CZ299832B6 - Žárovzdorná slitina obsahující kovový chrom, zpusob její prípravy a predmet vyrobený z této slitiny - Google Patents

Žárovzdorná slitina obsahující kovový chrom, zpusob její prípravy a predmet vyrobený z této slitiny Download PDF

Info

Publication number
CZ299832B6
CZ299832B6 CZ0268399A CZ268399A CZ299832B6 CZ 299832 B6 CZ299832 B6 CZ 299832B6 CZ 0268399 A CZ0268399 A CZ 0268399A CZ 268399 A CZ268399 A CZ 268399A CZ 299832 B6 CZ299832 B6 CZ 299832B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
chromium
alloy
matrix
oxide
nickel
Prior art date
Application number
CZ0268399A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ268399A3 (cs
Inventor
Bernard@Jean-Luc
Bousquet@Michel
Kessler@Olivier
Steinmetz@Pierre
Original Assignee
Saint-Gobain Recherche
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint-Gobain Recherche filed Critical Saint-Gobain Recherche
Publication of CZ268399A3 publication Critical patent/CZ268399A3/cs
Publication of CZ299832B6 publication Critical patent/CZ299832B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/167Means for preventing damage to equipment, e.g. by molten glass, hot gases, batches
    • C03B5/1672Use of materials therefor
    • C03B5/1675Platinum group metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/167Means for preventing damage to equipment, e.g. by molten glass, hot gases, batches
    • C03B5/1672Use of materials therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0026Matrix based on Ni, Co, Cr or alloys thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0031Matrix based on refractory metals, W, Mo, Nb, Hf, Ta, Zr, Ti, V or alloys thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

Vynález se týká žárovzdorné slitiny obsahující kovový chrom, která je schopná vytváret na svém povrchu vrstvu oxidu chromu odolnou proti oxidaci a/nebo korozi, zejména pusobením skla a zvlášte pri vysoké teplote, pricemž tato slitina obsahuje ve svématrici v disperzi oxid chromitý Cr.sub.2.n.O.sub.3.n. a/nebo alespon jeden prekurzor tohoto oxidu,kde tento prekurzor je v médiu uvedené matrice schopný reakce za vzniku oxidu chromitého v prípade oxidace. Do rozsahu rešení rovnež náleží postup prípravy této slitiny zahrnující jeden krok nebo více kroku, zhutnování kovových prášku za horka, zejména slinování, lisování, kování, nebo svarování, apredmet vyrobený z této slitiny. Tuto slitinu je možno použít k výrobe predmetu, které se mohou používat v oxidujícím nebo korodujícím prostredí za vysoké teploty.

Description

Žárovzdorná slitina obsahující kovový chrom, způsob její přípravy a předmět vyrobený z této slitiny
Oblast techniky
Vynález se týká žárovzdomé slitiny odolné proti oxidaci a/nebo korozi, zejména při vysokých teplotách. Zvláště se vynález týká slitiny, která obsahuje kovový chrom, odolné proti oxidaci v korozivním prostředí, jako je například roztavené sklo nebo jiný podobný materiál, která se může použít pro výrobu předmětů, které se dostávají do styku s roztaveným sklem nebo uvedeným materiálem, v případech, kdy se tento materiál připravuje nebo se zpracovává za horka. Předmětný vynález se rovněž týká způsobu přípravy této žárovzdomé slitiny a předmětu vyrobeného z této slitiny.
Dosavadní stav techniky
Ve sklářském průmyslu jsou prvky, nebo nástroje, které přicházejí do styku s roztaveným sklem, vyráběny ze žáruvzdorných materiálů, zejména z keramiky. Pro některé úkony je vhodné použí20 vat kovové nástroje, obvykle vyrobené ze slitiny, zejména tehdy, když materiál má mít elektrickou vodivost, nebo když má mít tento materiál určitou houževnatost a mechanickou pevnost při teplotách, při kterých se roztavené sklo zpracovává.
Tak tomu je například při výrobě skleněné vlny technologií označovanou jako vnitřní odstřeďo25 vání, zvláště v konečné fázi procesu, při níž roztavené sklo, opouštějící tavící pec, se lije na soupravu osově souměrných prvků, otáčejících se velmi vysokou otáčivou rychlostí okolo vertikální osy. Po počátečním pádu se sklo zastaví dnem vnitřní části, nebo „miskou“, přičemž se sklo rozprostře vlivem odstředivé síly na válcovou stěnu téže součásti, která je opatřena otvory. Tyto otvory umožňují, aby sklo těmito otvory stále pod vlivem odstředivé síly procházelo a bylo při30 tlačeno proti stěně, neboli „pásu“ vnější části, označovaného jako „zvlákňovač“, která je opět, opatřena otvory, které jsou menší než otvory předchozí. Stále působením odstředivé síly prochází sklo pásem zvlákňovače na všech stranách ve formě roztavených skleněných vláken. Prstencový hořák, umístěný nad vnější stranou zvlákňovače, který vytváří dolů směřující proud plynů, procházející podél vnější strany pásu, vychyluje tato vlákna směrem dolů a při tom je protahuje.
Potom vlákna „tuhnou“ ve formě skleněné vlny.
Části označované jako „miska“ a „zvlákňovač“ jsou nástroje na výrobu vlákna, které jsou vystavený vysokému stupni tepelného namáhání (tepelné rázy při spouštění a zastavování), mechanic-. kému namáhání (odstředivá síla, eroze, vyvolaná průchodem skla) a chemickému namáhání (oxi40 dače a koroze roztaveným sklem a horkými plyny, opouštějícími hořák v případě zvlákňovače). V této souvislosti je třeba poznamenat, že pracovní teplota je v řádu alespoň 1000 °C, takže sklo má vhodnou viskozitu.
Životnost těchto součástí závisí ve velké míře na odolností materiálu, z něhož jsou vyrobeny, vůči korozi.
Z tohoto hlediska se obecně používají slitiny na bázi niklu, které obsahují asi 30 % chrómu, přičemž tyto materiály jsou zpevněny sraženinou karbidu, což je popisováno zvláště ve francouzském patentu č. FR-A 2 536 385.
Odolnost proti oxidaci a korozi této slitiny při teplotě, pří níž se používají, je zajištěna jejím vysokým podílem chrómu, který vytváří ochrannou vrstvu ve formě oxidu chromitého Cr2O3 na povrchu součástky, která je ve styku s oxidačním prostředím. Plynulá difúze chrómu k čelu koroze umožňuje udržovat zásobu chrómu za vrstvou oxidu chromitého Cr2O3.
Pracovní teploty, při kterých se tato slitina může úspěšně používat, jsou však omezeny na maximální hodnotu v rozsahu 1050 až 1100 °C. Nad těmito teplotami je materiál rychle degradován . korozí, jakož i tečením.
Tento materiál proto není schopen splnit potřeby technologických postupů, při nichž se vlna vyrábí ze skel, která jsou vískoznější, než běžná skla borosilikátového typu, a jejichž použití vyžaduje teploty, překračující 1100 °C.
Pro splnění této potřeby je předmětem vynálezu zejména poskytnutí slitiny se zlepšenou odolío ností proti korozi, a zvláště proti oxidaci za vysoké teploty, zejména až do teplot v okolí 1300 °C.
Z dosavadního stavu techniky je všeobecně známo, že některé slitiny na bázi žáruvzdomějších kovů než je nikl, mají dobrou odolnost proti korozi způsobené působením skla za zvýšené teploty. V tomto směru je možno zmínit slitinu na bázi kobaltu podle francouzského patentu ě. FR-A15 2 273 075.
