DE102021213329A1 - Cobalt-based alloy with a high aluminum content, powder, process and components - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nickel-Kobalt-Superlegierung, die aufweist, insbesondere besteht aus (in Gew.%):The invention relates to a nickel-cobalt superalloy which has, in particular consists of (in % by weight):

Description

Die Erfindung betrifft eine Kobaltbasislegierung mit hohem Anteil Aluminium, ein Pulver sowie ein Bauteil.The invention relates to a cobalt-based alloy with a high proportion of aluminum, a powder and a component.

Für die Turbinenlaufschaufeln der nächsten Generation wird aufgrund einer hohen Temperaturbelastung (> 1373K) ein oxidationsbeständigerer Werkstoff an den Spitzen der Turbinenlaufschaufeln benötigt.For the next generation of turbine blades, a more oxidation-resistant material is required at the tips of the turbine blades due to a high temperature load (> 1373K).

Dabei kann die Spitze einer Turbinenschaufel schon als Neuteil auch einen anderen Werkstoff als das Material des Schaufelblattes aufweisen.Even as a new part, the tip of a turbine blade can also have a different material than the material of the blade leaf.

Kobaltbasis-Superlegierungen zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit werden derzeit schon als Zusatzwerkstoff für Reparaturen von Schaufelspitzen eingesetzt.Cobalt-based superalloys to improve oxidation resistance are already being used as filler material for blade tip repairs.

Eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Oxidationsbeständigkeit bei gleichzeitig guter Schweißbarkeit wird angestrebt.The aim is to improve the mechanical properties and the resistance to oxidation while at the same time having good weldability.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung oben genanntes Problem zu lösen.It is therefore the object of the invention to solve the above problem.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kobaltbasislegierung gemäß Anspruch 1, ein Pulver gemäß Anspruch 4, Bauteile gemäß Ansprüche 10, 11 sowie Verfahren nach Ansprüchen 12, 13.The object is achieved by a cobalt-based alloy according to claim 1, a powder according to claim 4, components according to claims 10, 11 and methods according to claims 12, 13.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.Further advantageous measures are listed in the dependent claims, which can be combined with one another as desired in order to achieve further advantages.

Die Idee besteht in einer schweißbaren Kobaltbasislegierung, die aufweist, insbesondere besteht aus (in Gew.%): Kohlenstoff (C): 0,02% bis 0,08% Chrom (Cr): 19,0% bis 22,0% Wolfram (W): 1,7% bis 2,2% Titan (Ti): 0,03% bis 0,05% Aluminium (Al): 6,8% bis 7,9% Tantal (Ta): 0,2% bis 0,8% Yttrium (Y): 0,45% bis 0,55% Kobalt (Co): 38,0% bis 41,0% Nickel (Ni): 27,5% bis 31,5% Hafnium (Hf): 0,05% bis 0,3%, optional Zirkon (Zr): bis 0,02% Bor (B): bis 0,0014% Silizium (Si): bis 0,018ö. The idea is a weldable cobalt base alloy which has, in particular, consists of (in % by weight): Carbon (C): 0.02% to 0.08% Chromium (Cr): 19.0% to 22.0% Tungsten (W): 1.7% to 2.2% Titanium (Ti): 0.03% to 0.05% Aluminum (Al): 6.8% to 7.9% Tantalum (Ta): 0.2% to 0.8% Yttrium (Y): 0.45% to 0.55% Cobalt (Co): 38.0% to 41.0% Nickel (Ni): 27.5% to 31.5% Hafnium (Hf): 0.05% to 0.3%, optional Zircon (Zr): up to 0.02% Boron (B): up to 0.0014% Silicon (Si): to 0.018ö.

Eine weitere vorteilhafte Legierung weist dabei auf, insbesondere besteht aus (in Gew.%): Kohlenstoff (C): 0,06% bis 0,08% Chrom (Cr): 20,0% bis 22,0% insbesondere 20,5% bis 21,5% Wolfram (W): 1,7% bis 1,9% Titan (Ti): 0,03% bis 0,05% Aluminium (Al): 6,8% bis 7,8% insbesondere 7,1% bis 7,5% Tantal (Ta): 0,4% bis 0,8% Yttrium (Y): 0,45% bis 0,55% Kobalt (Co): 39,0% bis 41,0% Nickel (Ni): 27,5% bis 29,5% Hafnium (Hf): 0,15% bis 0,30%, insbesondere 0, 18% bis 0,26%. A further advantageous alloy has, in particular, consists of (in % by weight): Carbon (C): 0.06% to 0.08% Chromium (Cr): 20.0% to 22.0% in particular 20.5% to 21.5% Tungsten (W): 1.7% to 1.9% Titanium (Ti): 0.03% to 0.05% Aluminum (Al): 6.8% to 7.8% in particular 7.1% to 7.5% Tantalum (Ta): 0.4% to 0.8% Yttrium (Y): 0.45% to 0.55% Cobalt (Co): 39.0% to 41.0% Nickel (Ni): 27.5% to 29.5% Hafnium (Hf): 0.15% to 0.30%, in particular 0.18% to 0.26%.

