CH674019A5

CH674019A5 -

Info

Publication number: CH674019A5
Application number: CH159/88A
Authority: CH
Inventors: Cornelis Pieter Jongenburger
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1988-01-18
Publication date: 1990-04-30
Also published as: EP0325760A1; US4995922A

Description

BESCHREIBUNG

Technisches Gebiet

Oxyddispersionsgehärtete Superlegierungen auf der Basis von Nickel, welche dank ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen beim Bau thermisch und mechanisch hochbeanspruchter thermischer Maschinen Verwendung finden. Bevorzugte Verwendung als Schaufelwerkstoffe für Gasturbinen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Weiterentwicklung von oxyddispersionsgehärteten Nickebasis-Superlegierungen mit insgesamt optimalen Eigenschaften insbesondere bezüglich Verhalten bei der sekundären Rekristallisation zur Erzielung grobkörnigen Gefüges und zur Herstellung von Einkristallen grosser Abmessungen.

Insbesondere betrifft sie eine oxyddispersionsgehärtete Superlegierung auf der Basis von Nickel, welche aus folgenden Hauptbestandteilen zusammengesetzt ist:

45

50

55

Cr

= 5

- 13,95

Gew.-% oder

14,05

- 22

Gew.-%

AI

= 2,5

- 7

Gew.-%

Mo

= 0

- 2

Gew.-%

W

= 0

- 15

Gew.-%

Ta

= 0

- 7

Gew.-%

Hf

= 0

- 1

Gew.-%

Ti

= 0

- 3

Gew.-%

Zr

= 0,02

- 0,2

Gew.-%

60

65

Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Erweiterung des Temperaturbereiches der sekundären Rekristallisation einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierung beim Grobkornglühen eines Werkstücks und beim Glühen zur Herstellung eines Einkristalls grosser Abmessungen mit einem Querschnitt von mindestens 5 cm2.

Stand der Technik

Zum allgemeinen Stand der Technik wird folgende Literatur zitiert:

- G.H. Gessinger, Powder Metallurgy of Superalloys, Butterworths, London, 1984

- R.F. Singer and E. Arzt, Conf. Proc. «High Temperature Materials for Gas Turbines», Liège, Belgium, Oktober 1986

- J.S. Benjamin, Metall. Trans., 1970, 1,2943-2951.

Im Verlauf der vergangenen Jahre ist eine neue Klasse von hochwarmfesten Superlegierungen, insbesondere für Bauteile thermischer Maschinen (Gasturbinenschaufeln) entwickelt worden. Es handelt sich um Nickelbasislegierungen, welche fein verteilte Dispersoide in Form von Oxyden enthalten. Meistens handelt es sich bei letzteren um Y203-Parti-kel. Die Legierungen werden im Zustand grobkörniger, in der Längsachse des Bauteils ausgerichteter Stengelkristalle eingesetzt. Je gröber die Kristalle, desto besser die mechanischen Hochtemperatureigenschaften (Widerstand gegen Kriechen und Ermüdungsfestigkeit bei vergleichsweise niedriger Lastwechselzahl etc.). Der angestrebte Gefugezustand wird durch einen Glühprozess des geschmiedeten, heissge-pressten oder meist stranggepressten, feinkörnigen Halbzeugs zu verwirklichen versucht, wobei das «Zonenglühen» eine dominierende Rolle spielt. Dabei wird das Werkstück zonenweise kurzzeitig über die Rekristallisationstemperatur erhitzt, wobei ein möglichst hoher Temperatur/Weg-Gradient beim Aufheizen verwirklicht werden muss. Dies gilt für den ganzen Werkstückquerschnitt. Bei grossen Querschnitten stösst diese Forderung wegen des dafür notwendigen transversalen Wärmeflusses auf Schwierigkeiten. Es steht nämlich nur der Temperaturbereich zwischen Rekristallisa-tions- und Solidustemperatur (Auftreten der ersten flüssigen Phase) als «Fenster» für die Durchführung des Glühprozesses zur Verfügung. Dieser Bereich ist bei den herkömmlichen, handelsüblichen oxyddispersionsgehärteten Nickelba-sis-Superlegierungen verhältnismässig schmal und reicht nicht aus, um Werkstücke grossen Querschnitts erfolgreich in grobes Korn und im Idealfall in einen Einkristall überzuführen.