Pro výrobu zvlákňovačů na výrobu vláken které mají dobré mechanické vlastnosti byly rovněž použity i další speciální slitiny, jako jsou například slitiny zpevněné disperzí oxidů (ODS), superslítiny obvykle na bázi niklu a/nebo železa obsahující v matrici disperzi jemných částeček oxidu, obvykle oxidu yttria. Slitina tohoto typu je popsána zejména v patentu Spojených států amerických č. US-A-5 328 499.
Se známými slitinami je však obtížné dosáhnout teplot nad 1200 až 1250 °C, pokud by neměly odolnost proti oxidaci, srovnatelnou s požadavky průmyslové výroby.
Jako alternativa je známo použití vysoce žáruvzdorných kovů, jako je molybden nebo wolfram, které jsou vybaveny vysokou odolností proti korozi způsobované sklem o vysoké teplotě, jestliže jsou v tomto skle úplně ponořeny. Společným problémem pro tyto žáruvzdorné kovy je však jejich citlivost na prostředí obsahující kyslík. Je to proto, že jejich reaktivita je skutečně velmi vysoká a vede k tvorbě oxidů, které jsou buďto špatnými ochrannými látkami, jako je tomu v případě tantalu nebo niobu, nebo jsou silně těkavé, jako je tomu v případě molybdenu a wolframu, a které jsou zodpovědné za rychlou degradaci, ke které dochází v důsledku koroze při vysoké teplotě.
Dalším cílem vynálezu je zlepšit odolnost proti oxidaci a/nebo korozi kovu nebo slitiny při vysokých teplotách.
Podstata vynálezu
Vynález se týká žárovzdomé slitina obsahující kovový chrom, která je schopná vytvářet na svém povrchu vrstvu oxidu chrómu odolnou proti oxidaci a/nebo korozi, zejména působením skla a zvláště při vysoké teplotě, jejíž podstata spočívá v tom, že ve své matrici obsahuje v disperzi oxid chromitý Cr2O3 a/nebo alespoň jeden prekurzor tohoto oxidu, kde tento prekurzor je v médiu uvedené matrice schopný reakce za vzniku oxidu chromitého v případě oxidace.
Ve výhodném provedení podle předmětného vynálezu částice v disperzi zaujímají od 0,1 do 10 % objemových slitiny, výhodně od 1 do 5 %. Dále je výhodné, jestliže částice oxidu chrómu mají velikost v rozmezí od 1 nm do 10 pm. Rovněž je výhodná žárovzdomá slitina podle vynálezu, kde alespoň jedním prekurzorem oxidu chrómu je kyslíkatá sloučenina kovu, redukovatelná chromém.
Podle předmětného vynálezu je dále výhodná žárovzdomá slitina, ve které matrice slitiny je matricí z chrómu nebo obsahující chrom, v kombinaci s alespoň jedním dalším žáruvzdorným kovem, jako je zejména molybden, wolfram, niob nebo tantal, zvolená zejména z matric na bázi
-2CZ 299832 B6 molybdenu s chromém, molybdenu s chromém a wolframem, a wolframu s chromém. Podle tohoto provedení je výhodné, jestliže matrice obsahuje (v % hmotnostních): od 10 do 60%Cr od 10 do 50 %W odl0do70%Mo.
Podle tohoto provedení je dále výhodné, jestliže tato žárovzdomá slitina podle vynálezu dále obsahuje slinovací činidlo, jako je například palladium; nebo jiný platinový kov, zejména v množství od 0,1 do 3 % hmotnostních.
Podle předmětného vynálezu je dále výhodná žárovzdomá slitina, ve které matrice je matricí na bázi železa, niklu a/nebo kobaltu v kombinaci s chromém. Podle tohoto provedení je dále výhodné, jestliže tato matrice je zvolena z matric na bázi niklu s chromém, kobaltu s chromém, niklu s kobaltem a chromém, niklu s železem a chromém, kobaltu s železem a chromém, a kobaltu s niklem, železem a chromém, ve kterých se podíly těchto prvků volí v následujících rozmezích (v % hmotnostních):
Cr10až40%
Ni 10 až 80%
Co 10 až 80%
Fe 0 až 40 %.
Podle předmětného vynálezu je dále výhodná žárovzdomá slitina, která dále obsahuje v disperzi v matrici alespoň jeden oxid zvolený z oxidů yttria, lanthanu, ceru, zirkonia, hafnia a thoria.
Do rozsahu předmětného vynálezu rovněž náleží způsob přípravy žáruvzdorné slitiny podle vynálezu, přičemž podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že obsahuje jeden krok nebo více kroků, zhutňování kovových prášků za horka, zejména slinování, lisování, kování nebo svařování.
Ve výhodném provedení tento postup podle předmětného vynálezu obsahuje předběžný krok, při kterém se kovové prášky mísí, zejména mletím, například mechanickým legováním. Rovněž je při provádění tohoto postupu výhodné, jestliže se oxid chromitý Cr2O3 dodává v rozmělněné formě do kovových prášků. Podle dalšího výhodného provedení podle předmětného vynálezu se částice oxidu chromitého Cr2O3 vytvářejí in sítu z kovového chrómu vystavením chrómu oxidač35 ní atmosféře. Podle předmětného vynálezu je dále výhodné, jestliže se při provádění tohoto postupu do kovových prášků přidává alespoň jeden prékurzor oxidu chromitého Cr2O3 v rozmělněné formě.
Do rozsahu předmětného vynálezu rovněž náleží předmět, nebo jinak řečeno výrobní nástroj, zejména předmět/nástroj, který se může použít pro výrobu a/nebo pro přetváření skla za horka, vyrobený z libovolného z výše specifikovaných provedení slitiny podie předmětného vynálezu.
Cíl předmětného vynálezu byl tedy splněn vytvořením dispergované fáze částic oxidu chromitého Cr2O3 v matrici materiálu, Podle předmětného vynálezu bylo pozorováno, že přítomnost oxidu chromitého Cr2O3 uvnitř materiálu skutečně podporuje tvorbu, a především udržování, ochranné vrstvy oxidu chromitého na povrchu materiálu. Dispergovaná fáze oxidu chromitého Cr2O3 může být buď důsledkem dispergování Cr2O3, zavedeného v této formě do materiálu, nebo reakce in šitu, počínající dispergováním vhodného prekurzoru v matrici, který je schopný reagovat v této matrici a případně s matricí za vzniku interního Cr2O3.
V tomto popisu se výraz slitina používá běžným způsobem pro označení kovového produktu získaného inkorporováním jednoho jiného prvku nebo více jiných prvků do kovu. Při aplikovaní na předmětný vynález tato definice zahrnuje jak materiály, jejichž matrice je vytvořena kombina-3CZ 299832 B6 cí chrómu legovaného alespoň jedním dalším kovem, tak i na materiály, jejichž matrice je tvořena čistým chromém, kdy složkou slitiny je v tomto případě oxid chromitý Cr2O3 a/nebo jeho určitý prekurzor.
Výraz „vytvářející oxid chromitý“, nebo „vytvářející Cr2O3“ znamená slitinu, která v přítomnosti oxidujícího nebo korozivního prostředí, jako je například kyslík ve vzduchu, nebo roztavené sklo, může na svém povrchu vytvořit ochrannou vrstvu oxidu chromitého Cr2O3.
Podle vynálezu je tato schopnost zvýšena přítomností částic oxidu chromitého Cr2O3 a/nebo ales10 poň jednoho prekurzoru Cr2O3 v interní disperzi.
