DE102015214730A1 - Creep and oxidation resistant molybdenum superalloy - Google Patents

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Markus FRIED
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine quaternäre oder multinäre Molybdänlegierung für die Herstellung von Strukturbauteilen, insbesondere von Schaufeln einer Strömungsmaschine mit den Hauptbestandteilen Molybdän, Silizium, Bor und Titan, welche als Nebenlegierungselemente weiterhin mindestens ein Element aus der Gruppe mit Eisen und Yttrium umfasst.The present invention relates to a quaternary or multinary molybdenum alloy for the production of structural components, in particular of blades of a turbomachine with the main components molybdenum, silicon, boron and titanium, which further comprises at least one element selected from the group consisting of iron and yttrium as secondary alloying elements.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine quaternäre oder multinäre Molybdänlegierung für die Herstellung von Strukturbauteilen, insbesondere von Komponenten und vorzugsweise Schaufeln einer Strömungsmaschine sowie entsprechende Komponenten einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine oder eines Flugtriebwerks aus einer entsprechenden Molybdänlegierung. The present invention relates to a quaternary or multinary molybdenum alloy for the production of structural components, in particular components and preferably blades of a turbomachine, and corresponding components of a turbomachine, in particular a gas turbine or an aircraft engine of a corresponding molybdenum alloy.

STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART

Aus dem Stand der Technik sind bereits ternäre Molybdänlegierungen bekannt, die als Hauptlegierungsbestandteile Molybdän, Silizium und Bor aufweisen. Derartige Legierungen weisen jedoch beim Einsatz bei hohen Temperaturen, also beispielsweise im Temperaturbereich von 900°C bis 1300°C, keine ausreichende Kriechfestigkeit auf. Auch Versuche die Kriechfestigkeit mit feinst dispergierenden Teilchen aus Titan, Zirkon und Kohlenstoff zu erhöhen, wie dies beispielsweise in der WO 85/03953 A1 beschrieben ist, haben ebenfalls noch nicht zu den erwünschten Ergebnissen geführt. Entsprechend wurde, wie in der WO 85/03953 A1 beschrieben, versucht, mit anderen Legierungselementen, wie Titan, Zirkon, Hafnium, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Thorium, Chrom, Mangan, Niob, Tantal, Rhenium und Wolfram, die Kriechfestigkeit zu verbessern. Ternary molybdenum alloys which have molybdenum, silicon and boron as the main alloy constituents are already known from the prior art. However, such alloys, when used at high temperatures, ie, for example, in the temperature range from 900 ° C. to 1300 ° C., do not have sufficient creep resistance. Also attempts to increase the creep resistance with finely dispersing particles of titanium, zirconium and carbon, as for example in the WO 85/03953 A1 have not yet led to the desired results. Accordingly, as in the WO 85/03953 A1 described attempts to improve creep resistance with other alloying elements such as titanium, zirconium, hafnium, boron, carbon, aluminum, thorium, chromium, manganese, niobium, tantalum, rhenium and tungsten.

Allerdings ist für den Einsatz einer derartigen Legierung zur Bildung von Strukturbauteilen, insbesondere von Komponenten, wie vorzugsweise Schaufeln, einer Strömungsmaschine, auf die in der WO 85/03953 A1 nicht eingegangen wird und die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, nicht nur eine hohe Kriechfestigkeit erforderlich, sondern eine derartige Legierung muss auch den Umgebungsbedingungen Stand halten können, sodass unter anderem eine gute Oxidationsbeständigkeit gefordert ist. In der WO 2005/022065 werden unter anderem für Molybdänlegierungen mit Silizium und Bor verschiedene Oxidationsschutzschichten beschrieben, die die Oxidationsbeständigkeit gewährleisten sollen. However, for the use of such an alloy for the formation of structural components, in particular of components, such as preferably blades, a turbomachine, referred to in the WO 85/03953 A1 is not entered into and are used at high temperatures, not only a high creep strength required, but such an alloy must also be able to withstand the environmental conditions, so that among other things a good oxidation resistance is required. In the WO 2005/022065 are described, inter alia, for molybdenum alloys with silicon and boron different oxidation protective layers, which should ensure the oxidation resistance.