Es besteht daher ein ausgesprochenes Bedürfnis nach Verbesserung der Rekristallisationsbedingungen oxyddisper-sionsgehärteter Superlegierungen, insbesondere nach grösserer Freiheit in der Wahl der Betriebsparameter beim Grobkornglühen und beim Glühen zur Herstellung von Einkristallen grosser Abmessungen.

Als Stand der Technik und Beispiel einer bekannten herkömmlichen ausscheidungshärtbaren, oxyddispersionsverfe-stigten Nickelbasis-Superlegierung wird die Legierung mit der Handelsbezeichnung MA6000 von INCO genannt (vergi. DE-A-23 53 971). Es sind ferner entsprechende Legierungen mit vergleichsweise niedrigem Chromgehalt bekannt (vergi. K. Mino und K. Asakawa, «An oxide dispersion strengthen-ed nickel-base superalloy with excellent high temperature strength», Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan, Vol. 27, p. 823-829, Tokyo 1987).

674 019

4

Es ist schon vorgeschlagen worden, bei herkömmlichen, nichtoxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierun-gen die mechanischen und thermischen Eigenschaften bei mittleren und hohen Temperaturen, insbesondere die Dukti-lität und den Widerstand gegen thermische Ermüdung (Ermüdung bei vergleichsweise niedrigen Lastwechselzahlen) durch Zusätze von Bor und Kohlenstoff zu verbessern (vergi DE-A-24 63 066; M.A. Burke, J. Greggi, G.A. Whitlow, The effect of boron and carbon on the microstructural che-mistries of two wrought nickel base superalloys, Scripta metallurgica, Vol. 18, p. 91-94, Pergamon 1984). Es finden sich indessen keinerlei Hinweise auf oxyddispersionsgehärtete Superlegierungen. Ausserdem ist der Mechanismus der Rekristallisation bei letzteren (sog. sekundäre Rekristallisation) dank dem Vorhandensein inkohärenter oxydischer Disper-soide ein völlig anderer als derjenige von herkömmlichen Legierungen. _

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oxyddispersionsgehärtete Superlegierungen auf der Basis von Nickel anzugeben, welche einen gegenüber bekannten Legierungen erweiterten Bereich der Temperaturgrenzen für die Durchführung der zur Erzeugung von Grobkorn notwendigen Glühung (sekundäre Rekristallisation) aufweisen. Die Aufgabe besteht insbesondere darin, ein Verfahren zur Erweiterung des Temperaturbereiches der sekundären Rekristallisation anzugeben, welches gestattet, durch geeignete Glühprozesse (z.B. «Zonenglühen») selbst Einkristalle grosser Abmessungen (Querschnitt mindestens 5 cm2) herzustellen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die eingangs erwähnte Superlegierung auf der Basis von Nickel zusätzlich Bor in einem Gehalt von 0,026 bis 0,3 Gew.-% enthält.

Diese Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass im eingangs erwähnten Verfahren die oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung mit einem Borgehalt von mehr als 0,011 Gew.-% dotiert wird.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm des Verlaufs der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur in Funktion des Bor-Gehaltes einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Super-legierung mit 15 Gew.-% Chrom,

Fig. 2 ein Diagramm des Verlaufs der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur in Funktion des Bor-Gehaltes einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Super-legierung mit 20 Gew.-% Chrom,

Fig. 3 ein Diagramm des Verlaufs der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur in Funktion des Bor-Gehaltes einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Super-legierung mit 17 Gew.-% Chrom,

Fig. 4 ein Diagramm des Verlaufs der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur in Funktion des Bor-Gehaltes einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Super-legierung mit niedrigem Chromgehalt.