Výraz „prekurzor oxidu Cr2O3“ znamená jakoukoliv sloučeninu, která v prostředí matrice může reagovat za vzniku oxidu chromitého Cr2O3, případně prostřednictvím vhodného zpracování, zvláště tepelného zpracování. Prekurzorem tohoto typu je výhodně kyslíkatá sloučenina kovu, která se v matrici může redukovat sousedními atomy chrómu. Vhodnými kyslíkatými sloučeninami jsou oxidy kovů, více oxidujícími než chrom, jako je zvláště železo, nikl, kobalt, například oxid železitý Fe2O3 oxid železnatý FeO, oxid nikelnatý NiO, oxid kobaltnatý CoO. Jako prekurzory oxidu chromitého podle vynálezu je rovněž možné zmínit směsné oxidy chrómu a jiného kovu, jako jsou například chromitany železa, niklu nebo kobaltu.
V závislosti na reakční kinetice uvedené prekurzorové sloučeniny může slitina obsahovat po období trvající různý čas v disperzi buď hlavně prekurzor nebo jak oxid chromitý tak i její prekurzor, nebo hlavně oxid chromitý,
Výhodně částice v interní (vnitřní) disperzi, a sice částice oxidu chromitého Cr2O3 a/nebo prekurzoru (prekurzoru), zabírají alespoň 0,1 % objemu slitiny, výhodně alespoň 0,5 %, výhodněji alespoň 1 % objemu slitiny. Například je tento podíl obecně nejvýše 10% objemových, zejména nejvýše 5 % objemových. Objemový podíl oxidu chromitého Cr2O3 je nej výhodněji v rozmezí od 1 % do 10 %, zejména od 1 % do 5 %. Výhodně je podíl dispergovaných částic oxidu chromitého v rozmezí od 2 % do 3 % objemu slitiny.
Interní (vnitřní) částice oxidu chromitého jsou v matrici výhodně distribuovány ve formě nanometrické až mikrometrické disperze, to znamená, že částice mají výhodně velikost v rozmezí od 1 nanometru do asi 10 mikrometrů, výhodněji od l nm do 10 μηι, nej výhodněji od 0,1 do 5 pm.
Slitina výhodně vděčí za svou schopnost tvorby oxidu chromitého Cr2O3 matrici, která obsahuje chrom v poměru alespoň 10 % hmotnostních, výhodně alespoň 15 % hmotnostních, nejvýhodněji alespoň 20 % hmotriostních slitiny. ' c ' · =
Zatímco podle dřívějších zkušeností vysoký podíl chrómu nebyl doporučován, vzhledem k paradoxně vysoké rychlosti, s níž se čistý chrom oxiduje, v případě interních disperzí oxidu chromitého Cr2O3 ve slitině podle vynálezu bylo zjištěno, že má tato oxidace v případě slitin bohatých na chrom rovněž výhodné účinky, neboť bylo zjištěno, že jejich opotřebení v oxidujícím prostředí je méně rychlé.
Podle jednoho z provedení podle vynálezu matrice slitiny obsahuje chrom nebo chrom v kombinaci s alespoň jedním dalším žáruvzdorným kovem, jako je zejména molybden, wolfram, niob nebo tantal.
Velmi dobrá stabilita těchto žáruvzdorných kovů při vysokých teplotách, které všechny mají teplotu tavení nad 1700 °C, při vysokých teplotách je činí výhodnými pro výrobu nástrojů vystavených velmi vysokým teplotám, zejména až 1300 °C.
V tomto ohledu je možné dávat přednost matricím na bázi molybdenu a chrómu; na bázi molyb55 děnu, chrómu a wolframu; nebo na bázi wolframu a chrómu.
-4CZ 299832 B6
Chrom, jako základní prvek, nebo jako prvek slitiny, poskytuje materiál s potřebnou tažností, která je potřebná pro namáhání, kterým je nástroj během používání vystaven. Rovněž působí jako zásoba chrómu pro tvorbu povrchové vrstvy oxidu chromitého.
Podíly prvků vytvářejících slitinu se mohou obecně volit způsobem, který je sám o sobě známý, zejména je možno tyto podíly zvolit na základě odpovídajících fázových diagramů, používaných zvláště pro úpravu mechanických vlastností materiálu.
Jako neomezuj ící příklad je možné uvést následující matrice:
- molybden-chrom, obsahující od 15 do 50 % hmotnostních chrómu a od 50 do 85 % hmotnostních molybdenu;
- wolfram-chrom, obsahující od 20 do 99 % hmotnostních chrómu a od 1 do 80 % hmotnostních wolframu.
Jako výhodné matrice je možné uvést matrice na bázi molybden-wolfram-chrom, obsahující: od 10 do 60 % hmotnostních chrómu, výhodně od 20 do 40 % hmotnostních Cr, od 10 do 50 % hmotnostních Mo, výhodně od 10 do 50 % hmotnostních Mo, výhodněji od 20 do 40 % hmotnostních Mo, od 10 do 70 % hmotnostních W, výhodně od 10 do 50 % hmotnostních W, výhodněji od 20 do 40 % hmotnostních W.
Ve zvláště výhodných matricích podle vynálezů je hmotnostní poměr molybdenu k wolframu ve prospěch wolframu, zejména v rozmezí od 0,3 do 0,6.
Výše uvedené slitiny žáruvzdorných kovů se výhodně připravují slinováním a z tohoto hlediska mohou dále obsahovat slinovací činidlo, jako je například palladium, nebo jiný platinový prvek, výhodně v podílu od 0,1 až 3 % hmotnostní slitiny.
Obecně je výhodné, aby podíl palladia k podílu chrómu nebyl příliš vysoký, aby se tak zabránilo vzniku intergranulární fáze Pd-α nasycené chromém v tuhém roztoku, která by svou nízkou teplotou tání vedla ke snížení mechanických vlastností slitiny při vysoké teplotě.
Výhodné složení jednotlivých prvků žáruvzdorné slitiny je následující:
Čr 15 až 42%
W 5 až 50%
Mo 12 až 35%
Pd 0,5 až 1 %
Zbytkové nečistoty < 0,5 %.
Zejména výhodná kompozice žáruvzdorné slitiny má následující složení: Cr 34 až 40 %
W 27 až 35%
Mo 27 až 35%
Pd 0,2 až 1 %
Zbytkové nečistoty < 0,5 %.
-5CZ 299832 B6
Jinou výhodnou kompozicí žáruvzdorné slitiny je zvláště kompozice následujícího složení:
Cr 34 až 42 %
W 33 až 47%
Mo 12 až 24%
Pd 0,5 až 1 %
Zbytkové nečistoty < 0,5 %
Zlepšení odolnosti proti oxidaci však není omezeno jen na žáruvzdorné slitiny uvedené výše, ale týká se rovněž dalších slitin obsahujících chrom. Podle dalšího zvláštního provedení podle vynáio lezu je tedy matrice na bázi železa, niklu a/nebo kobaltu, v kombinaci s chromém. Zejména je možné uvést matrice na bázi niklu s chromém, kobaltu s chromém, niklu s kobaltem a chromém, niklu se železem a chromém, kobaltu se železem a chromém a kobaltu s niklem, železem a chromém, ve kterých jsou podíly těchto prvků výhodně voleny v následujících rozmezích (uvedených v % hmotnostních):
Cr 10 až 40%
Ni 10 až 80%
Co 10 až 80% *
Fe 0až40%
V této souvislosti je možno například uvést matrice niklu s chromém obsahující asi 20 až 30 % hmotnostních Cr, matrice železa s chromém obsahující asi 15 až 25 % hmotnostních Cr, nebo matrice kobaltu s chromém obsahující asi 25 až 35 % hmotnostních Cr.
Rovněž se může uvažovat o matricích typu ODS, založených zejména na bázi niklu s chromém, nebo na bázi niklu s chromém a kobaltem, které jsou zpevněny disperzí oxidu. Oxid v disperzi se může volit zejména ze skupiny oxidů yttria, zirkonia, lanthanu, ceru, hafnia, thoria a dalších prvků, které jsou schopné vytvářet stálé oxidy, které neoxidují kov nebo kovy v matrici. V tomto typu slitiny s kombinovanou přítomností dispergovaného oxidu chrómu a alespoň jednoho oxidu výše uvedeného aktivního prvku může být materiál vybaven současně vynikajícími mechanický30 mi vlastnostmi při vysoké teplotě a lepší odolností proti korozi a/nebo oxidaci.