Darüber hinaus ist es jedoch auch erforderlich, dass weitere Eigenschaften, wie beispielsweise das spezifische Gewicht bzw. die Dichte des Werkstoffs, für den Einsatzzweck geeignet sind, da beispielsweise für die Herstellung von Laufschaufeln, die sich mit hohen Geschwindigkeiten drehen, leichte Werkstoffe mit einem niedrigen spezifischen Gewicht vorteilhaft sind, da diese geringere Fliehkräfte verursachen und mit weniger Energieaufwand beschleunigt werden können. Ternäre Molybdänlegierungen mit den Legierungshauptbestandteilen Molybdän, Silizium und Bor weisen jedoch eine hohe Dichte von mehr als 9g/cm3 auf. Quaternäre Molybdän-Legierungen mit dem Hauptlegierungsbestandteilen Molybdän, Silizium, Bor und Titan ermöglichen durch den Ersatz des schweren Molybdäns durch das leichtere Titan zwar eine Reduzierung des spezifischen Gewichts bzw. der Dichte, aber durch die Bildung von Titanoxiden wird die Sauerstoffdiffusion durch eine sich bildende Randoxidschicht erhöht, sodass die Oxidationsbeständigkeit nachteilig beeinträchtigt wird. In addition, however, it is also necessary that other properties, such as the specific gravity and the density of the material, are suitable for the application, since, for example, for the production of blades that rotate at high speeds, lightweight materials with a low Specific gravity are advantageous because they cause lower centrifugal forces and can be accelerated with less energy. However, ternary molybdenum alloys with the main alloy constituents molybdenum, silicon and boron have a high density of more than 9 g / cm 3 . Although quaternary molybdenum alloys with the main alloying constituent molybdenum, silicon, boron, and titanium make it possible to reduce the heavy weight of the heavier molybdenum by the lighter titanium, by the formation of titanium oxides, the diffusion of oxygen by a forming edge oxide layer increased, so that the oxidation resistance is adversely affected.

Ferner ist es für die Erzielung der ausreichenden Schadenstoleranz und Bauteil-Lebensdauer erforderlich, dass die Molybdänlegierungen eine entsprechend große Verformbarkeit bzw. Duktilität über den gesamten Temperatur-Einsatzbereich aufweisen, was bei den aus dem Stand der Technik bekannten Molybdänlegierungen häufig nicht der Fall ist. Further, in order to achieve sufficient damage tolerance and component life, it is necessary for the molybdenum alloys to have a correspondingly high ductility over the entire temperature range of use, which is often not the case with the molybdenum alloys known from the prior art.

Die Dokumente Daniel Schliephake et al., High – Temperature Creep and Oxidation Behavior of Mo-Si-B Alloys with High Ti Contents, Metallurgical and Material Transactions A Volume 45A, March 2014 und Ying Yang et al., Effects of Ti, Zr, and Hf on the phase stability of Mo_ss + Mo3Si + Mo5SiB2 alloys at 1600 °C, Acta Materialia 58 (2010) 541–548 offenbaren quaternäre Mo-Si-B-Ti-Legierungen. The documents Daniel Schliephake et al., High-Temperature Creep and Oxidation Behavior of Mo-Si-B Alloys with High Ti Contents, Metallurgical and Material Transactions A Volume 45A, March 2014 and Ying Yang et al., Effects of Ti, Zr, and Hf on the phase stability of Mo_ss + Mo3Si + Mo5SiB2 alloys at 1600 ° C, Acta Materialia 58 (2010) 541-548 disclose quaternary Mo-Si-B-Ti alloys.

Die Dokumente T. Sossaman et al., Influence of minor Fe addition on the oxidation performance of Mo-Si-B alloys, Scripta Materialia 67 (2012) 891–894 , B. Gorr et al., High – temperature oxidation behavior of Mo-Si-B-based and Co-Re-Cr-based alloys, Intermetalics 48 (2014), 34–43 , S. Majumdar et al., Effect of Yttrium Alloying on Intermediate to High – Temperature Oxidation Behavior of Mo-Si-B Alloys, Metallurgical and Materials Transactions A, Volume 44A, May 2013, 2243–2257 und US 2014/0141281A1 offenbaren ternäre Mo-Si-B-Legierungen mit unterschiedlichen Legierungselementen. Das Dokument US 2004/0219295A1 offenbart weiterhin Oxidationsschutzschichten für Mo-Si-B-Legierungen. The documents T. Sossaman et al., Influence of minor Fe addition to the oxidation performance of Mo-Si-B alloys, Scripta Materialia 67 (2012) 891-894 . Gorr et al., High-temperature oxidation behavior of Mo-Si-B-based and Co-Re-Cr-based alloys, Intermetalics 48 (2014), 34-43 . S. Majumdar et al., Effect of Yttrium Alloying on Intermediate to High - Temperature Oxidation Behavior of Mo-Si-B Alloys, Metallurgical and Materials Transactions A, Volume 44A, May 2013, 2243-2257 and US 2014 / 0141281A1 disclose ternary Mo-Si-B alloys with different alloying elements. The document US 2004 / 0219295A1 further discloses oxidation protection layers for Mo-Si-B alloys.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION

AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Molybdänlegierung bereitzustellen, die ein ausgewogenes Eigenschaftsprofil aufweist und insbesondere für Hochtemperaturanwendungen im Bereich von Strömungsmaschinen im Temperaturbereich von 900°C bis 1300°C eine ausreichende statische Festigkeit, eine gute Kriechfestigkeit, eine ausreichende Duktilität und eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit aufweist. It is therefore an object of the present invention to provide a molybdenum alloy having a balanced property profile and, especially for high-temperature applications in the field of fluid machinery in the temperature range of 900 ° C to 1300 ° C sufficient static strength, good creep strength, sufficient ductility and excellent oxidation resistance having.

TECHNISCHE LÖSUNG TECHNICAL SOLUTION

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Molybdänlegierung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Komponente, die aus einer entsprechenden Molybdänlegierung gefertigt ist, mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a molybdenum alloy with the features of claim 1 and a component which is made of a corresponding molybdenum alloy, with the features of claim 15. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, eine Molybdänlegierung, insbesondere eine quaternäre oder multinäre Molybdänlegierung für die Herstellung von Strukturbauteilen und insbesondere von Komponenten, wie Schaufeln, einer Strömungsmaschine so auszugestalten, dass als Hauptbestandteile Molybdän, Silizium, Bor und Titan vorgesehen werden, während als Nebenlegierungselemente mindestens eines der Elemente Eisen oder Yttrium zulegiert werden. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Molybdänlegierung auch noch weitere Nebenlegierungselemente aufweisen, nämlich insbesondere Niob, Wolfram und/oder Zirkon. According to the invention, it is proposed to design a molybdenum alloy, in particular a quaternary or multinary molybdenum alloy for the production of structural components and in particular of components such as blades, of a turbomachine in such a way that molybdenum, silicon, boron and titanium are provided as main constituents, while as minor alloying elements at least one of the elements iron or yttrium be alloyed. In addition, the molybdenum alloy according to the invention may also have other secondary alloying elements, namely in particular niobium, tungsten and / or zirconium.

Unter einer Molybdänlegierung wird eine Legierung verstanden, bei der das Element Molybdän den größten Legierungsanteil in at.% und/oder vol.% ausmacht. Mit anderen Worten gibt es in einer Molybdänlegierung kein anderes Element, welches einen größeren Legierungsanteil in at.% und/oder vol.% aufweist. A molybdenum alloy is understood to mean an alloy in which the element molybdenum accounts for the largest proportion of alloying in at.% And / or vol.%. In other words, in a molybdenum alloy, there is no other element which has a larger alloy content in at.% And / or vol.%.

Unter Hauptlegierungsbestandteile werden die Legierungselemente verstanden, die auf jeden Fall in der Legierung vorhanden sind und von den Elementen, die auf jeden Fall in der Legierung vorhanden sind, die höchsten Anteile an der Legierung aufweisen. Unter Nebenlegierungselementen werden dann diejenigen Legierungselemente verstanden, die entweder nicht zwingend in der Legierung vorhanden sein müssen oder, wenn sie in der Legierung auf jeden Fall vorhanden sind, nur in einem geringerem Anteil enthalten sind. Major alloying constituents are understood to be the alloying elements that are present in the alloy in any case and have the highest levels of alloying of the elements that are in any case present in the alloy. Sub-alloying elements are then understood as meaning those alloying elements which either do not necessarily have to be present in the alloy or, if they are present in the alloy in any case, are present only in a minor proportion.

