ionizing coil 8 of the zone glow-heating device at an angle (p (not shown) is 0 °. crystal 15 recrystallized, while the remaining part still consists of a bend, not shown, angle β (between the arrows s fine-grained raw material 14. The other reference and r) are 0 characters correspond to those of FIG. 11.
„ „ . n , „ • y •• 1. ... «. T-, , 30 Fig. 13 zeigt einen Schritt durch ein Werkstück gemäss "". n, "• y •• 1. ...". T-,, 30 Fig. 13 shows a step through a workpiece according to
. zeiSt eine Darstellung im Längsschnitt mit Perspek- Fig. ? beim Senkrechten longitudinalen Hindurchffihren tive fur senkrechtes Hindurchfuhren des Werkstucks durch , 0 , ,. T a w 1 • -, ~ TT . . . is a representation in longitudinal section with a perspective view? for vertical longitudinal passage tive for vertical passage of the workpiece through, 0,,. T a w 1 • -, ~ TT. .
„ .... „• • ,. t 7 , . . , durch die Induktionsspule einer zweiten Zonengluh-Heizem- "...." • •,. t 7,. . , through the induction coil of a second zone glow heater
die Zonengluh-Einrichtung. Die Verhaltnisse entsprechen . -a • * n t-> .. ,, ,, „ the zonengluh facility. The conditions correspond. -a • * n t-> .. ,, ,, „
, _ ,. , , ? t-.. - .. , , , v.. _ . . richtung zu Beginn des Prozesses. Das gemäss Fig. 11 und 12 , _,. ,,? t- .. - ..,,, v .. _. . direction at the beginning of the process. 11 and 12
gmndsatzhch denjenzgen der Fig. 2, lmks und der Fig. 5.3 ist vorgehaBndelte Werkstück 5 wird in einem zweiten Schritt das Werkstuck mit auf semer Stirnseite emgezeichneter , , u ,. T a 1 1 o • ? 2, lmks and FIG. 5.3 is pretreated workpiece 5, in a second step the workpiece with,, u,. T a 1 1 o •?
^ _ ,_r ., . _. t •• i_ ^ a xxt 1 3S derart durch die Induktionsspule 8 einer zweiten Zonengluh- ^ _, _r.,. _. t •• i_ ^ a xxt 1 3S in this way through the induction coil 8 of a second zone glow
Strangpressrichtung 2 (Pfeil s). Die Langsachse 6 des Werk- TT . . ... c ■ T.. , , Extrusion direction 2 (arrow s). The longitudinal axis 6 of the factory TT. . ... c ■ T ..,,
,.. . ça ■ l. o Heizemrichtung gefuhrt, dass seine Längsachse 6 mit der rwr t iS 6 QS(vn ^ fanSPress^c Vorschubrichtung 9 (Pfeil v) zusammenfällt. Die bereits zu , ... ça ■ l. o Heating device that its longitudinal axis 6 coincides with the rwr t iS 6 QS (vn ^ fanSPress ^ c feed direction 9 (arrow v). The already to
(Winkel a = 90 °). 8 ist die Induktionsspule der Zonenglüh- . Einkristalll5rekrist'meierte Schmalseite macht (Angle a = 90 °). 8 is the induction coil of the zone glow. Single crystal recrystallized narrow side makes
TT • • * t • 1 tll / j 4 • 4 1 , . \ vlllvlli Jj'lllA.lXolclll 1J 1 vaI Ijlulllolvl Lv Uwillilctlüvllv llluvill TT • • * t • 1 tll / j 4 • 4 1,. \ vlllvlli Jj'lllA.lXolclll 1J 1 vaI Ijlulllolvl Lv Uwillilctlüvllv llluvill
Heizeinrichtung, deren Ebene (durch Pfeil r angedeutet) , . . . A c A ^ r • i •• . Heating device, the level (indicated by arrow r),. . . A c A ^ r • i ••.