U všech předchozích slitin vytvářejících oxid chrómu, které byly studovány, se zdá, že vnitřní disperze oxidu chromitého Cr2O3 vede k lepšímu zakotvení ochranné vrstvy Cr2O3 na povrchu materiálu, který je ve styku s oxidující nebo korozivní atmosférou. „Mechanická“ stabilita takto získané oxidové vrstvy je přispívajícím faktorem ke zlepšení odolnosti proti oxidaci,-protože . zmenšuje riziko, že materiál bude erozí obnažen.
Dále je třeba uvést, že i při zvláště nepříznivých podmínkách, při kterých byl materiál podroben mechanickému namáhání, které vede k místnímu porušení oxidové vrstvy roztržením (prasknu40 tím) nebo erozí, bylo zjištěno, že slitiny podle vynálezu mají významnou schopnost rychlého obnovení vrstvy oxidu chromitého, i když byla tato vrstva porušena.
Rovněž se zdá, že přítomnost vnitřního oxidu chrómu podporuje tvorbu kompaktnější a hustší povrchové vrstvy tohoto oxidu chromitého, ve které je zpomalena difúze reaktivních látek. Zdá se, že je tomu tak v případě kyslíku, protože rychlost oxidace slitin s vnitřním Cr2O3 podle vynálezu je nižší než u slitin, které jsou podobné, avšak neobsahují vnitřní Cr2O3. Podobné zlepšení rovněž bylo pozorováno v případě nitridace.
Obecně je možno konstatovat, že přítomnost částic oxidu chromitého Cr2O3 nebo jeho prekurzorů podporuje udržování účinné ochrany proti oxidaci nebo korozi jiného druhu.
-6CL 299832 B6
Vynález se rovněž týká způsobu výroby slitiny, popsané výše, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje jeden krok, nebo více kroků, při kterých se provádí zpevnění kovových prášků, zejména slinování, lisování (například uniaxiální lisování, nebo izostatické lisování), kování nebo svařování horkem (například vytlačováním nebo válcováním). Tyto různé druhy zpevňování se mohou doplňovat.
V případě slinování se může použít volné slinování, stejně jako slinování pod tlakem technologií uniaxiálního lisování za horka nebo izostatického lisování za horka.
io Prvky, vytvářející matrici slitiny se jednotlivě v práškové formě smísí na zrnitý materiál s homogenním složením v předběžném kroku mlecího typu, při němž se kovové prášky smísí.
V závislosti na počátečním rozdělení velikosti částic prášků se tato operace zejména může provádět tradičními mlecími prostředky nebo prostředky účinnějšími.
V některých případech tedy tento proces může zahrnovat krok předběžného mechanického legování. Tato technologie mletí prášku, vycházející z mletého materiálu obvykle ve formě perliček, umožňuje snížit rozdělení velikostí Částic prášků, a to může být případně doprovázeno chemickou reakcí. Tato předběžná reakce může zejména zahrnovat legovací syntézu, při které se vychá20 zí z kovových prášků, k vytvoření intermetalických sloučenin nebo tuhých roztoků, nebo alternativně je možno použít redox reakce mezi prášky.
Tato technologie je výhodná zejména pro dispergování křehké fáze v kovové matrici, což je případ výroby slitin ODS.
25
Existuje řada dostupných možností pro zavedení částic oxidu chromitého Cr2O3 do materiálu a ty se mohou používat alternativně nebo v kombinaci:
- přidání oxidu chrómu v rozmělněné formě do směsi kovových prášků;
- vytvoření částic oxidu in šitu z kovového chrómu v rozmělněné formě tím, že se tento chrom vystaví působení oxidační atmosféry. V takovém případě se oxidace výhodně provede před mícháním kovových prášků nebo během míchání;
- přidání prekurzoru oxidu chrómu, zejména oxidované sloučeniny kovu, která se může redukovat chromém, jako je například oxid, v rozmělněné formě ke směsi kovových prášků.
Krok zpevňování za horka se výhodně provádí ve vakuu nebo v inertní atmosféře, aby se zabránilo nežádoucímu znečištění. V přítomnosti prvků, jako je například chrom, které mají vysokou tenzi par, je výhodné pracovat pod tlakem-inertního plynu, zejména v oblasti alespoň 5x10“5 Pa, spíše než za vakua, alespoň během části lisování. Jako inertní plyn se může například použít argon.
Teplota zpevňování přirozeně závisí na složení matrice slitiny, stejně tak jako na zatížení, které se může použít. Tyto parametry může každý odborník v daném oboru snadno zvolit o sobě známým způsobem.
Jak bylo uvedeno výše, slitiny podle vynálezu umožňují vyrábět předměty, které se mohou používat v oxidačním nebo korozivním prostředí při vysoké teplotě. V tomto ohledu se vynález dále vztahuje na předmět, zejména pro přípravu skla a/nebo jeho zpracování za horka, vyrobený z právě popsané slitiny.
Mezi dalšími použitími může být předmět tohoto typu zejména zvlákňovač pro výrobu skleněné vlny, průvlakový člen pro výrobu textilních skleněných vláken, kelímek pro tavení zeskelnítelného materiálu, součástka pro míchání roztaveného skla, prvek nebo držák sondy, které jsou ponořené do roztaveného skla, taviči elektroda, a podobně.
-7CZ 299832 B6
Obecně se slitina podle vynálezu může použít pro výrobu výtokových částí pecí nebo dávkovačů pro výrobu materiálu ze zeskelnitelných kompozic. Tato výroba může zahrnovat, jak bylo uvedeno výše, výrobu tak zvaných textilních skleněných vláken používaných pro zpevnění, stejně jako výrobu minerálních vláken, jako jsou skleněná vlákna, nebo struskových vláken, která se běžně používají pro tepelnou nebo akustickou izolaci.
Rovněž tato výroba může zahrnovat proces výroby obalového skla označovaného jako duté zboží, jako jsou například láhve a nádoby.
Mimo sklářský průmysl se slitiny podle vynálezu mohou používat pro výrobu celé řady předmětů, pokud mají mít vysoký stupeň odolnosti v oxidujícím a/nebo korozivním prostředí, zejména při vysokých teplotách, například pro výrobu součástí žíhacích pecí, elektrických topných odpomíků, nebo alternativně v letectví na výrobu součástí turbín.
Obecně se tyto slitiny mohou používat pro výrobu jakéhokoliv typu součástek ze žáruvzdorných slitin používaných pro práci nebo provoz žíhacích pecí při vysoké teplotě (nad 1100 °C). Tyto slitiny mohou být například použity pro výrobu lopatek horkých ventilátorů, ohřívacích držáků, dávkovačích zařízení, atd. Rovněž se mohou použít pro výrobu jakýchkoliv topných odpomíků určených pro práci v horké oxidující atmosféře a pro výrobu prvků turbín, které jsou částmi motorů pro pozemní vozidla, námořní plavidla nebo letadla, nebo pro jakoukoliv jinou aplikaci netýkající se dopravních prostředků, například v elektrárnách.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude v dalším podrobně popsán s pomocí následujících konkrétních příkladů, které jsou ovšem pouze ilustrativní a nijak neomezují rozsah tohoto vynálezu. Vlastnosti a výhody slitin podle vynálezu vyplynou z těchto příkladů,
Tyto příklady budou popsány s pomocí přiložených obrázků, ve kterých:
- na obrázku 1 jsou porovnány vlastnosti izotermické oxidace prvé slitiny podle vynálezu a srovnávací slitiny neobsahující oxid chrómu ve vnitřní disperzi;
- na obrázku 2 je provedeno porovnání vlastností izotermické oxidace druhé slitiny podle vynálezu a srovnávací slitiny neobsahující oxid chrómu ve vnitřní disperzi;
- na obrázku 3 jsou ukázány vlastnosti izotermické oxidace dalších čtyř slitin podle vynálezu;
- na obrázku 4 je provedeno porovnání vlastností izotermické oxidace tří dalších slitin podle vynálezu a srovnávací slitiny neobsahující oxid chrómu ve vnitřní disperzi. 40 Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Slitina na bázi chrómu, molybdenu a wolframu podle vynálezu byla připravena modifikací matrice Cr-Mo-W o následujícím složení (v % hmotnostních)):
Cr 24 %
Mo 37,5 %
W 37,5 %
Pd 1 % přidáním částic Cr2O3 v poměru asi 5 % objemových.