Der Titan-Anteil in der erfindungsgemäßen Legierung bewirkt im Wesentlichen eine Reduzierung der Dichte. Die Zugabe von mindestens einem der Elemente Eisen und Yttrium zu einer quaternären Molybdänlegierung mit den Hauptlegierungsbestandteilen Molybdän, Silizium, Bor und Titan führt zu einer Verbesserung des Eigenschaftsprofils, da Eisen im Zusammenhang mit Titan die Anteile der verschiedenen Phasenbestandteile im Gefüge stabilisiert und so beeinflusst, dass die Verformbarkeit und eine gute Kriechbeständigkeit bei einer Legierung mit niedriger Dichte (Ti-Anteil) erhalten bleibt und auch eine ausreichende Oxidationsbeständigkeit erreicht werden kann. Da Yttrium ebenfalls die Verformbarkeit, Bruchzähigkeit und Oxidationsbeständigkeit verbessert, kann es alternativ oder ergänzend zu Eisen vorgesehen werden. Insbesondere ist eine Legierung, die gleichzeitig Eisen und Yttrium aufweist vorteilhaft, da die Vorteile beider Legierungsbestandteile additiv und synergetisch genutzt werden können. The proportion of titanium in the alloy according to the invention essentially causes a reduction in the density. The addition of at least one of the elements iron and yttrium to a quaternary molybdenum alloy with the main alloying constituents molybdenum, silicon, boron and titanium leads to an improvement in the property profile since iron in conjunction with titanium stabilizes and influences the proportions of the various phase constituents in the structure the deformability and a good creep resistance in a low-density alloy (Ti content) is maintained and also a sufficient oxidation resistance can be achieved. Since yttrium also improves ductility, fracture toughness and oxidation resistance, it may be provided as an alternative or in addition to iron. In particular, an alloy which simultaneously contains iron and yttrium is advantageous, since the advantages of both alloy constituents can be used additively and synergistically.

Durch die Zugabe von Zirkon kann die Sprödigkeit des Werkstoffs verringert und somit die Verformbarkeit verbessert werden. Die Nebenlegierungselemente Eisen und Yttrium können jeweils in einem Anteil von 0,1 bis 5 at.%, insbesondere von 0,3 bis 3 at.% in der Legierung enthalten sein, um die beschriebenen Eigenschaftsverbesserungen zu bewirken. By adding zirconium, the brittleness of the material can be reduced and thus the deformability can be improved. The secondary alloying elements iron and yttrium can each be present in a proportion of 0.1 to 5 at.%, In particular 0.3 to 3 at.%, In the alloy in order to bring about the described property improvements.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn Eisen mit einem Anteil von 0,5 bis 3 at.%, insbesondere von 0,8 bis 1,6 at.% in der Legierung enthalten ist und wenn zusätzlich auch noch Yttrium mit einem Anteil von 0,3 bis 2 at.%, insbesondere von 0,5 bis 1,5 at.% in der Legierung enthalten ist. It has been found to be particularly advantageous if iron is present in the alloy in a proportion of 0.5 to 3 at.%, In particular 0.8 to 1.6 at.%, And if in addition also yttrium in a proportion of 0.3 to 2 at.%, In particular from 0.5 to 1.5 at.% Is contained in the alloy.

Zirkon kann mit einem Anteil von kleiner oder gleich 5 at.%, insbesondere von 0,3 bis 3 at.% in der Legierung enthalten sein. Zirconium may be contained in the alloy in a proportion of less than or equal to 5 at.%, In particular from 0.3 to 3 at.%.

Als weitere Nebenlegierungsbestandteile können ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe zulegiert werden, welche Niob und Wolfram umfasst. Die Zugabe von Niob verbessert die Bruchzähigkeit und somit die Verformbarkeit bzw. Duktilität, während Wolfram wiederum die Oxidationsbeständigkeit verbessert. As further minor alloy constituents, one or more elements may be alloyed from the group comprising niobium and tungsten. The addition of niobium improves the fracture toughness and thus the ductility or ductility, while tungsten in turn improves the oxidation resistance.

Niob kann mit einem Anteil von kleiner oder gleich 20 at.%, vorzugsweise mit 0,3 bis 15 at.% zulegiert werden, während Wolfram mit einem Anteil von kleiner oder gleich 8 at.%, insbesondere mit 0,3 bis 5 at.% enthalten sein kann. Niobium can be alloyed with a proportion of less than or equal to 20 at.%, Preferably with 0.3 to 15 at.%, While tungsten with a proportion of less than or equal to 8 at.%, In particular with 0.3 to 5 at. % may be included.