« rj t- v wT 1 1 % x ^ dabei den Anfang, der aus unverändertem feinkornigen senkrecht auf der Langsachse 6 des Werkstucks 3 steht . . 11l4L . r3 ... . »• * , ... T c , «Rj t- v wT 1 1% x ^ the beginning, which stands vertically on the longitudinal axis 6 of the workpiece 3 from unchanged fine-grained. . 11l4L. r3 .... »• *, ... T c,
(Winkel cp = 90 °). Die Vorschubrichtung 9 (Pfeil v) des n bstfende fn& T61.1 Werkstucks 5 wird (Angle cp = 90 °). The feed direction 9 (arrow v) of the nfstfende fn & T61.1 workpiece 5 is
. , T„ t.? „ nach der Orientierung des Einkristalls 15 umknstalhsiert. . , T "t.? “After the orientation of the single crystal 15.
Werkstucks fallt mit dessen Längsachse 6 zusammen. Der i * * •• u » ... Workpieces coincide with its longitudinal axis 6. The i * * •• u »...
. , . . . , t , , q . . nom-4. • »lj 1 Der letztere wachst sozusagen in das feinkörnige Vormaterial nicht eingezeichnete Wmkel ß ist hier 0 10 ist eine Abdeck- 14 hìnein. Die Richtung 7 ^er Rekristallisationsfront r steht platte, 11 em Ofen zur Warmhaltung bzw. Erzielung einer , e, T.. ° . . ,. . . , t,, q. . nom-4. • »lj 1 The latter grows, so to speak, in the fine-grained material not shown ß here 0 0 is a cover 14 no. The direction 7 ^ er recrystallization front r is plate, 11 em furnace to keep warm or to achieve a, e, T .. °.
'. . .,, .... j S, i i r? t senkrecht auf der Längsachse 6 des Werkstucks und hat keine benebig langsamen Abkuhlung des Werkstucks 3. Der Tem- D , ° .. . '. . . ,, .... j S, i i r? t perpendicular to the longitudinal axis 6 of the workpiece and has no slow cooling of the workpiece 3. The temperature D, ° ...
peratur/Weg-Gradient 12 (Pfeil G) in der Mitte des Quer- 4* mehr zur ursprunghehen Strangpressrichtung, temperature / path gradient 12 (arrow G) in the middle of the cross- 4 * more to the original extrusion direction,
t. a txT i i o r-ii. • a t •• u t t weshalb diese nicht mehr eingezeichnet ist, um Verwirrung schnitts des Werkstucks 3 fallt m dessen Längsachse 6. Im ., ° ° t. a txT i i o r-ii. • a t •• u t t which is why it is no longer shown; to confuse the workpiece 3 falls m along its longitudinal axis 6. In., ° °
zu vermeiden to avoid
^c^en Teil der Figurât eine Kurve 13 dargestellt. Sie gibt inFig. 14 ist ein Schnitt durch ein Werkstück gemäss Fig. 7 Part of the figure shows a curve 13. It gives inFig. 14 is a section through a workpiece according to FIG. 7
dieTemperaturTdesWerkstucks3inderLangsachse6m beim senkrechten longitudinalen Hindurchführen durch die the temperature T of the workpiece 3 in the longitudinal axis 6m when passing it vertically longitudinally through the
Funktion des Vorschubes bzw. des Ortes x wieder. Man kann T j w i • ^ „ . . • ,. Function of the feed or the location x again. One can T j w i • ^ ". . •,.