-8CZ 299832 B6
Hmotnostní složení slitiny bylo následující (v % hmotnostních):
Cr 23,4%
Mo 36,6 %
W 36,6 %
Pd 1,0%
Cr2O3 2,4%
Molybden ve formě prášku s velikostí částic 2 až 4 pm a wolfram ve formě prášku s velikostí částic 1 až 2' pm byly nejprve žíhány pod atmosférou vodíku po dobu 1 hodiny při teplotě 900 °C, ío aby se redukovaly oxidy na povrchu zm kovu. Pak byl tento prášek smísen s chromém ve formě prášku s velikostí částic 1 pm, s palladiem s velikostí částic 1 až 1,5 pm a s jemně rozmělněným oxidem chrómu, načež byl tento produkt pečlivě rozmělněn v achátové třecí misce, aby se získala směs o homogenním složení s jemnými částicemi a se stejnoměrným rozdělením částic oxidu chrómu.
Nakonec byl tento prášek slinován pod tlakem pomocí uniaxiálního lisování za horka v lisovací peci LÍLLIPUT od fy. ECM, která je tvořena grafitovým topným prvkem, hydraulickou jednotkou, která umožňuje aplikovat zatížení až 10 000 daN ve středu pece pomocí pístu, jakož i primární vakuovou stanicí a napájecí stanicí inertního plynu (argon).
Směs prášků byla nejprve zhutněna na tabletu o průměru 15 mm v dutině grafitové formy slisováním prášku za okolní teploty zatížením asi 100 kg.
Potom následovalo vlastní slinování prováděné za těchto podmínek:
- zvyšování teploty nízkou rychlostí (10 az 15 °C/min) v krocích až do 1200 °C pod dynamickým primárním vakuem a zatížením 5 MPa;
- následné aplikování proudu argonu a pokračující pomalé zvyšování teploty s dlouhou prodlevou (asi 60 minut) při teplotě 1370 °C a s další dlouhou prodlevou (asi 120 minut) při teplotě 1420 °C stále pod tlakem 27 MPa;
- teplotní skok z teploty 1420 °C na okolní teplotu pod nulovým zatížením a pod proudem argonu.
«
Po slinování je možno provést žíhání, jednak za účelem snížení zbytkových napětí, která mohla vzniknout během chlazení, a jednak za účelem zlepšení homogenity slitiny, pokud je to potřeba.
Výhodné podmínky žíhání jsou následující:
- zvýšení teploty na 1370 °C, pak prodleva po 2 hodiny při teplotě 1370 °C pod proudem vodíku;
- pak zvýšení teploty na 1420 °C a prodleva po dobu 24 hodin při teplotě 1420 °C pod proudem argonu;
- chlazení na teplotu okolí.
Získaná slitina byla zkoumána běžnými postupy optickým mikroskopem, elektronovým skenovacím mikroskopem (SEM) a mikroanalýzou Castaingovou sondou.
Výsledkem syntézy byla homogenní slitina s velikostí zm v oblasti 50 pm, kde zrna oxidu chromitého Cr2O3 o šířce několika mikrometrů byla stejnoměrně rozdělena na rozhraní zm ve slitině. Bylo ověřeno, že objem, zaujímaný zrny oxidu chromitého Cr2O3 představovaly asi 5 % objemu slitiny.
Vlastnosti slitiny, týkající se oxidace při vysoké teplotě, byly vyhodnocovány termogravimetrickou metodou, při které se měřil přírůstek hmoty slitiny (označující množství vytvořeného oxidu) jako funkce času v komoře zahřáté na teplotu 1300 °C, Všeobecné podmínky byly tyto:
-9CZ 299832 B6
- zvyšování teploty s izotermálními prodlevami v krocích po 10°C/minutu;
- trvání izotermální prodlevy po dobu 100 hodin při teplotě 1300 °C;
- snížení teploty na okolní teplotu iychlostí 10°C/minutu; při tom se pec proplachuje proudem suchého syntetického vzduchu v množství 1,5 litru/hodinu.
Výsledky jsou znázorněny na grafu na obrázku 1 jako přírůstek hmoty (v mg/cm2) na jednotku času (v hodinách).
ío Srovnávací příklad 1
Připravila se slitina se stejnou matricí, jako slitina v příkladu 1, avšak bez přidání oxidu chrómu k práškům kovových prvků.
Hmotnostní složení této slitiny bylo tedy následuj ící:
Cr 24 %
Mo 37,5 %
W 37,5 %
Pd 1 %
Podmínky pro přípravu byly stejné jako v příkladu 1 a její vlastnosti co do oxidace jsou rovněž znázorněny na obrázku 1.
Obrázek 1 ukazuje, že přírůstek hmoty slitiny z příkladu 1 (křivka 1) je nižší než u srovnávací slitiny bez přídavku oxidu chrómu (křivka 1, porovnávací provedení) a že tedy přídavek interního Cr2O3 zlepšuje odolnost proti oxidaci.
Příklad 2
Podobným způsobem jako v příkladu 1 se připravila slitina na bázi chrómu s molybdenem a wolframem podle vynálezu, která má vyšší podíl chrómu. Její hmotnostní složení bylo následující:
Cr 37,9 %
35. . Mo 29,2.%
W 29,2 %
Pd 1,0%
Cr2O3 2,7%
Podmínky při přípravě byly stejné jako v příkladu 1. Případně může tento postup zahrnovat krok předběžného mechanického legování: po vyžíhání molybdenu a wolframu pod atmosférou vodíku se kovové prášky zavedou do nádoby, obsahující kuličky z temperované ocelí v atmosféře vysušeného argonu. Hermeticky uzavřená nádoba byla potom položena na planetový mlýn a prášky byly rozemílány ve třech hodinových chodech se čtvrthodinovou prodlevou mezi nimi, aby se zabránilo nadměrnému zahřátí.
Výsledkem syntézy byla slitina, jejíž velikost částic je v rozmezí 15 až 20 pm, kde zrna oxidu chrómu jsou dispergována stejnoměrně na rozhraních zm a zabírají asi 5 % objemu slitiny.
Stejně jako v příkladu 1 byla tato slitina hodnocena termogravimetrickou metodou při teplotě 1300 °C. Termogram (křivka 2a) znázorněný na obrázku 2 ukazuje, že kinetika oxidace je přerušena úseky s rychlou ztrátou hmotnosti, následovanou v relativně krátkém ěase normálním kine-10CZ 299832 B6 tickým chováním (s výjimkou těchto přerušení, viz křivka 2b, je kinetické chování stejného druhu jako v příkladu 1).
Rychlé ztráty hmotnosti se zdají být vyvolány místními lomy v oxidové vrstvě, hlavně na hra5 nách oxidovaného plátku. Obnovení normálního chování naznačuje, že slitina je schopna zacelit svou povrchovou vrstvu oxidu chrómu, když v ní vzniknou poruchy.