Die Hauptlegierungsbestandteile können in der Zusammensetzung in verschiedenen Bereichen variieren, wobei Silizium mit einem Anteil von 9–15 at.%, insbesondere 13–14 at.% in der Legierung enthalten sein kann. Bor wiederum kann mit einem Anteil von 5–9 at.%, insbesondere 5–6 at.% in der Legierung vorkommen, während Titan in einem Anteil von 25–33 at.%, insbesondere 26–29 at.% enthalten sein kann. The main alloying ingredients may vary in composition in different ranges, with silicon in the alloy containing 9-15 at.%, Especially 13-14 at.%. Boron, in turn, may be present in the alloy at a level of 5-9 at.%, Especially 5-6 at.%, While titanium may be present at a level of 25-33 at.%, Especially 26-29 at.%.

Vorzugsweise ist die Legierung ausschließlich aus den Elementen Molybdän, Silizium, Bor, Titan, Eisen, Yttrium, Niob, Wolfram und Zirkon gebildet, wobei der Anteil von Niob, Wolfram und Zirkon weiter bevorzugt 0 at.% beträgt. Wie dem Fachmann bewusst ist, kann eine Legierung weitere Elemente als unvermeidliche Verunreinigungen aufweisen, wobei jedoch keines dieser weiteren Elemente mehr als 1 at.%, vorzugsweise 0,1 at.% in der Legierung ausmachen sollte. The alloy is preferably formed exclusively from the elements molybdenum, silicon, boron, titanium, iron, yttrium, niobium, tungsten and zirconium, wherein the proportion of niobium, tungsten and zirconium is more preferably 0 at.%. As will be appreciated by those skilled in the art, an alloy may have other elements as unavoidable impurities, but none of these other elements should account for more than 1 at.%, Preferably 0.1 at.% In the alloy.

Molybdän kann mit einem Anteil von 35–66 at.%, insbesondere 40–55 at.%, vorzugsweise 45–50 at.% vorgesehen sein oder mit einem Anteil, sodass die Legierung mit den übrigen Legierungsbestandteilen 100 at.% ergibt. Darüber hinaus sind die Angaben bezüglich der chemischen Zusammensetzung nicht so zu verstehen, dass für jedes Legierungselement die Maximalwerte oder Minimalwerte gewählt werden können, sondern die Bereichsangaben für die Legierungszusammensetzung geben lediglich an, in welchen Bereichen die einzelnen chemischen Elemente in der Legierung vorhanden sein können, wobei die einzelnen Legierungselemente sich gegenseitig ersetzen können, sodass, wenn ein Legierungselement im Bereich seines maximalen Anteils vorhanden ist, andere Legierungselemente lediglich mit kleineren Anteilen in der Legierung vorliegen. Ferner umfasst die Legierung unvermeidbare Verunreinigungen, die nicht explizit angegeben sind. Molybdenum may be provided at a level of 35-66 at.%, Especially 40-55 at.%, Preferably 45-50 at.%, Or at a level such that the alloy will yield 100 at.% With the other alloying constituents. In addition, the chemical composition information is not to be understood as meaning that maximum or minimum values may be selected for each alloying element, but the alloy composition ranges merely indicate in which regions the individual chemical elements may be present in the alloy. wherein the individual alloying elements can replace each other so that when one alloying element is present in the region of its maximum proportion, other alloying elements are present only in smaller proportions in the alloy. Furthermore, the alloy includes unavoidable impurities that are not explicitly stated.

Mit den Haupt- und Nebenlegierungselementen können somit Legierungen gebildet werden, die neben unvermeidbaren Verunreinigungen ausschließlich Mo, Si, B, Ti, Fe, Y, Zr, Nb und/oder W umfassen. Insbesondere können Mo-Si-B-Ti-Fe-, Mo-Si-B-Ti-Fe-Zr-, Mo-Si-B-Ti-Fe-Y-, Mo-Si-B-Ti-Fe-Y-Nb- und Mo-Si-B-Ti-Fe-Y-Nb-W-Legierungen gebildet werden, ebenso wie eine Mo-Si-B-Ti-Y-Legierung, die kein Eisen umfasst, wobei jedoch eine Legierung mit Eisen grundsätzlich bevorzugt ist. The main and minor alloying elements can thus be used to form alloys which, in addition to unavoidable impurities, comprise exclusively Mo, Si, B, Ti, Fe, Y, Zr, Nb and / or W. In particular, Mo-Si-B-Ti-Fe, Mo-Si-B-Ti-Fe-Zr, Mo-Si-B-Ti-Fe-Y, Mo-Si-B-Ti-Fe-Y -Nb and Mo-Si-B-Ti-Fe-Y-Nb-W alloys, as well as a Mo-Si-B-Ti-Y alloy which does not include iron, but an alloy with iron is basically preferred.