In Fig. 1 ist ein Diagramm des Verlaufs der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur in Funktion des Bor-Gehaltes einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierung mit 15 Gew.-% Chrom dargestellt. 1 ist die Kurve für den Verlauf der Rekristallisationstemperatur, 2 die Kurve für den Verlauf der Solidustemperatur. AT ist der maximal zur Verfügung stehende Temperaturbereich für die sekundäre Rekristallisation. Unterhalb der Kurve 1 findet keine Rekristallisation statt und ein Glühen mit dem Ziel, grobes Korn oder gar einen Einkristall zu züchten, ist zwecklos. Oberhalb der Kurve 2 treten flüssige Phasen auf und der Kristallverband wird zerstört. Die Dispersoide agglomerieren und werden als Härtungsfaktor unwirksam. Gemäss Kurve 2 nimmt zwar die Solidustemperatur mit steigendem Bor-Gehalt geringfügig ab, die Rekristallisationstemperatur gemäss Kurve 1 jedoch bedeutend stärker, wodurch AT erweitert wird.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm des Verlaufs der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur in Funktion des io Bor-Gehaltes einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierung mit 20 Gew.-% Chrom. 3 ist die mit zunehmendem Bor-Gehalt relativ steil abfallende Kurve für die Rekristallisationstemperatur, 4 die wesentlich flacher verlaufende für die Solidustemperatur. Bei einem Bor-Gehalt von 15 0,03 Gew.-% beträgt der Temperaturbereich AT bereits ca. 150 °C.

Fig. 3 bezieht sich auf ein Diagramm des Verlaufs der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur in Funktion des Bor-Gehaltes einer oxyddispersionsgehärteten 20 Nickelbasis-Superlegierung mit 17 Gew.-% Chrom. 5 ist die Kurve für den Verlauf der Rekristallisationstemperatur, 6 diejenige für den Verlauf der Solidustemperatur. Bei einem Bor-Gehalt von 0,035 Gew.-% beträgt der Temperaturbereich AT ca. 145 °C.

25 In Fig. 4 ist ein Diagramm des Verlaufs der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur in Funktion des Bor-Gehaltes einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierung mit niedrigem Chromgehalt dargestellt. Im vorliegenden Fall betrug letzterer ca. 6 Gew.-%. 7 ist die 30 Kurve für den Verlauf der Rekristallisationstemperatur, 8 die Kurve für den Verlauf der Solidustemperatur. Bei einem Bor-Gehalt von 0,04 Gew.-% beträgt der Temperaturbereich AT ca. 140 °C.

Es konnte beobachtet werden, dass bei allen untersuch-35 ten oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierungen die Temperatur der sekundären Rekristallisation mit steigendem Bor-Gehalt herabgesetzt wird. Die Grösse der Wirkung des Bor-Zusatzes ist unterschiedlich und hängt von der Zusammensetzung der Legierung ab. Offenbar spielt dabei der 40 Chromgehalt eine wichtige Rolle. Bei Legierungen mit hohem Chromgehalt konnte eine Erniedrigung der Rekristallisationstemperatur von bis zu 50 °C pro 0,01 Gew.-% Bor-Zusatz festgestellt werden.

45 Ausführungsbeispiele

Ausführungsbeispiel 1:

Siehe Fig. 1!

Es wurde eine im Anlieferungszustand stranggepresste feinkörnige oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superle-50 gierung untersucht. Die borfreie Legierung hatte die nachfolgende Grund-Zusammensetzung:

55

60

65

Cr

=

15

Gew.-%

w

=

4,0

Gew.-%

Mo

2,0

Gew.-%

ai

-

4,5

Gew.-%

Ti

=

2,5

Gew.-%

Ta

=

2,0

Gew.-%

C

=

0,05

Gew.-%

Zr

:

0,15

Gew.-%

y2o3

=

1,1

Gew.-%

Ni

Rest.

Es wurden Proben mit verschiedenen Bor-Zusätzen hergestellt, wobei der gesamte Bor-Gehalt zwischen 0 und ca. 0,05 Gew.-% variiert wurde. Die Rekristallisationstemperatur und die Solidustemperatur wurden nach herkömmlichen Methoden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 graphisch dargestellt.

5

674 019

Aus obigem Werkstoff mit 0,04 Gew.-% Bor wurde ein prismatischer Körper von 20 mm Dicke, 50 mm Breite und 180 mm Länge einem Zonéngliihprozess unterworfen. Es konnten längsgerichtete Stengelkristalle von durchschnittlich 25 mm Breite, 8 mm Dicke und 60 mm Länge erzielt werden.

Ausführungsbeispiel 2:

Siehe Fig. 2!

Die Untersuchung bezog sich auf eine im Anlieferungszustand stranggepresste feinkörnige oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung. Die borfreie Legierung wies die nachfolgende Grund-Zusammensetzung auf:

Ausführungsbeispiel 4:

Siehe Fig. 4!