j A , ,... , , 1.j. . so Induktionsspule einer zweiten Zonengluh-Heizemrichtung daraus entnehmen dass das Werkstuck sehr rasch (Gradient gegerl das EnPde des Prozesses hin dargeStellt. Der Einkristall j A,, ...,, 1.j. . so take induction coil of a second zone glow heater from this that the workpiece is very quickly (gradient versus the end of the process represents. The single crystal
G hoch) auf die Reknstal isationstemperatur erhitzt und 15 ist gewachsen auf Kosten des feinkrönigenVormaterials dann eme gewisse Zeit auf diesergehalten und hierauf ver- 14. Im übrigen gelten die gleichen Bezugszeichen wie in haltnismassig langsam abgekühlt wird. pjg 13 G high) to the recalculation temperature and 15 has grown at the expense of the fine-cored raw material and then kept there for a certain time. 14. Otherwise the same reference numerals apply as in relatively slow cooling. pjg 13
Fig. 10 zeigt eine Darstellung im Längsschnitt mit Perspek- 55 10 shows a representation in longitudinal section with perspective 55
tive für schiefes Hindurchführen des Werkstücks durch die Ausführungsbeispiel 1 tive for oblique passage of the workpiece through the embodiment 1
Zonenglüh-Einrichtung. Die Verhältnisse entsprechen denje- Siehe Fig. 1,2 linke Seite, 4 und 9! Zone glow device. The ratios correspond to those - see Fig. 1,2 left side, 4 and 9!
nigen der Fig. 3 links und der Fig. 6. Das Werkstück 3 mit der Als Vormaterial 1 lag eine pulvermetallurgisch hergestellte 3 on the left and FIG. 6. The workpiece 3 with the primary material 1 was a powder metallurgy
Strangpressrichtung 2 und der Längsachse 6 (Winkel a = oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung mit der Extrusion direction 2 and the longitudinal axis 6 (angle a = oxide dispersion hardened nickel-based superalloy with the
90 °) wird in Richtung seiner Längsachse 6 bewegt : Vorschub- 60 Handelsbezeichnung MA 6000 von INCO vor. Die Legie- 90 °) is moved in the direction of its longitudinal axis 6: feed 60 trade name MA 6000 from INCO in front. The alloy
richtung 9 (Pfeil v). Die Ebene der Induktionsspule 8 steht rung hatte die nachfolgende Zusammensetzung : direction 9 (arrow v). The level of the induction coil 8 has the following composition:
schief auf der Längsachse 6 des Werkstücks 3 (45 < <p < 90 0 ; skewed on the longitudinal axis 6 of the workpiece 3 (45 <<p <90 0;
im vorliegenden Fall Winkel cp ca. 60 °). Der Temperatur/ in the present case angle cp approx. 60 °). The temperature /
Weg-Gradient 12 (Pfeil G) steht senkrecht auf der Ebene der Cr = 15 Gew.-% Path gradient 12 (arrow G) is perpendicular to the plane of Cr = 15% by weight
Induktionsspule 8 und nimmt somit mit der Längsachse 6 (= es W = 4,0 Gew.-% Induction coil 8 and thus takes with the longitudinal axis 6 (= es W = 4.0 wt .-%
Vorschubrichtung 9) den Winkel 90 °-cp (im vorliegenden Mo = 2,0 Gew.-% Feed direction 9) the angle 90 ° -cp (in the present Mo = 2.0% by weight
Fall ca. 30°) ein. Der Winkel ß zwischen den Pfeilen s und v AI = 4,5 Gew.-% Case approx. 30 °). The angle β between the arrows s and v AI = 4.5% by weight
beträgt ebenfalls 30 ".Alle übrigen Bezugszeichen ent- Ti = 2,5 Gew.-% is also 30 ". All other reference numerals ent- Ti = 2.5 wt .-%
5 5
673658 673658
Ta = Ta =
C C.