Die Legierungszusammensetzung kann insbesondere auch so gewählt werden, dass die Reindichte, also die Dichte ohne etwaige Poren oder Hohlräume kleiner oder gleich 9 g/cm3 insbesondere kleiner oder gleich 8,5 g/cm3 und vorzugsweise kleiner oder gleich 8 g/cm3 eingestellt wird. The alloy composition can in particular also be chosen so that the true density, ie the density without any pores or cavities, is less than or equal to 9 g / cm 3, in particular less than or equal to 8.5 g / cm 3 and preferably less than or equal to 8 g / cm 3 is set.

Das entsprechende Gefüge der Legierung kann so eingestellt werden, dass das Gefüge eine Matrix aus Molybdänmischkristall aufweist, in die Silizidphasen eingelagert sind, wobei die Silizidphasen durch (Mo, Ti)5Si3 und/oder (Mo, Ti)5SiB2 gebildet sein können. In den jeweiligen Siliziden kann somit Molybdän durch Titan ersetzt werden und umgekehrt. The corresponding structure of the alloy can be adjusted so that the structure has a matrix of molybdenum mixed crystal in which silicide phases are embedded, wherein the silicide phases are formed by (Mo, Ti) 5 Si 3 and / or (Mo, Ti) 5 SiB 2 can. In the respective silicides molybdenum can thus be replaced by titanium and vice versa.

Die Molybdänlegierung kann 15 bis 35 vol.%, insbesondere 25 bis 35 vol.% (Mo, Ti)5Si3 und 15 bis 35 vol.%, insbesondere 15 bis 25 vol.% (Mo, Ti)5SiB2 und 1 bis 20 vol.%, insbesondere 1 bis 5 vol.% Nebenphasen umfassen. Nebenphasen können verschiedene Phasen umfassen, insbesondere verschiedene Mischphasen oder Mischkristalle der in der Legierung enthaltenen Legierungselemente. The molybdenum alloy may be 15 to 35 vol.%, Especially 25 to 35 vol.% (Mo, Ti) 5 Si 3 and 15 to 35 vol.%, Especially 15 to 25 vol.% (Mo, Ti) 5 SiB 2 and 1 to 20 vol.%, In particular 1 to 5 vol.% Secondary phases include. Secondary phases may comprise different phases, in particular different mixed phases or mixed crystals of the alloying elements contained in the alloy.

Die Molybdänlegierung kann weiterhin 45 bis 55 vol.%, insbesondere 48 bis 55 vol.% Molybdän-Mischkristall oder einen Anteil an Molybdän-Mischkristall enthalten, sodass die Legierung mit den übrigen Phasenbestandteilen 100 vol.% umfasst. The molybdenum alloy may further comprise 45 to 55 vol.%, In particular 48 to 55 vol.% Molybdenum mixed crystal or a proportion of molybdenum mixed crystal, so that the alloy with the other phase components comprises 100 vol.%.

Auch hier sind ähnlich wie bei den Angaben zur chemischen Zusammensetzung die Angaben zu den Wertebereichen der Phasenbestandteile nicht so zu verstehen, dass für jedes Phase die Maximalwerte oder Minimalwerte gewählt werden können, sondern die Bereichsangaben für die Phasenzusammensetzung geben lediglich an, in welchen Bereichen die einzelnen Phasen in der Legierung vorhanden sein können, wobei die einzelnen Phasen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und den Herstellungsbedingungen innerhalb der angegebenen Grenzen gegenseitig ausgetauscht sein können. Here too, similar to the chemical composition information, the information on the value ranges of the phase constituents does not mean that the maximum or minimum values can be selected for each phase, but the ranges for the phase composition only indicate in which ranges the individual components Phases may be present in the alloy, wherein the individual phases may be interchanged within the specified limits, depending on the composition and the manufacturing conditions.