Es wurde eine im Anlieferungszustand warmgeknetete feinkörnige oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung mit Zeilenstruktur untersucht. Die Legierung hatte die nachfolgende Grund-Zusammensetzung:

Cr

=

20,0

Gew.-%

AI

=

6,0

Gew.-%

Mo

=

2,0

Gew.-%

W

=

3,5

Gew.-%

Zr

=

0,19

Gew.-%

C

0,01

Gew.-%

y2o3

1,1

Gew.-%

Ni

:

Rest.

Co

=

9,7

Gew.-%

Cr

=

5,9

Gew.-%

io AI

=

4,2

Gew.-%

Mo

=

2,0

Gew.-%

W

=

12,4

Gew.-%

Ta

=

4,7

Gew.-%

Ti

=

0,8

Gew.-%

15 Zr

=

0,05

Gew.-%

C

=

0,05

Gew.-%

y203

=

1,1

Gew.-%

Ni

=

Rest.

20

Es wurden Prüfkörper mit systematisch steigenden Bor-Gehalten hergestellt, wobei die Bor-Werte zwischen 0 und ca. 0,045 Gew.-% variiert wurden. Sowohl die Rekristallisationstemperatur wie die Solidustemperatur wurden nach herkömmlichen Methoden bestimmt. Fig. 2 zeigt die dabei erzielten Ergebnisse.

Aus obigem Werkstoff mit 0,03 Gew.-% Bor wurde ein Tragflügelprofil mit folgenden Abmessungen herausgearbeitet:

25

30

Breite

Grösste Dicke

Profilhöhe

Länge

= 92 mm = 22 mm = 26 mm = 240 mm

Das Werkstück wurde einem Zonenglühprozess unterworfen, wobei ein Einkristall erzeugt wurde.

Ausführungsbeispiel 3:

Siehe Fig. 3!

Es wurde eine im Anlieferungszustand stranggepresste feinkörnige oxyddispersiongehärtete Nickelbasis-Superlegie-rung der Prüfung unterzogen. Die borfreie Legierung hatte die nachfolgende Grund-Zusammensetzung:

Cr

=

17,0

Gew.-%

AI

=

6,0

Gew.-%

Mo

=

2,0

Gew.-%

W

=

3,5

Gew.-%

Ta

=

2,0

Gew.-%

Zr

=

0,15

Gew.-%

C

=

0,05

Gew.-%

y2o3

1,1

Gew.-%

Ni

:

Rest.

35

40

45

50

55

Der Legierung der Grund-Zusammensetzung wurden jeweils verschiedene Gehalte an Bor zulegiert, deren Werte sich zwischen 0,001 und 0,06 Gew.-% bewegten. Sowohl die Solidustemperatur wie die Rekristallisationstemperatur wurde nach den üblichen, herkömmlichen Methoden bestimmt. Die Resultate sind in Fig. 4 graphisch dargestellt.

Aus obigem Werkstoff mit 0,045 Gew.-% Bor wurde ein halbzylindrischer Körper von 55 mm Durchmesser und 220 mm Länge herausgearbeitet. Das Werkstück wurde einem Zonenglühprozess unterworfen, wobei ein Einkristall erzeugt wurde.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.

Die Zusammensetzung der oxyddispersionsgehärteten Superlegierungen stellt sich wie folgt:

Es wurden Proben mit verschiedenen Bor-Zusätzen hergestellt, wobei der gesamte Bor-Gehalt zwischen 0,005 und 0,05 Gew.-% variiert wurde. Die Solidustemperatur und die Rekristallisationstemperatur wurde jeweils nach üblichen be-60 kannten Methoden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt.

Aus obigem Werkstoff mit 0,035 Gew.-% Bor wurde ein zylindrischer Körper von 40 mm Durchmesser und 200 mm Länge herausgearbeitet und einem Zonenglühprozess unterworfen. Das rekristallisierte Gefüge bestand aus längsgerichteten Stengelkristallen von durchschnittlich 10 mm allseitiger Dicke und 130 mm Länge.

65

Cr

=

5

13,95

Gew.-%

AI

=

2,5

7

Gew.-%

Mo

=

0

2

Gew.-%

W

=

0

15

Gew.-%

Ta

=

0

7

Gew.-%

Hf

=

0

1

Gew.-%

Ti

=

0

3

Gew.-%

Zr

=

0,02

0,2

Gew.-%

Co

=

0

10

Gew.-%

C

=

0

0,2

Gew.-%

y2o3

=

1

2

Gew.-%

Ni

=

Rest,

sowie 0,026

bis 0,3 Gew.