B B
Zr = Y2O3 = Ni = Zr = Y2O3 = Ni =
2.0 Gew.-% 0,05 Gew.-% 0,01 Gew.-% 0,15 Gew.-% 2.0% by weight 0.05% by weight 0.01% by weight 0.15% by weight
1.1 Gew.-% Rest Gew.-% 1.1% by weight rest% by weight
Das Vormaterial 1 lag in feinkörnigem Zustand in Form einer stranggepressten Stange mit rechteckförmigem Querschnitt vor und hatte folgende Abmessungen: The raw material 1 was in a fine-grained state in the form of an extruded rod with a rectangular cross section and had the following dimensions:
Breite = 180 mm Dicke = 65 mm Width = 180 mm thickness = 65 mm
Länge = 1000 mm (Strangpressrichtung s) Length = 1000 mm (extrusion direction s)
Aus der Stange wurde quer zur Strangpressrichtung s (a = 90 °) ein Abschnitt von 110 mm Breite abgetrennt, so dass die Abmessungen des weiter zu behandelnden Werkstücks 3 nun wie folgt waren: A section 110 mm wide was cut off from the bar transversely to the extrusion direction s (a = 90 °), so that the dimensions of the workpiece 3 to be treated were as follows:
Temperatur von 1290 °C, welche 15 °C unterhalb der Solidus-temperatur lag. Temperature of 1290 ° C, which was 15 ° C below the solidus temperature.
Ausführungsbeispiel 3 s Siehe Fig. 7,8 linke Seite ! Embodiment 3 s See Fig. 7,8 left side!
Als Vormaterial 1 lag eine pulvermetallurgisch hergestellte oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung der nachfolgenden Zusammensetzung vor: A powder-metallurgically produced oxide dispersion-hardened nickel-based superalloy of the following composition was present as primary material 1:
xo Cr = xo Cr =
20,0 Gew.-% 20.0% by weight
AI = AI =
6,0 Gew.-% 6.0% by weight
Mo = Mo =
2,0 Gew.-% 2.0% by weight
W = W =
3,5 Gew.-% 3.5% by weight
Zr = Zr =
0,19 Gew.-% 0.19% by weight
15 B = 15 B =
0,01 Gew.-% 0.01% by weight
C C.
0,01 Gew.-% 0.01% by weight
Y2O3 = Y2O3 =
1,1 Gew.-% 1.1% by weight
Ni = Ni =
Rest rest
20 20th
Breite = 110 mm (Strangpressrichtung s) Width = 110 mm (extrusion direction s)
Dicke = 65 mm Thickness = 65 mm
Länge = 180 mm (senkrecht zur Strangpressrichtung s) 25 Length = 180 mm (perpendicular to the extrusion direction s) 25
Profilradius Profile radius
-V -V
Querschnittsfläche 71 Cross-sectional area 71
-V -V
110-65 110-65
= 48 mm = 48 mm
Das Vormaterial 1 lag in feinkörnigem Zustand als strang-gepresste Stange rechteckigen Querschnitts vor. Von der Stange wurde ein Werkstück 5 abgeschnitten, dessen Längsachse 6 mit der Strangpressrichtung 2 (Pfeil s) zusammenfiel und folgende Abmessungen hatte: The primary material 1 was in the fine-grained state as an extruded rod of rectangular cross-section. A workpiece 5 was cut from the rod, the longitudinal axis 6 of which coincided with the extrusion direction 2 (arrow s) and had the following dimensions:
Breite = 160 mm Dicke = 45 mm Width = 160 mm thickness = 45 mm
Länge = 280 mm (Strangpressrichtung s) Length = 280 mm (extrusion direction s)
Das Werkstück 3 wurde nun einem Zonenglühprozess unterworfen, wobei die Vorschubrichtung 9 parallel zur 180 mm messenden Kante in der Längsachse 6 lag und somit senkrecht auf der ursprünglichen Strangpressrichtung 2 (Pfeil s) des Vormaterials 1 stand (cp = 90 °). Der Winkel ß betrug somit 0 Die konstante Vorschubgeschwindigkeit v betrug 4 mm/min, die mittlere Aufheizgeschwindigkeit in der Mitte des Werkstücks 3 für eine Temperatur von 1160 °C 43 °C/min. Das Werkstück 3 erreichte an seinem Umfang in der Ebene der Induktionsspule 8 eine Temperatur von 1275 °C. Der Temperatur/Weg-Gradient 12 (Pfeil G) in der Mitte in Vorschubrichtung 9 erreichte bei 1200 °C den Wert von 10,7 °C/min. The workpiece 3 was then subjected to a zone annealing process, the feed direction 9 lying parallel to the edge measuring 180 mm in the longitudinal axis 6 and thus being perpendicular to the original extrusion direction 2 (arrow s) of the starting material 1 (cp = 90 °). The angle β was therefore 0. The constant feed rate v was 4 mm / min, the average heating rate in the middle of the workpiece 3 for a temperature of 1160 ° C. 43 ° C./min. The workpiece 3 reached a temperature of 1275 ° C. on its circumference in the plane of the induction coil 8. The temperature / displacement gradient 12 (arrow G) in the middle in the feed direction 9 reached the value of 10.7 ° C./min at 1200 ° C.
