DE102014220179A1 - Nickelbasierter Werkstoff mit Platin, Verwendung als Schweißzusatzwerkstoff und Bauteil - Google Patents

Nickelbasierter Werkstoff mit Platin, Verwendung als Schweißzusatzwerkstoff und Bauteil Download PDF

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Abstract

Durch die Verwendung von Platin in einer Nickelbasis-Superlegierung wird die Kriechbeständigkeit erhöht und kann damit insbesondere als Schweißzusatzwerkstoff verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine nickelbasierte Superlegierung, die Platinmetalle als Zusatz aufweist und als Schweißzusatzwerkstoff verwendet wird.
  • Um die Schweißbarkeit von γ‘-Ausscheidungsverfestigten Nickelbasis-Superlegierung zu erhöhen, werden diese modifiziert oder enthalten Zusätze, wodurch jedoch eine reduzierte Kriechbeständigkeit und eine geringere Oxidationsbeständigkeit gegeben ist.
  • Der Schweißzusatzwerkstoff soll jedoch dieselben Eigenschaften wie der Grundwerkstoff aufweisen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Nichelbasis-Legierung, eine Verwendung einer modifizierten Nickelbasis-Legierung und ein Bauteil aufzuzeigen, die oben genanntes Problem löst.
  • Die Aufgabe wird gelöst für eine Legierung gemäß Anspruch 1, durch eine Verwendung gemäß Anspruch 11 und durch ein Bauteil nach Anspruch 14.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
  • Die Figur listet Nickel- und Kobalt-Superlegierungen auf.
  • Es wird vorgeschlagen eine Nickelbasis-Legierung mit Zugabe von zumindest Platin zu verwenden.
  • Platinmetalle (Pt, Ru, Ir) verbessern die Kriechbeständigkeit von Nickelbasis-Superlegierungen, indem es die Vergröberung der γ‘-Phase verzögert.
  • Weiterhin verbessern Platinmetalle (Pt, Ru, Ir) die Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit.
  • Der Anteil von Platin (Pt) als Legierungselement liegt vorzugsweise bei mindestens 0,1 und maximal bei 3,0 Gewichtsprozent.
  • Die Nickelbasis-Superlegierung auf der Basis Ni-Co-Cr-Al-Ti-(Pt/Ru/Ir) enthält optional
    mindestens 0,3 Gew-% Molybdän (Mo),
    mindestens 0,07 Gew-% Kohlenstoff (C) und/oder
    mindestens 1,0 Gew-% Wolfram (W) und/oder
    mindestens 0,7 Gew-% Tantal (Ta) und/oder
    mindestens 0,5 Gew-% Niob (Nb) und/oder
    mindestens 0,006 Gew-% Bor (B) und/oder
    mindestens 0,002 Gew-% Zirkon (Zr) und/oder
    mindestens 0,05 Gew-% Hafnium (Hf).
  • Die Nickelbasislegierung auf der Basis Ni-Co-Cr-Al-Ti weist vorzugsweise
    höchstens 4,5 Gew-% Molybdän (Mo) und/oder,
    höchstens 0,2 Gew-% Kohlenstoff (C) und/oder,
    höchstens 8,0 Gew-% Wolfram (W) und/oder
    höchstens 13 Gew-% Tantal (Ta) und/oder
    höchstens 1,5 Gew-% Niob (Nb) und/oder
    höchstens 0,02 Gew-% Bor (B) und/oder
    höchstens 0,15 Gew-% Zirkon (Zr) und/oder
    höchstens 1,7 Gew-% Hafnium (Hf)
    auf.
  • Ebenso kann anstatt Platin (Pt) Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) auch eine Mischung von Pt, Ir, Ru (Pt-Ir-Ru, Pt-Ir, Pt-Ru, Ir-Ru) der Nickelbasissuperlegierung zulegiert werden. Zulegiert bedeutet, dass der Anteil mindestens doppelt so hoch ist wie die Verunreinigungsgrenze dieser Metalle.
  • Vorzugsweise wird nur Platin (Pt) verwendet.
  • Die Anteile der Basislegierung Ni-Co-Cr-Al-Ti sind vorzugsweise jeweils
    zumindest 4,0 Gew.-% Kobalt (Co),
    zumindest 4,0 Gew.-% Chrom (Cr),
    zumindest 1,0 Gew.-% Aluminium (Al) und/oder
    zumindest 0,8 Gew.-% Titan (Ti).
  • Die Anteile der Basislegierung Ni-Co-Cr-Al-Ti sind vorzugsweise:
    höchstens 21,0 Gew.-% Kobalt (Co) und/oder
    höchstens 25,0 Gew.-% Chrom (Cr) und/oder
    höchstens 8,0 Gew.-% Aluminium (Al) und/oder
    höchstens 7,0 Gew.-% Titan (Ti).
  • Die Legierung stellt keine Ni-Al, Ni-Al-Pt, Ni-Co-Cr-Al-Y oder keine NiCoCrAl-Legierung dar, die als metallische Haftvermittlerschicht mit oder ohne Platin zwischen einem Substrat und einer keramischen Schicht aufgebracht wird.
  • Das Substrat weist vorzugsweise eine Legierung gemäß der Figur auf.
  • Insbesondere weist die Legierung kein Yttrium (Y) sowie ebenso kein Rhenium (Re) oder kein Ruthenium (Ru) auf, da dies zu Versprödungen führt.
  • Insbesondere wird eine solche Legierung als Schweißzusatzwerkstoff verwendet, um auf einen anderen Werkstoff, der als Substrat verwendet wird, eine Auftragsschweißung durchzuführen.
  • Das Substrat weist ebenfalls eine nickel- oder kobaltbasierte Legierung auf.
  • Ein so hergestelltes Bauteil weist dann eine nickel- oder kobaltbasierte Legierung als Substrat auf, auf dem zumindest stellenweise die Legierung auftragsgeschweißt wurde.
  • Diese Schicht stellte keine reine Pt-diffusionshergestellte Schicht dar.