-% Bor oder 0,026 b

Bor.

Ferner:

Cr

=

14,05 -

22

Gew.-%

AI

=

2,5

7

Gew.-%

Mo

=

0

2

Gew.-%

W

=

0

15

Gew.-%

Ta

=

0

' 7

Gew.-%

Hf

=

0

1

Gew.-%

Ti

=

0

3

Gew.-%

Zr

=

0,02 -

0,2

Gew.-%

Co

=

0

10

Gew.-%

C

=

0

0,2

Gew.-%

y2o3

=

1

2

Gew.-%

Ni

=

Rest,

sowie 0,026 bis 0,3 Gew.-% Bor oder 0,026 bis 0,1 Gew.-% Bor.

674 019

Es fallt ferner folgende Legierung unter die beanspruchte

Vorzugsweise hat die erwähnte Legierung die nachfol-

Zusammensetzung:

gende Zusammensetzung:

Cr

= 18

- 22

Gew.-%

Cr

= 13

- 17

Gew.-%

ai

= 5

- 7

Gew.-%

5 ai

= 2,5

- 7

Gew.-%

Mo

= 0

- 4

Gew.-%

Mo

= 1

- 1,7

Gew.-%

w

= 2

- 5

Gew.-%

w

= 2,5

- 3,4

Gew.-%

Zr

= 0,1

- 0,2

Gew.-%

Ta

= 0

- 5

Gew.-%

C

= 0

- 0,2

Gew.-%

Ti

= 1

- 1,9

Gew.-%

y2o3

= 1

- 2

Gew.-%

io Zr

= 0,02

- 0,1

Gew.-%

Ni

= Rest,

C

= 0

- 0,2

Gew.-%

y203

= 1

- 2

Gew.-%

sowie 0,011 bis 0,3 Gew.-% Bor oder 0,011 bis 0,1 Gew.-%

Ni

= Rest,

Bor.

Eine weitere Legierungsklasse hat die nachfolgende Zu- 15 sowie 0,011 bis 0,3 Gew.-% Bor oder 0,011 bis 0,1 Gew.-%

sammensetzung:

Bor.

Eine spezielle, vorteilhafte A

Cr

= 16

- 18

Gew.-%

de Zusammensetzung dar:

AI

= 6

- 7

Gew.-%

Mo

= 2

- 2,5

Gew.-%

20 Cr

= 15

Gew.-%

W

= 3

- 3,5

Gew.-%

AI

= 5

Gew.-%

Ta

= 2

- 2,5

Gew.-%

Mo

= 1,7

Gew.-%

Hf

= 0

- 1,5

Gew.-%

W

= 3,4

Gew.-%

Zr

< 0,2

Gew.-%

Ta

= 4,5

Gew.-%

C

< 0,1

Gew.-%

25 Ti

= 1,9

Gew.-%

y2o3

= 1 .

- 1,5

Gew.-%

Zr

= 0,1

Gew.-%

Ni

= Rest,

C

y,o3

= 0,05 = 1,1

Gew.-% Gew.-%

sowie 0,02 bis 0,3 Gew.-% Bor oder 0,02 bis 0,1 Gew.-%

Ni

= Rest,

Bor.

30

Ferner wird der folgende Legierungstyp beansprucht:

sowie 0,011 bis 0,3 Gew.-% Bor oder 0,011 bis 0,1 Gew.-% Bor.

Cr

=

16

- 18

Gew.-%

AI

—

6

- 7

Gew.-%

Co

8

- 10

Gew.-%

Ta

-

5

- 7

Gew.-%

Zr

<

0,2

Gew.-%

C

<

0,1

Gew.-%

y2o3

1

- 1,5

Gew.-%

Ni

Rest,

35

sowie 0,02 bis 0,3 Gew.-% Bor oder 0,02 bis 0,1 Gew.-% Bor.