Ausführungsbeispiel 2 Embodiment 2
Siehe Fig. 1,2 rechte Seite! See Fig. 1,2 right side!
Eine oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung mit der Zusammensetzung gemäss Beispiel 1 lag in Form einer Stange vor. Es wurde aus ihr schief zur Strangpressrichtung s unter einem Winkel a von 60 0 ein Werkstück 4 folgender Abmessungen herausgeschnitten: An oxide dispersion-hardened nickel-based superalloy with the composition according to Example 1 was in the form of a rod. A workpiece 4 of the following dimensions was cut out of it obliquely to the extrusion direction s at an angle a of 60 °:
Breite = 100 mm Dicke = 50 mm Länge = 220 mm Width = 100 mm thickness = 50 mm length = 220 mm
Das Werkstück 4 wurde einem Zonenglühprozess unterworfen, wobei der Winkel cp = 90 ° und der Winkel ß = 300 betrug. Die Vorschubgeschwindigkeit war 2,5 mm/min, die mittlere Aufheizgeschwindigkeit in der Mitte des Werkstücks 4 für eine Temperatur von 1180 °C 50 °C/min. Der Temperatur/Weg-Gradient 12 (Pfeil G) bei 1200 °C in der Mitte in Vorschubrichtung 9 des Werkstücks 4 betrug 20 °C/ min. Das Werkstück 4 erreichte am Umfang eine maximale The workpiece 4 was subjected to a zone annealing process, the angle cp = 90 ° and the angle β = 300. The feed rate was 2.5 mm / min, the average heating rate in the middle of the workpiece 4 for a temperature of 1180 ° C 50 ° C / min. The temperature / displacement gradient 12 (arrow G) at 1200 ° C. in the middle in the feed direction 9 of the workpiece 4 was 20 ° C./min. The workpiece 4 reached a maximum on the circumference
30 Der Winkel a betrug somit 0 °. Das Werkstück 5 wurde einem Zonenglühprozess unterworfen, wobei die Vorschubrichtung 9 parallel zur 280 mm messenden Kante in der Längsachse 6 lag. Die Ebene der Induktionsspule 8 (= Richtung 7 der Rekristallisationsfront r) lag derart, dass der 35 Winkel cp = 1400 und der Winkel ß = 40 0 betrug. Die Vorschubgeschwindigkeit v betrug 3 mm/min, die Aufheizgeschwindigkeit in der Mitte des Werkstücks 5 durchschnittlich 47 °C/min. Der Temperatur/Weg-Gradient 12 (Pfeil G) senkrecht zur Rekristallisationsfront 7 (Pfeil r) betrug in der 40 Mitte des Werkstücks 5 bei einer Temperatur von 1200 °C im Aufheizbereich durchschnittlich 10 °C/mm. Die maximale Temperatur betrug 1280 °C. 30 The angle a was thus 0 °. The workpiece 5 was subjected to a zone annealing process, the feed direction 9 being parallel to the edge measuring 280 mm in the longitudinal axis 6. The plane of the induction coil 8 (= direction 7 of the recrystallization front r) was such that the angle 35 was cp = 1400 and the angle β = 40 °. The feed speed v was 3 mm / min, the heating speed in the middle of the workpiece 5 averaged 47 ° C / min. The temperature / path gradient 12 (arrow G) perpendicular to the recrystallization front 7 (arrow r) was in the middle of the workpiece 5 at a temperature of 1200 ° C. in the heating area on average 10 ° C./mm. The maximum temperature was 1280 ° C.