Mit einer entsprechenden Molybdänlegierung können insbesondere Komponenten von Strömungsmaschinen, vorzugsweise von Gasturbinen oder Flugtriebwerken hergestellt werden, wobei die Komponenten insbesondere Laufschaufeln oder Leitschaufeln der Strömungsmaschine und insbesondere Leit- oder Laufschaufeln von schnell laufenden ungekühlten Niederdruckturbinen sein können. In particular, components of turbomachines, preferably gas turbines or aircraft engines, can be produced with a corresponding molybdenum alloy, wherein the components may be, in particular, moving blades or guide vanes of the turbomachine and in particular guide vanes or rotor blades of high-speed uncooled low-pressure turbines.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE EMBODIMENTS

Vorteilhafte Eigenschaften mit einem ausgewogenen Eigenschaftsprofil hinsichtlich Kriechbeständigkeit, statischer Festigkeit, Bruchzähigkeit, Duktilität, Oxidationsbeständigkeit und niedrigem spezifischen Gewicht wurden mit folgenden beispielhaften Legierungszusammensetzungen erzielt (Angaben jeweils in at.%), die auch geringe Mengen an weiteren Elementen als unvermeidliche Verunreinigungen umfassen können: Molybdän Silizium Bor Titan Eisen Yttrium Zirkon Niob Wolfram 49,5 12,5 8,5 27,5 2,0 0 0 0 0 48,5 13,5 8,5 26,5 2,0 0 1,0 0 0 51,0 10,0 8,5 27,5 2,0 0 1,0 0 0 46,5 12,5 8,5 27,5 2,0 2,0 1,0 0 0 46,5 12,5 8,5 27,5 2,0 2,0 0 1,0 0 46,5 12,5 8,5 27,5 2,0 2,0 0 0 1,0 49,3 13,5 5,5 27,5 1,2 0 0 0 1,0 Advantageous properties with a balanced property profile in terms of creep resistance, static strength, fracture toughness, ductility, oxidation resistance and low specific gravity have been achieved with the following exemplary alloy compositions (data in% by weight each), which may also comprise small amounts of further elements as unavoidable impurities: molybdenum silicon boron titanium iron yttrium zircon niobium tungsten 49.5 12.5 8.5 27.5 2.0 0 0 0 0 48.5 13.5 8.5 26.5 2.0 0 1.0 0 0 51.0 10.0 8.5 27.5 2.0 0 1.0 0 0 46.5 12.5 8.5 27.5 2.0 2.0 1.0 0 0 46.5 12.5 8.5 27.5 2.0 2.0 0 1.0 0 46.5 12.5 8.5 27.5 2.0 2.0 0 0 1.0 49.3 13.5 5.5 27.5 1.2 0 0 0 1.0

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Claims (15)