Unter den Legierungen mit niedrigerem Chromgehalt

Das neue Verfahren bezieht sich auf die Erweiterung des Temperaturbereiches der sekundären Rekristallisation einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierung beim Grobkornglühen eines Werkstücks und beim Glühen zur Herstellung eines Einkristalls grosser Abmessungen mit ei-40 nem Querschnitt von mindestens 10 cm2, wobei die oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung mit einem Borgehalt von mehr als 0,011 Gew.-% dotiert wird. Die Dotierung beträgt vorzugsweise 0,026 bis 0,3 Gew.-% Bor oder 0,026 bis 0,1 Gew.-% Bor.

werden die nachfolgenden beansprucht:

45

Co

= 0

10

Gew.-%

Die Vorteile der beanspruchten Legierungen und des

Cr

= 5

17

Gew.-%

neuen Verfahrens liegen in der durch die Erweiterung des

AI

= 2,5

7

Gew.-%

Temperaturbereichs der sekundären Rekristallisation ge-

Mo

= 0

2

Gew.-%

50 schaffenen grösseren Freiheit des Glühprozesses, insbesonde

W

= 2,5

13

Gew.-%

re des Zonenglühprozesses. Dadurch wird die vollständige,

Ta

= 0

7

Gew.-%

einwandfreie Rekristallisation zu groben, längsgerichteten

Ti

= 0,5

1,9

Gew.-%

Stengelkristallen bei grossen, zu behandelnden Werkstück

Zr

= 0,02

0,1

Gew.-%

querschnitten überhaupt erst ermöglicht. Dies gilt noch mehr

C

= 0

0,2

Gew.-%

55 für das Glühen eines Werkstücks zur Herstellung eines Ein y203

= 1

2

Gew.-%

kristalls grosser Abmessungen. Mit dem neuen Verfahren

Ni

= Rest,

wurde die Möglichkeit geschaffen, aus einem Einkristall be

stehende Turbinenschaufeln grossen Querschnitts herzustel sowie 0,

011 bis 0,3 Gew.

-% Bor oder 0,011 bis 0,1 Gew.-%

len, wie sie für neuzeitliche industrielle Gasturbinen hoher

Bor.

60 Leistung gefordert werden.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims

674 019

2

PATENTANSPRÜCHE 1. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung auf der Basis von Nickel, welche aus folgenden Hauptbestandteilen zusammengesetzt ist:

Cr

= 5

- 13,95

Gew.-%

AI

= 2,5

- 7

Gew.-%

Mo

= 0

- 2

Gew.-%

W

= 0

- 15

Gew.-%

Ta

= 0

- 7

Gew.-%

Hf

= 0

- 1

Gew.-%

Ti

= 0

- 3

Gew.-%

Zr

= 0,02

- 0,2

Gew.-%

Co

= 0

- 10

Gew.-%

C

= 0

- 0,2

Gew.-%

y2o3

= 1

- 2

Gew.-%

Ni

= Rest,

Cr

—

16

- 18

Gew.-%

AI

6

- 7

Gew.-%

Mo

-

2

- 2,5

Gew.-%

W

=

3

- 3,5

Gew.-%

s Ta

=

2

- 2,5

Gew.-%

Hf

=

0

- 1,5

Gew.-%

Zr

<

0,2

Gew.-%

B

=

0,02

- 0,3

Gew.-%

C

<

0,1

Gew.-%

io y203

=

1

- 1,5

Gew.-%

Ni

=

Rest.

dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Bor in einem Gehalt von 0,026 bis 0,3 Gew.-% enthält.
2. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bor in einem Gehalt von 0,026 bis 0,1 Gew.-% enthält.
3. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung auf der Basis von Nickel, welche aus folgenden Hauptbestandteilen zusammengesetzt ist:
8. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bor in einem Geis halt von 0,02 bis 0,1 Gew.-% enthält.
9. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung auf der Basis von Nickel, dadurch gekennzeichnet, dass sie die nachfolgende Zusammensetzung aufweist:

Cr

=

14,05

- 22

Gew.-%

AI

=

2,5

- 7

Gew.-%

Mo

=

0

- 2

Gew.-%

W

=

0

- 15

Gew.-%

Ta

=

0

- 7

Gew.-%

Hf

=

0

- 1

Gew.-%

Ti

=

0

- 3

Gew.-%

Zr

. =

0,02

- 0,2

Gew.-%

Co

=

0

- 10

Gew.-%

C

=

0

- 0,2

Gew.-%

y2o3

=

1

- 2

Gew.-%

Ni

=

Rest,

20 Cr

=

16

- 18

Gew.-%

AI

=

6

- 7

Gew.-%

Co

=

8

- 10

Gew.-%

Ta

5

- 7

Gew.-%

Zr

<

0,2

Gew.-%

25 B

=

0,02

- 0,3

Gew.-%

C

<

0,1

Gew.-%

y203

=

1

- 1,5

Gew.-%

Ni

=

Rest.