Slitina z příkladu 2 je skutečně vysoce odolná, protože odolává oxidaci při teplotě 1300 °C po dobu 325 hodin.
Srovnávací příklad 2
Připravila se slitina se stejnou matricí jako v příkladu 2, avšak bez přídavku oxidu chrómu 15 k práškům kovových prvků.
Její hmotnostní složení bylo tedy následující:
Cr 39 %
Mo 30 %
W 30%
Pd 1 % *
Oxidační vlastnosti této srovnávací slitiny jsou rovněž znázorněny ve formě termogramu (křivka 2, porovnávací provedení) na obrázku 2.
Srovnávací slitina 2 má velmi odchylné oxidační chování proti slitině 2; počíná oxidací s mírným vzrůstem hmotnosti, představujícím omezenou tvorbu povrchové ochranné vrstvy oxidu chrómu, pak přírůstek hmotnosti náhle klesne, což ukazuje neopravitelné porušení této povrchové vrstvy a celkové znehodnocení materiálu.
Zejména se zdá, že povrchová vrstva oxidu srovnávací slitiny je vysoce namáhaná a proto praská a ztrácí svou nepropustnost pro dusík. Nitridace obnaženého chrómu urychluje korozi slitiny, která se rychle stává úplnou.
Přítomnost částic oxidu chrómu ve vnitřní disperzi ve slitině 2 umožňuje tento problém zhojit a dovoluje, aby materiál odolával korozi tvorbou trvalé ochranné vrstvy Cr2O3 na povrchu.
Příklady 3 až 6 40
Tyto příklady se rovněž týkají slitin na bázi chrómu s molybdenem a wolframem, ve kterých nyní hmotnostní poměr molybdenu k wolframu převažuje ve prospěch wolframu.
Podmínky přípravy byly v podstatě stejné jako v příkladu 1 s výjimkou toho, že konečný krok 45 žíhání byl následující:
- vypuštěn v příkladech 3 a 5,
- prováděn v příkladech 4 a 6 při teplotě 1600 °C, udržované po 24 hodin.
Základní charakteristiky těchto slitin jsou vyznačeny v následující tabulce.
-11 CZ 299832 B6
Složení (% hmotnostní) Mo/V Žíhání
Pí. 3 Cr 38,5 % Mo 19,8 % V 39,5% Pd 1 % Cr203 1,2% (2,5 % obj.) σ,.5 žádné
Pr.4 £*38,5 í!?19-8 v39,5 Pd! (CrO)1(2 : o,5 24 h/1600 °C
Př.5 Cr 38,5 % Mo 14,2 % V 44,4 % Pd 1 % 1,2 % (2,5 % obj.) 0,33 žádné
Př.6 Cr38,5 Mo14,2 V44,4 Pdl Wr203)12 0,33 24 h/1600 °C
Výsledky termogravimetrických zkoušek, znázorněné na obrázku 3 (křivky 3, 4, 5 a 6 jsou termogramy slitin z příkladů 3, 4, 5 a 6) ukazují, že tyto čtyři slitiny dokonale odolávají oxidaci po dobu alespoň 100 hodin při teplotě 1300 °C; odolnost může velmi snadno přesáhnout 150 hodin.
Příklad 7
Slitina niklu s chromém podle vynálezu se připravila modifikací matrice Ni-Cr o následujícím složení (v % hmotnostních):
Ni 70 %
Cr 30 % přidáním částic Cr2O3 v podílu asi 5 % objemových.
Hmotnostní složení slitiny je následující (v % hmotnostních):
Ni 67,8 %
Cr ' 29,0% 7 '
Cr2O3 3,2%
Kovy v práškové formě se smísily sjemně rozmělněným oxidem chrómu a pečlivě se třely v achátové třecí misce, aby se získala směs homogenního složení s jemným a stejnoměrným rozdělením částic oxidu chrómu.
Prášky, v práškové tabletě o průměru 15 mm, slisované pří teplotě okolí pod zatížením asi 100 kg, se pak slinovaly pod tlakem uniaxiálním lisováním za horka v lisovací peci z příkladu 1.
Vlastní slinování se provádělo s dlouhou prodlevou (asi 60 minut) při teplotě 1000 °C pod zatížením 27 MPa a s další dlouhou prodlevou (asi 120 minut) při teplotě 1100 °C, stále pod zatíže30 ním 27 MPa.
Stejně jako v předchozích příkladech se použil mikroskop pro kontrolu, zda získaná slitina je homogenní a zda zrnka oxidu chromitého Cr2O3 o Šířce několika mikrometrů jsou stejnoměrně
-12CZ 299832 B6 rozdělena na rozhraní zrn slitiny. Podle tohoto provedení bylo zjištěno, že objem zrnek Cr2O3 zabírá asi 5 % objemu slitiny.
Vlastnosti slitiny, co do oxidace při vysoké teplotě, se vyhodnocovaly termogravimetrickou 5 metodou při teplotě 1300 °C za výše popsaných podmínek po dobu asi sto hodin a jsou graficky znázorněny na termogramu 7 na obrázku 4,
Konstanta Kp parabolické kinetiky oxidace je řádu 2,6 x 10'10g2.cm'4.s_’.
io Pozorování zoxidovaného materiálu pomocí skenovacího elektronového mikroskopu v režimu odražených rozptýlených elektronů ukázalo přítomnost velmi pravidelné a dokonale kompaktní vrstvy oxidu chrómu o tloušťce asi 50 pm, přilnuté ke slitině.
Vlastnosti této slitiny v přítomnosti korozivního prostředí tvořeného roztaveným sklem byly zjiš15 ťovány elektrochemickou zkouškou spočívající v měření pasivaěního potenciálu slitiny při ponoření do lázně roztaveného skla o teplotě 950 °C. Měření se prováděla v uspořádání se 3 elektrodami: pracovní elektrodou ze slitiny 7, platinovou protielektrodou a zirkonovou referenční elektrodou. Pracovní elektroda byla rotační elektrodou, což umožnilo zdokonalit doplňování sklá okolo elektrody a simulovat erozi, působící na materiál při použití.
Za zkušebních podmínek vykázala křivka proud/potenciál u slitiny 7 pasivační vrchol pro potenciál v oblasti -1,1 mV s pasivačním proudem asi 5,0 mA/cm2. Intenzita pasivaěního píku je indikací inverzní hodnoty kapacity slitiny pro vytváření a udržování své povrchové ochranné vrstvy oxidu chromitého.
Srovnávací příklad 7
Za podmínek příkladu 7 se připravila srovnávací slitina 7, která neobsahovala oxid chrómu v interní disperzi. Její složení odpovídalo výše použité matrici, a sice:
Ni 70 %
Cr. 30%
Tato slitina byla podrobena stejné termograv i metrické zkoušce při teplotě 1300 °C, přičemž její charakteristika je znázorněna termogramem 7 (porovnávací provedení) na obrázku 4.
Přírůstek hmoty srovnávací slitiny 7 je zřetelně vyšší než u slitiny 7, což ukazuje nižší odolnost proti oxidaci. Konstanta Kp parabolické kinetiky oxidace srovnávací slitiny 7 je řádu 3,9 x IO'10 g2.cm“i.s
Pozorování zoxidovaného materiálu skenovacím elektronovým mikroskopem ukázalo strukturální rozdíly povrchové vrstvy Cr2O3 ve srovnání se slitinou 7, přičemž vrstva byla méně kompaktní a vykazovala značný počet trhlin.
Vlastnosti této slitiny v přítomnosti korozivního prostředí tvořeného roztaveným sklem jsou charakterizovány elektrochemickými měřeními, popsanými v příkladu 7.