Claims (14)

  1. Nickelbasis-Superlegierung auf der Basis Ni-Co-Cr-Al-Ti, die auch Platin (Pt), Iridium (Ir) und/oder Ruthenium (Ru) als Legierungselemente enthält, sowie optional mindestens 0,3 Gew-% Molybdän (Mo) und/oder, mindestens 0,07 Gew-% Kohlenstoff (C) und/oder, mindestens 1,0 Gew-% Wolfram (W) und/oder mindestens 0,7 Gew-% Tantal (Ta) und/oder mindestens 0,4 Gew-% Niob (Nb) und/oder mindestens 0,006 Gew-% Bor (B) und/oder mindestens 0,002 Gew-% Zirkon (Zr) und/oder mindestens 0,05 Gew-% Hafnium (Hf) aufweist, insbesondere daraus besteht.
  2. Legierung nach Anspruch 1, die nur Platin (Pt) aus der Gruppe Platin (Pt), Iridium (Ir) und/oder Ruthenium (Ru) aufweist.
  3. Legierung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, die 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-% Platin (Pt), Iridium (Ir) und/oder Ruthenium (Ru) aufweist.
  4. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, die zumindest 4,0 Gew.-% Kobalt (Co) und/oder zumindest 4,0 Gew.-% Chrom (Cr) und/oder zumindest 1,0 Gew.-% Aluminium (Al) und/oder zumindest 0,8 Gew.-% Titan (Ti) aufweist.
  5. Legierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, die keine Nickel-Kobalt-Chrom-Aluminium-Yttrium-Legierung oder keine Ni-Al oder keine Ni-Al-Pt basierte Legierung darstellt.
  6. Legierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, die kein Yttrium (Y) aufweist.
  7. Legierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, die höchstens 4,5 Gew-% Molybdän (Mo) und/oder, höchstens 0,2 Gew-% Kohlenstoff (C) und/oder, höchstens 8,0 Gew-% Wolfram (W) und/oder höchstens 13 Gew-% Tantal (Ta) und/oder höchstens 1,5 Gew-% Niob (Nb) und/oder höchstens 0,02 Gew-% Bor (B) und/oder höchstens 0,15 Gew-% Zirkon (Zr) und/oder höchstens 1,7 Gew-% Hafnium (Hf) aufweist.
  8. Legierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, die kein Rhenium (RE) oder kein Ruthenium (Ru) aufweist.
  9. Legierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, die Nickel (Ni) als Rest aufweist.
  10. Legierung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, die höchstens 21,0 Gew.-% Kobalt (Co) und/oder höchstens 25,0 Gew.-% Chrom (Cr) und/oder höchstens 8,0 Gew.-% Aluminium (Al) und/oder höchstens 7,0 Gew.-% Titan (Ti) aufweist.
  11. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10 als Schweißzusatzwerkstoff beim Schweißen.
  12. Verwendung nach Anspruch 11, bei dem ein nickel- oder kobaltbasiertes Substrat geschweißt wird.
  13. Verwendung nach einem oder beiden der Ansprüche 11 oder 12, bei dem ein nickel- oder kobaltbasiertes Substrat, auf das die Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 auftragsgeschweißt wird, kein Platin (Pt) enthält.
  14. Bauteil aus einer Nickelbasissuperlegierung mit einer Auftragsschweißung aus einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10.
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