30

35
10. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bor in einem Gehalt von 0,02 bis 0,1 Gew.-% enthält.
11. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung auf der Basis von Nickel, dadurch gekennzeichnet, dass sie die nachfolgende Zusammensetzung aufweist:

dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Bor in einem Gehalt von 0,026 bis 0,3 Gew.-% enthält.
4. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bor in einem Gehalt von 0,026 bis 0,1 Gew.-% enthält.
5. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung auf der Basis von Nickel, dadurch gekennzeichnet, dass sie die nachfolgende Zusammensetzung aufweist:

Co

= 0

- 10

Gew.-%

Cr

= 5

- 17

Gew.-%

40 AI

= 2,5

- 7

Gew.-%

Mo

= 0

- 2

Gew.-%

W

= 2,5

- 13

Gew.-%

Ta

= 0

- 7

Gew.-%

Ti

= 0,5

- 1,9

Gew.-%

45 Zr

= 0,02

- 0,1

Gew.-%

C

= 0

- 0,2

Gew.-%

B

= 0,011

- 0,3

Gew.-%

. y2o3

= 1

- 2

Gew.-%

Ni

= Rest.

50

Cr

=

18

- 22

Gew.-%

AI

=

5

- 7

Gew.-%

Mo

=

0

- 4

Gew.-%

W

=

2

- 5

Gew.-%

Zr

=

0,1

- 0,2

Gew.-%

B

=

0,011

- 0,3

Gew.-%

C

=

0

- 0,2

Gew.-%

y203

=

1

- 2

Gew.-%

Ni

=

Rest.

55
12. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bor in einem Gehalt von 0,011 bis 0,1 Gew.-% enthält.
13. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie die nachfolgende Zusammensetzung aufweist:
6. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bor in einem Gehalt von 0,011 bis 0,1 Gew.-% enthält.
7. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung auf der Basis von Nickel, dadurch gekennzeichnet, dass sie die nachfolgende Zusammensetzung aufweist:

Cr

=

13

- 17

Gew.-%

AI

=

2,5

- 7

Gew.-%

60 Mo

=

1

- 1,7

Gew.-%

W

=

2,5

- 3,4

Gew.-%

Ta

=

0

- 5

Gew.-%

Ti

=

1

- 1,9

Gew.-%

Zr

=

0,02

- 0,1

Gew.-%

65 C

=

0

- 0,2

Gew.-%

B

=

0,011

- 0,3

Gew.-%

y2o3

=

1

- 2

Gew.-%

Ni

=

Rest.

3

674 019
14. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bor in einem Gehalt von 0,011 bis 0,1 Gew.-% enthält.
15. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie die nachfolgende Zusammensetzung aufweist:

Co C

y2o3

Ni

= 0 = 0 = 1 = Rest.

- 10

- 0,2

- 2

Gew.-% Gew.-% Gew.-%

Cr

=

15

Gew.-%

AI

=

5

Gew.-%

Mo

=

1,7

Gew.-%

W

=

3,4

Gew.-%

Ta

=:

4,5

Gew.-%

Ti

1,9

Gew.-%

Zr

=

0,1

Gew.-%

C

=

0,05

Gew.-%

B

=

0,011

- 0,3

Gew.-%

y2o3

=

1,1

Gew.-%

Ni

=

Rest.

10

15
16. Oxyddispersionsgehärtete Superlegierung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bor in einem Gehalt von 0,011 bis 0,1 Gew.-% enthält.
17. Verfahren zur Erweiterung des Temperaturbereiches der sekundären Rekristallisation einer oxyddispersionsgehärteten Nickelbasis-Superlegierung beim Grobkornglühen eines Werkstücks und beim Glühen zur Herstellung eines Einkristalls grosser Abmessungen mit einem Querschnitt von mindestens 5 cm2, dadurch gekennzeichnet, dass die oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung mit einem Bor gehalt von mehr als 0,011 Gew.-% dotiert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superle-gierung mit einem Borgehalt von 0,026 bis 0,3 Gew.-% dotiert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superle-gierung mit einem Borgehalt von 0,026 bis 0,1 Gew.-% dotiert wird.

20

25

30

35

40