Ausführungsbeispiel 4 45 Siehe Fig. 7,11,12,13,14! Embodiment 4 45 See FIGS. 7, 11, 12, 13, 14!
Eine oxyddispersonsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung lag als Vormaterial 1 in Form einer stranggepressten Stange im feinkörnigen Zustand vor. Die Legierung hatte die nachfolgende Zusammensetzung: An oxide-hardened nickel-based superalloy was present as primary material 1 in the form of an extruded rod in the fine-grained state. The alloy had the following composition:
50 50
Cr = Cr =
17,0 Gew.-% 17.0% by weight
AI = AI =
6,0 Gew.-% 6.0% by weight
Mo = Mo =
2,0 Gew.-% 2.0% by weight
w = w =
3,5 Gew.-% 3.5% by weight
55 Ta = 55 Ta =
2,0 Gew.-% 2.0% by weight
Zr = Zr =
0,15 Gew.-% 0.15% by weight
B B
0,01 Gew.-% 0.01% by weight
C C.
0,05 Gew.-% 0.05% by weight
Y2O3 = Y2O3 =
1,1 Gew.-% 1.1% by weight
60 Ni 60 Ni
Rest rest
65 65
Von der Stange wurde ein Werkstück 5 abgeschnitten, dessen Längsachse 6 mit der Strangpressrichtung 2 (Pfeil s) zusammenfiel und folgende Abmessungen hatte: A workpiece 5 was cut from the rod, the longitudinal axis 6 of which coincided with the extrusion direction 2 (arrow s) and had the following dimensions:
Breite = 120 mm Dicke = 65 mm Width = 120 mm thickness = 65 mm
Länge = 350 mm (Strangpressrichtung s) Length = 350 mm (extrusion direction s)
673658 673658
Profilradius = ^ Q^rschnittsflà^= ^1^65 = 50mm Profile radius = ^ Q ^ rschnittflà ^ = ^ 1 ^ 65 = 50mm
Das Werkstück 5 wurde in einem ersten Verfahrensschritt gemäss Fig. 11 und 12 wärmebehandelt. Seine eine Schmalseite wurde mit quergestellter Längsachse 6 transversal durch .die als Schleife ausgebildete Induktionsspule 8 einer ersten Zonenglüh-Heizeinrichtung durchgeführt. Die Vorschubrichtung 9 (Pfeil v) stand dabei sowohl senkrecht auf der Längsachse 6 wie auf der Strangpressrichtung 2 (Pfeil s). Die Richtung 7 der Rekristallisationsfront r am Kopfende des Werkstücks 5 war ungefähr parallel zur Strangpressrichtung 2, wodurch optimale Bedingungen für die Erzeugung eines Einkristalls 15 vorlagen. Der entsprechende Temperatur/ Weg-Gradient 12 (Pfeil G) stand ungefähr senkrecht auf der Rekristallisationsfront r. Der restliche Teil des Werkstücks 5 verblieb im Zustand des feinkörnigen Vormaterials 14. In einem zweiten Verfahrensschritt wurde das Werkstück 5 um 90 ° gewendet und gemäss Fig. 13 und 14 mit seiner Längsachse 6 longitudinal durch die Induktionsspule 8 einer zweiten Zonenglüh-Heizeinrichtung hindurchgeführt. Dabei wurde das bereits zu einem Einkristall 15 rekristallisierte Kopfende des Werkstücks 5 in die Induktionsspule eingeführt. Vorschubrichtung 9 (Pfeil v) und Längsachse 6 des Werkstücks 5 fielen zusammen und standen auf der Richtung 7 der Rekristallisationsfront r (= Ebene der Induktionsspule) senkrecht. Der Einkristall 15 wuchs gleichsam in den verbliebenen, aus feinkörnigem Vormaterials 14 bestehenden Teil hinein. Die Strangpressrichtung 2 ist in den für den zweiten Verfahrensschritt gültigen Fig. 13 und 14 weggelassen worden, da sie hier keine Rolle mehr spielt. Die maximale Temperatur bei der Rekristallisation betrug 1280 °C. Die Aufheizgeschwindigkeit betrug 45 °C/min, die Vorschubgeschwindigkeit v ca. 3 mm/min. Der Temperatur/ Weg-Gradient bei 1200 °C in der Mitte des Werkstücks 5 betrug 15 °C/mm. The workpiece 5 was heat-treated in a first method step according to FIGS. 11 and 12. One of its narrow sides, with its longitudinal axis 6 set transversely, was passed through the induction coil 8, which is designed as a loop, of a first zone annealing heating device. The feed direction 9 (arrow v) was both perpendicular to the longitudinal axis 6 and to the extrusion direction 2 (arrow s). The direction 7 