Za stejných zkušebních podmínek vykazuje křivka proud/potenciál u srovnávací slitiny 7 pasivační pík při stejném potenciálu v oblasti -1,1 mV při pasivačním proudu asi 6,3 mA/cm2. Inten50 žita pasivaěního vrcholu indikuje inverzní hodnotu kapacity slitiny k vytváření a udržování své povrchové ochranné vrstvy oxidu chromitého.
-13CZ 299832 B6
Příklad 8
Připravila se další slitina na bázi niklu a chrómu podle vynálezu, jako v příkladu 7, modifikací stejné matrice Ni-Cr přidáním částic Cr2O3 v poměru asi 1 % objemového.
Hmotnostní složení slitiny bylo následující (v % hmotnostních):
Cr 69,5 %
Ni 29,8 % io Cr2O3 0,6%
Oxidační vlastnosti slitiny 8 se vyhodnocovaly termogravimetríckou metodou při teplotě 1300 QC za stejných podmínek, přičemž tyto hodnoty jsou graficky znázorněny termogramem 8 na obrázku 4.
Porovnání termogramů 7 a 8 ukazuje, že slitina 8 vykazuje vyšší odolnost proti korozi, než slitina 7, přičemž konstanta parabolické kinetiky oxidace Kp je řádu 2,0 x 10”’° g2.cm'4,s“1.
Příklad 9
Připravila se další slitina na bázi niklu a chrómu podle vynálezu, jako v příkladu 7, modifikací stejné matrice Ni-Cr přidáním částic Cr2O3 v poměru asi 2,5 % objemových.
Hmotnostní složení slitiny bylo následující (v % hmotnostních):
Cr 68,9 %
Ni 29,5 %
Cr2O3 1,6%
Oxidační vlastnosti slitiny 8 se vyhodnocovaly termogravimetríckou metodou při teplotě 1300 °C za stejných podmínek, přičemž tyto hodnoty jsou graficky znázorněny termogramem 9 na obrázku 4.
Porovnání termogramů 7, 8 a 9 ukazuje, že slitina 9 vykazuje vyšší odolnost proti oxidaci, než slitiny 7 a 8, což značí, že optimální koncentrace oxidu chrom itéhoje okolo 2,5 % objemových. Konstanta parabolické kinetiky oxidace Kp·je řádu 1,8 x IO’10 g2.cm .s-1:
Pozorování zoxidovaného materiálu pomocí skenovacího elektronového mikroskopu v režimu odražených rozptýlených elektronů poskytlo výsledky podobné výsledkům v příkladu 7, avšak s lepší adhezí oxidové vrstvy ke slitině.

Claims (16)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    L Žárovzdorná slitina obsahující kovový chrom, schopná vytvářet na svém povrchu vrstvu oxidu chrómu odolnou proti oxidaci a/nebo korozi, zejména působením skla a zvláště při vysoké teplotě, vyznačující se tím, že ve své matrici obsahuje v disperzi oxid chromitý Cr2O3 a/nebo alespoň jeden prekurzor tohoto oxidu, kde tento prekurzor je v médiu uvedené matrice
    10 schopný reakce za vzniku oxidu chromitého v případě oxidace.
  2. 2. Žárovzdorná slitina podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že částice v disperzi zaujímají od 0,1 do 10 % objemových slitiny, výhodně od 1 do 5 %.
    15
  3. 3. Žárovzdorná slitina podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že alespoň jedním prekurzorem oxidu chromuje kyslíkatá sloučenina kovu, redukovatelná chromém.
  4. 4. Žárovzdorná slitina podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že
    20 částice oxidu chrómu mají velikost v rozmezí od 1 nm do 10 pm.
  5. 5. Žárovzdorná slitina podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že matrice slitiny je matricí z chrómu nebo obsahující chrom, v kombinaci s alespoň jedním dalším žáruvzdorným kovem, jako je zejména molybden, wolfram, niob nebo tantal, zvolená zejména
    25 z matric na bázi molybdenu s chromém, molybdenu s chromém a wolframem, a wolframu s chromém.
  6. 6. Žárovzdorná slitina podle nároku 5, vyznačující se t í m, že její matrice obsahuje v % hmotnostních: . ' Ύ
    30 odl0do60%Cr od 10 do 50 %W od 10 do 70 % Mo.
  7. 7. Žárovzdorná slitina podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se t í m , že dále obsahuje
    35 sl i novací činidlo, jako je například palladium, nebo jiný platinový kov, zejména v množství od
    0,1 do 3 % hmotnostních.
  8. 8. Žárovzdorná slitina podle některého z nároků laž 4, vyznačující se tím, že matricí je matrice na bázi železa, niklu a/nebo kobaltu v kombinaci s chromém.
  9. 9. Žárovzdorná slitina podle nároku 8, vyznačující se tím, že tato matrice je zvolena z matric na bázi niklu s chromém, kobaltu s chromém, niklu s kobaltem a chromém, niklu s železem a chromém, kobaltu s železem a chromém, a kobaltu s niklem, železem a chromém, ve kterých se podíly těchto prvků volí v následujících rozmezích (v % hmotnostních):
    45 Cr
  10. 10 až 40%
    Ni 10 až 80 %
    Co 10 až 80 %
    Fe 0 až 40 %.
    50 10. Žárovzdorná slitina podle některého z předchozích nároků, vyznačující s e t í m , že dále obsahuje v disperzi v matrici alespoň jeden oxid zvolený z oxidů yttria, lanthanu, ceru, zirkonia, hafnia a thoria.
    -15CZ 299832 B6
  11. 11. Způsob přípravy žárovzdomé slitiny podle některého z předchozích nároků, vyznačující se t í m, že obsahuje jeden krok, nebo více kroků, zhutňování kovových prášků za horka, zejména slinování, lisování, kování, nebo svařování.
    5
  12. 12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se t í m, že obsahuje předběžný krok, při kterém se kovové prášky mísí, zejména mletím, například mechanickým legováním.
  13. 13. Způsob podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že oxid chromitý Cr2O3 se dodává v rozmělněné formě do kovových prášků.
    io
  14. 14. Způsob podle některého znároků ll až 13, vyznačuj ící se t í m , že částice oxidu chromitého Cr2O3 se vytvářejí in šitu z kovového chrómu vystavením chrómu oxidační atmosféře.
  15. 15 15. Způsob podle některého z nároků 11 až 14, vyznačující se t í m , že se do kovových prášků přidává alespoň jeden prékurzor oxidu chromitého Cr2O3 v rozmělněné formě.
  16. 16. Předmět, zejména předmět, který se může použít pro výrobu a/nebo pro přetváření skla za horka, vyrobený ze slitiny podle některého z nároků 1 až 10.