Molybdänlegierung für die Herstellung von Strukturbauteilen, insbesondere von Schaufeln einer Strömungsmaschine, mit den Hauptbestandteilen Molybdän, Silizium, Bor und Titan, welche als Nebenlegierungselemente weiterhin mindestens ein Element aus der Gruppe mit Eisen und Yttrium umfasst.  Molybdenum alloy for the production of structural components, in particular of blades of a turbomachine, with the main constituents molybdenum, silicon, boron and titanium, which furthermore comprises at least one element from the group consisting of iron and yttrium as secondary alloying elements. Molybdänlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung als weitere Nebenlegierungselemente mindestens ein Element aus der Gruppe umfasst, die Zirkon, Niob und Wolfram umfasst. Molybdenum alloy according to claim 1, characterized in that the alloy comprises as further secondary alloying elements at least one element from the group comprising zirconium, niobium and tungsten. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Eisen und/oder Yttrium mit jeweils einem Anteil von 0,1 bis 5 at.%, insbesondere von 0,3 bis 3 at.% enthalten sind. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that iron and / or yttrium are each contained in a proportion of 0.1 to 5 at.%, In particular from 0.3 to 3 at.%. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Eisen mit einem Anteil von 0,5 bis 3 at.%, insbesondere von 0,8 bis 1,6 at.% enthalten ist und dass Yttrium mit einem Anteil von 0,3 bis 2 at.%, insbesondere von 0,5 bis 1,5 at.% enthalten ist. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that iron is contained in a proportion of 0.5 to 3 at.%, In particular from 0.8 to 1.6 at.% And that yttrium in a proportion of 0.3 to 2 at.%, In particular from 0.5 to 1.5 at.% Is included. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zirkon mit einem Anteil von kleiner oder gleich 5 at.%, insbesondere 0,3 bis 3 at.% enthalten ist. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that zirconium is present in a proportion of less than or equal to 5 at.%, In particular 0.3 to 3 at.%. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Niob mit einem Anteil von kleiner oder gleich 20 at.%, insbesondere 0,3 bis 15 at.% enthalten ist. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that niobium is present in a proportion of less than or equal to 20 at.%, In particular 0.3 to 15 at.%. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wolfram mit einem Anteil von kleiner oder gleich 8 at.%, insbesondere 0,3 bis 5 at.% enthalten ist. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that tungsten is present in a proportion of less than or equal to 8 at.%, In particular 0.3 to 5 at.%. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung Silizium in einem Anteil von 9 bis 15 at.%, insbesondere 13 bis 14 at.%, Bor in einem Anteil von 5 bis 9 at.%, insbesondere 5 bis 6 at.% und Titan in einem Anteil von 25 bis 33 at.%, insbesondere 26 bis 29 at.% enthält. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the alloy silicon in a proportion of 9 to 15 at.%, In particular 13 to 14 at.% Boron in a proportion of 5 to 9 at.%, In particular 5 to 6 at .% And titanium in a proportion of 25 to 33 at.%, In particular 26 to 29 at.% Contains. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung ausschließlich aus den Elementen Molybdän, Silizium, Bor, Titan, Eisen, Yttrium, Niob, Wolfram und Zirkon gebildet ist, wobei der Anteil von Niob, Wolfram und Zirkon vorzugsweise 0 at.% beträgt. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the alloy is formed exclusively from the elements molybdenum, silicon, boron, titanium, iron, yttrium, niobium, tungsten and zirconium, wherein the proportion of niobium, tungsten and zirconium preferably 0 at. % is. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung Molybdän in einem Anteil von 35 bis 66 at.%, insbesondere 40 bis 55 at.%, vorzugsweise 45 bis 50 at.% oder in einem Anteil enthält, sodass die Legierung mit den übrigen genannten Legierungsbestandteilen 100 at.% umfasst. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the alloy contains molybdenum in a proportion of 35 to 66 at.%, In particular 40 to 55 at.%, Preferably 45 to 50 at.% Or in a proportion, so that the alloy with the other alloying components 100 at.%. Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reindichte der Legierung kleiner oder gleich 9 g/cm3, insbesondere kleiner oder gleich 8,5 g/cm3, vorzugsweise kleiner oder gleich 8 g/cm3 ist. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the true density of the alloy is less than or equal to 9 g / cm 3 , in particular less than or equal to 8.5 g / cm 3 , preferably less than or equal to 8 g / cm 3 . Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefüge der Legierung eine Matrix aus einem Molybdän-Mischkristall und Silizid-Phasen umfasst, wobei die Silizid-Phasen insbesondere durch (Mo, Ti)5Si3 und/oder (Mo, Ti)5SiB2 gebildet sind. Molybdenum alloy according to one of the preceding claims, characterized in that the structure of the alloy comprises a matrix of a molybdenum mixed crystal and silicide phases, wherein the silicide phases in particular by (Mo, Ti) 5 Si 3 and / or (Mo, Ti ) 5 SiB 2 are formed. Molybdänlegierung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 15 bis 35 vol.%, insbesondere 25 bis 35 vol.% (Mo, Ti)5Si3 und 15 bis 35 vol.%, insbesondere 15 bis 25 vol.% (Mo, Ti)5SiB2 und 1 bis 20 vol.% Nebenphasen umfasst. Molybdenum alloy according to claim 12, characterized in that the alloy 15 to 35 vol.%, In particular 25 to 35 vol.% (Mo, Ti) 5 Si 3 and 15 to 35 vol.%, In particular 15 to 25 vol.% (Mo , Ti) 5 SiB 2 and 1 to 20 vol.% Secondary phases. Molybdänlegierung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 45 bis 55 vol.%, insbesondere 48 bis 55 vol.% Molybdän-Mischkris-tall oder einen Anteil an Molybdän-Mischkristall enthält, sodass die Legierung mit den übrigen Phasenbestandteilen 100 vol.% umfasst. Molybdenum alloy according to claim 10 or 11, characterized in that the alloy contains 45 to 55 vol.%, In particular 48 to 55 vol.% Molybdenum Mischkris-tall or a proportion of molybdenum mixed crystal, so that the alloy with the other phase components 100 vol .% includes. Komponente einer Strömungsmaschine wobei die Komponente aus einer Molybdänlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist und wobei die Komponente vorzugsweise eine Leitschaufel oder eine Laufschaufel einer industriellen Gastrubine oder eines Flugtriebwerks ist. Component of a turbomachine, wherein the component is formed of a molybdenum alloy according to any one of the preceding claims and wherein the component is preferably a vane or a blade of an industrial gas turbine or an aircraft engine.
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