of the recrystallization front r at the head end of the workpiece 5 was approximately parallel to the extrusion direction 2, as a result of which optimal conditions for the production of a single crystal 15 were present. The corresponding temperature / path gradient 12 (arrow G) was approximately perpendicular to the recrystallization front r. The remaining part of the workpiece 5 remained in the state of the fine-grained starting material 14. In a second process step, the workpiece 5 was turned through 90 ° and, according to FIGS. 13 and 14, its longitudinal axis 6 was passed longitudinally through the induction coil 8 of a second zone annealing heating device. The head end of the workpiece 5, which had already been recrystallized into a single crystal 15, was introduced into the induction coil. The feed direction 9 (arrow v) and the longitudinal axis 6 of the workpiece 5 coincided and were perpendicular to the direction 7 of the recrystallization front r (= plane of the induction coil). The single crystal 15 grew, as it were, into the remaining part consisting of fine-grained primary material 14. The extrusion direction 2 has been omitted in FIGS. 13 and 14 valid for the second method step, since it no longer plays a role here. The maximum temperature during recrystallization was 1280 ° C. The heating rate was 45 ° C / min, the feed rate v approx. 3 mm / min. The temperature / displacement gradient at 1200 ° C in the middle of the workpiece 5 was 15 ° C / mm.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Es geht ganz allgemein um ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Einkristall mit bevorzugter The invention is not restricted to the exemplary embodiments. It is generally a method of producing one from a single crystal with preferred
Längsrichtung bestehenden Werkstücks 3,4,5 aus einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierung ausgehend von pulvermetallurgisch hergestelltem, warmgekneteten feinkörnigen Vormaterial 1, wobei das letztere zunächst einem Strangpress- und anschliessend einem Zonenglühprozess unterworfen wird, indem das Werkstück 3,4,5 derart aus dem stranggepressten Vormaterial 1 herausgearbeitet wird, dass seine bevorzugte Längsachse 6 mit der Strangpressrichtung 2 einen beliebigen Winkel a einschliesst und das auf diese Weise hergestellte Werkstück 3,4,5 wenigstens teilweise derart durch eine Zonenglüh-Heizeinrichtung hindurchgeführt wird, dass die Strangpressrichtung 2 im Werkstück 3,4,5 mit der auf dem Temperatur/Weg-Gradienten 12 senkrecht stehenden Rekristallisationsfront 7, welche gleichzeitig die Temperaturfront ist, einen Winkel ß von 0 bis 60 ° einschliesst, wobei der Temperatur/Weg-Gradient 12 im Werkstück 3,4,5 in der Aufheizzone mindestens 5 °C/mm beträgt. Workpiece 3, 4, 5 consisting of an oxide dispersion hardened nickel-based superalloy, starting from powder-metallurgically produced, hot-kneaded, fine-grained primary material 1, the latter first being subjected to an extrusion and then a zone annealing process, in that the workpiece 3, 4, 5 is extruded from the extruded material The primary material 1 is worked out so that its preferred longitudinal axis 6 forms an arbitrary angle a with the extrusion direction 2 and the workpiece 3, 4, 5 produced in this way is at least partially passed through a zone annealing heating device such that the extrusion direction 2 in the workpiece 3, 4, 5 forms an angle β of 0 to 60 ° with the recrystallization front 7, which is perpendicular to the temperature / path gradient 12 and which is also the temperature front, the temperature / path gradient 12 in the workpiece 3, 4, 5 in the heating zone is at least 5 ° C / mm.