    2 výkresy
CZ0268399A 1997-11-28 1998-11-26 Žárovzdorná slitina obsahující kovový chrom, zpusob její prípravy a predmet vyrobený z této slitiny CZ299832B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9715022A FR2771755B1 (fr) 1997-11-28 1997-11-28 Alliage resistant a la corrosion, procede d'elaboration et article realise a partir de l'alliage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ268399A3 CZ268399A3 (cs) 2000-08-16
CZ299832B6 true CZ299832B6 (cs) 2008-12-10

Family

ID=9513952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ0268399A CZ299832B6 (cs) 1997-11-28 1998-11-26 Žárovzdorná slitina obsahující kovový chrom, zpusob její prípravy a predmet vyrobený z této slitiny

Country Status (21)

Country Link
EP (1) EP0960217B1 (cs)
JP (1) JP2001509843A (cs)
KR (1) KR100561610B1 (cs)
CN (1) CN1097097C (cs)
AR (1) AR017693A1 (cs)
AT (1) ATE225413T1 (cs)
AU (1) AU751771B2 (cs)
BR (1) BR9807111A (cs)
CA (1) CA2278722A1 (cs)
CZ (1) CZ299832B6 (cs)
DE (1) DE69808433T2 (cs)
DK (1) DK0960217T3 (cs)
ES (1) ES2185232T3 (cs)
FR (1) FR2771755B1 (cs)
HU (1) HU224124B1 (cs)
NO (1) NO326210B1 (cs)
PL (1) PL192802B1 (cs)
SK (1) SK284725B6 (cs)
TR (1) TR199901795T1 (cs)
WO (1) WO1999028517A1 (cs)
ZA (1) ZA9810491B (cs)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4511300B2 (ja) * 2004-09-29 2010-07-28 株式会社アライドマテリアル 耐酸化性を有するタングステン合金とその製造方法
US7654645B2 (en) 2005-04-04 2010-02-02 Silverbrook Research Pty Ltd MEMS bubble generator
DE112009002098T5 (de) * 2008-09-25 2011-07-28 BorgWarner Inc., Mich. Turbolader und Baugruppe zur Bypassregelung im Turbinengehäuse dafür
WO2010051573A1 (en) 2008-11-10 2010-05-14 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead with increasing drive pulse to counter heater oxide growth
CN106113520A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 成都镭迪蒙科技有限公司 一种玄武岩纤维耐腐蚀复合预埋件的制备方法
CN114230340B (zh) * 2022-01-18 2023-01-31 河南科技大学 一种高致密高温抗氧化钼基复合靶材及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3087234A (en) * 1960-03-14 1963-04-30 Du Pont Iron group metals having submicron particles of refractory oxides uniformly dispersed therein
US3152886A (en) * 1963-04-03 1964-10-13 John S Nachtman Preparation of metals and alloys of molybdenum, nickel, cobalt, and tungsten
EP0065812A2 (en) * 1981-04-08 1982-12-01 Johnson Matthey Public Limited Company Nickel alloys containing large amounts of chromium
FR2573094A1 (fr) * 1984-11-15 1986-05-16 Murex Ltd Alliage de molybdene et son procede de fabrication
WO1988005830A1 (en) * 1987-01-28 1988-08-11 Metallwerk Plansee Gesellschaft M.B.H. Creep-resistant alloy of refractory metals and its production process
US4877435A (en) * 1989-02-08 1989-10-31 Inco Alloys International, Inc. Mechanically alloyed nickel-cobalt-chromium-iron composition of matter and glass fiber method and apparatus for using same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3087234A (en) * 1960-03-14 1963-04-30 Du Pont Iron group metals having submicron particles of refractory oxides uniformly dispersed therein
US3152886A (en) * 1963-04-03 1964-10-13 John S Nachtman Preparation of metals and alloys of molybdenum, nickel, cobalt, and tungsten
EP0065812A2 (en) * 1981-04-08 1982-12-01 Johnson Matthey Public Limited Company Nickel alloys containing large amounts of chromium
FR2573094A1 (fr) * 1984-11-15 1986-05-16 Murex Ltd Alliage de molybdene et son procede de fabrication
WO1988005830A1 (en) * 1987-01-28 1988-08-11 Metallwerk Plansee Gesellschaft M.B.H. Creep-resistant alloy of refractory metals and its production process
US4877435A (en) * 1989-02-08 1989-10-31 Inco Alloys International, Inc. Mechanically alloyed nickel-cobalt-chromium-iron composition of matter and glass fiber method and apparatus for using same

Also Published As

Publication number Publication date
EP0960217B1 (fr) 2002-10-02
DE69808433T2 (de) 2003-06-18
FR2771755B1 (fr) 1999-12-31
TR199901795T1 (xx) 2000-01-21
HUP0001305A3 (en) 2002-02-28
EP0960217A1 (fr) 1999-12-01
HU224124B1 (hu) 2005-05-30
SK284725B6 (sk) 2005-10-06
HUP0001305A2 (hu) 2000-08-28
CZ268399A3 (cs) 2000-08-16
FR2771755A1 (fr) 1999-06-04
KR100561610B1 (ko) 2006-03-20
PL334747A1 (en) 2000-03-13
CN1097097C (zh) 2002-12-25
SK99999A3 (en) 2000-05-16
ATE225413T1 (de) 2002-10-15
NO993638D0 (no) 1999-07-27
DK0960217T3 (da) 2003-01-13
NO326210B1 (no) 2008-10-20
AU751771B2 (en) 2002-08-29
KR20000070414A (ko) 2000-11-25
BR9807111A (pt) 2000-04-25
DE69808433D1 (de) 2002-11-07
AU1340399A (en) 1999-06-16
JP2001509843A (ja) 2001-07-24
PL192802B1 (pl) 2006-12-29
ES2185232T3 (es) 2003-04-16
CN1251620A (zh) 2000-04-26
NO993638L (no) 1999-09-27
AR017693A1 (es) 2001-09-12
ZA9810491B (en) 1999-06-14
WO1999028517A1 (fr) 1999-06-10
CA2278722A1 (fr) 1999-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6254660B1 (en) Corrosion-resistant alloy, preparation process and article made from the alloy
Aramian et al. A review on the microstructure and properties of TiC and Ti (C, N) based cermets
KR20190105371A (ko) 분산강화 분말의 제조방법 및 이에 의해 제조된 분말
JPH02290951A (ja) 耐摩耗複合ロール及びその製造法
CN108642431A (zh) 耐熔锌腐蚀的金属陶瓷涂层/粉末及其制备方法、沉没辊
CZ299832B6 (cs) Žárovzdorná slitina obsahující kovový chrom, zpusob její prípravy a predmet vyrobený z této slitiny
Liu et al. Investigation of phase transition, tribological behavior and wear mechanisms of WC-enhanced biphase eutectic high entropy alloy by fast hot pressing sintering
Knaislova et al. Effect of alloying elements on the properties of Ti-Al-Si alloys prepared by powder metallurgy
Zhang et al. Graded microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered Fe-Cr alloys
Ferraresi et al. Microstructural, mechanical, and tribological Evolution under different heat treatment conditions of Inconel 625 alloy fabricated by selective Laser melting
EP0440437A2 (en) Thermal spray material and its coated article excellent in high-temperature wear resistance and build-up resistance
CN110004317A (zh) 一种氧化物强化铂铑基复合材料的电弧熔炼制备方法
CN116275010A (zh) 一种原位氮化物增强3d打印镍基高温合金粉末
CN113462949B (zh) 一种基于粉末冶金工艺制备弥散氧化物强化型钢的方法
JPH04246149A (ja) 酸化物分散強化型Nb基合金およびその製造方法
Juarez et al. Chemical vapor deposition of ruthenium on NiCoCrAlYTa powders followed by thermal oxidation of the sintered coupons
Kangarshahi et al. Synergistic effect of hybrid size ZrO2 and electroless nickel decoration on the mechanical and high temperature oxidation properties of NiCr–ZrO2 composites
JPS637345A (ja) 電気接点材料及びその製造方法
US8029596B2 (en) Method of making rare-earth strengthened components
Ashtari et al. Isothermal oxidation kinetics of laser cladded NiCoCrAl/WC+ La 2 O 3 hybrid composite coatings at 700° C.
KR20220063626A (ko) TiC 입자 강화 Fe계 복합재료 및 그 제조방법
Kadokura et al. Molybdenum alloy “MSB Series” for hot extrusion dies
JPH01275724A (ja) 分散強化耐熱合金の製造方法
CN118389986A (zh) 一种用于汽车发动机活塞的改性镍基耐磨涂层的制备方法
CN116083769A (zh) 一种二硼化铬基金属陶瓷材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 19981126