In einer Ausführungsart steht die Rekristallisationsfront 7 beim Zonenglühen senkrecht zur bewegten Längsachse 6 des Werkstücks 3,4,5 und der Temperatur/Weg-Gradient 12 beträgt 7 bis 20 °C/mm. In einer anderen Ausführungsart steht die Rekristallisationsfront 7 schief zur Längsachse 6 und der Temperatur/Weg-Gradient beträgt 10 °C/mm. In one embodiment, the recrystallization front 7 is perpendicular to the moving longitudinal axis 6 of the workpiece 3, 4, 5 and the temperature / path gradient 12 is 7 to 20 ° C./mm. In another embodiment, the recrystallization front 7 is inclined to the longitudinal axis 6 and the temperature / path gradient is 10 ° C / mm.
In einer weiteren Ausführungsart wird das Werkstück 5 derart aus dem stranggepressten Vormaterial 1 herausgearbeitet, dass seine bevorzugte Längsachse 6 mit der Strangpressrichtung 2 einen Winkel a von 0 ° einschliesst und das auf diese Weise hergestellte Werkstück 5 wird zunächst in einem ersten Schritt mit nur einer seiner Schmalseiten derart durch eine erste Zonenglüh-Heizeinrichtung geführt, dass die Strangpressrichtung 2 im wesentlichen einen Winkel ß von 00 mit der Rekristallisationsfront 7 einschliesst, wobei das auf diese Art an einer Schmalseite zu einem Einkristall 15 rekristallisierte Werkstück 5 in einem zweiten Schritt derart durch eine zweite Zonenglüh-Heizeinrichtung hin-druchgeführt wird, dass seine bevorzugte Längsachse 6 mit der Vorschubrichtung 9 zusammenfällt und der Zonenglühprozess an der bereits zu einem Einkristall 15 rekristallisierten Schmalseite des Werkstücks 5 begonnen wird und der Winkel <p zwischen der Längsachse 6 des Werkstücks 5 und der Rekristallisationsfront 7 beliebig sein kann. In a further embodiment, the workpiece 5 is worked out of the extruded material 1 in such a way that its preferred longitudinal axis 6 forms an angle a of 0 ° with the extrusion direction 2, and the workpiece 5 produced in this way is first used in only one of its first steps Narrow sides are guided through a first zone annealing heating device in such a way that the extrusion direction 2 essentially forms an angle β of 00 with the recrystallization front 7, the workpiece 5 recrystallized in this way on a narrow side to form a single crystal 15 in a second step in a second step Zone annealing heating device is carried out such that its preferred longitudinal axis 6 coincides with the feed direction 9 and the zone annealing process is started on the narrow side of the workpiece 5 that has already been recrystallized into a single crystal 15 and the angle <p between the longitudinal axis 6 of the workpiece 5 and d he recrystallization front 7 can be any.
6 6
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
B B
3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings
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DE3436878A1 (en) * | 1983-10-26 | 1985-05-09 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Device for zone-annealing of a workpiece consisting of a high-temperature material, and zone-annealing process |
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1988
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