Eine weitere vorteilhafte Legierung weist dabei auf, insbesondere besteht aus (in Gew.%): Kohlenstoff (C): 0,02% bis 0,04% Chrom (Cr): 19,0% bis 21,0%, insbesondere 20,0%, Wolfram (W): 1,8% bis 2,2%, insbesondere 1,9% bis 2,1%, Titan (Ti): 0,03% bis 0,05% Aluminium (Al): 6,9% bis 7,9%, insbesondere 7,2% bis 7,6%, Tantal (Ta): 0,2% bis 0,4% Yttrium (Y): 0,45% bis 0,55% Kobalt (Co): 38,0% bis 40,0% Nickel (Ni): 29,6% bis 31,5% Hafnium (Hf): 0,05% bis 0,15%, insbesondere 0,07% bis 0,13%, optional Zirkon (Zr): bis 0,02%, insbesondere bis 0,0015%, Bor (B): bis 0,0014% Silizium (Si): bis 0,018%. A further advantageous alloy has, in particular, consists of (in % by weight): Carbon (C): 0.02% to 0.04% Chromium (Cr): 19.0% to 21.0%, in particular 20.0%, Tungsten (W): 1.8% to 2.2%, in particular 1.9% to 2.1%, Titanium (Ti): 0.03% to 0.05% Aluminum (Al): 6.9% to 7.9%, in particular 7.2% to 7.6%, Tantalum (Ta): 0.2% to 0.4% Yttrium (Y): 0.45% to 0.55% Cobalt (Co): 38.0% to 40.0% Nickel (Ni): 29.6% to 31.5% Hafnium (Hf): 0.05% to 0.15%, in particular 0.07% to 0.13%, optional Zircon (Zr): up to 0.02%, in particular up to 0.0015%, Boron (B): up to 0.0014% Silicon (Si): up to 0.018%.

Die Legierung kann als ein Pulver mit homogener Zusammensetzung vorliegen oder wird aus zwei oder drei Pulvern physikalisch zusammengemischt.The alloy can be present as a powder of homogeneous composition or is physically mixed together from two or three powders.

Dabei wird zumindest eine CoNiCrAlY-Legierung (MCrAlY) und ein oder zwei Kobaltbasislegierungen verwendet.At least one CoNiCrAlY alloy (MCrAlY) and one or two cobalt-based alloys are used.

Eine kobaltbasierte Superlegierung, die dabei vorzugsweise verwendet wird, weist auf oder besteht aus (in Gew.%): Nickel (Ni): 14,0% bis 16,0% Kohlenstoff (C): 0,3% bis 0,4% Chrom (Cr): 19,0% bis 21,0% Kobalt (Co): 46,0% bis 48,0%, insbesondere als Basis oder Rest, Wolfram (W): 8,0% bis 10,0% Titan (Ti): 0,1% bis 0,3% Aluminium (Al): 4,0% bis 4,8% Tantal (Ta): 2,8% bis 3,2% Hafnium (Hf): 1,0% bis 1,2% Yttrium (Y): 0,03% bis 0,05%,
insbesondere
ohne Bor (B) und/oder ohne Zirkon (Zr) und/oder ohne Silizium (Si),
und/oder
vorzugsweise eine kobaltbasierte Superlegierung,
die aufweist oder besteht aus (in Gew.%) : Nickel (Ni): 29,5% bis 31,5% Kohlenstoff (C): 0,01% bis 0,02% Chrom (Cr): 9,0% bis 11,0% Kobalt (Co): 38,0% bis 40,0%, insbesondere als Basis oder Rest, Wolfram (W): 14,0% bis 16,0% Titan (Ti): 0,18% bis 0,28% Aluminium (Al): 3,5% bis 4,5% Bor (B): 0,01% bis 0,02% Zirkon (Zr): bis 0,22%, insbesondere 0,01% bis 0,022%, Tantal (Ta): 0,4% bis 0,8%, Hafnium (Hf): 0,2% bis 0,4% Silizium (Si): 0,15% bis 0,21%, insbesondere ohne Yttrium (Y).A cobalt-based superalloy, which is preferably used, has or consists of (in % by weight): Nickel (Ni): 14.0% to 16.0% Carbon (C): 0.3% to 0.4% Chromium (Cr): 19.0% to 21.0% Cobalt (Co): 46.0% to 48.0%, especially as a base or remainder, Tungsten (W): 8.0% to 10.0% Titanium (Ti): 0.1% to 0.3% Aluminum (Al): 4.0% to 4.8% Tantalum (Ta): 2.8% to 3.2% Hafnium (Hf): 1.0% to 1.2% Yttrium (Y): 0.03% to 0.05%,
in particular
without boron (B) and/or without zirconium (Zr) and/or without silicon (Si),
and or
preferably a cobalt-based superalloy,
which has or consists of (in % by weight) : Nickel (Ni): 29.5% to 31.5% Carbon (C): 0.01% to 0.02% Chromium (Cr): 9.0% to 11.0% Cobalt (Co): 38.0% to 40.0%, especially as a base or remainder, Tungsten (W): 14.0% to 16.0% Titanium (Ti): 0.18% to 0.28% Aluminum (Al): 3.5% to 4.5% Boron (B): 0.01% to 0.02% Zircon (Zr): up to 0.22%, in particular 0.01% to 0.022%, Tantalum (Ta): 0.4% to 0.8%, Hafnium (Hf): 0.2% to 0.4% Silicon (Si): 0.15% to 0.21%, especially without yttrium (Y).

Die dabei vorzugsweise verwendete CoNiCrAlY-Legierung weist auf oder besteht aus (in Gew.%): Nickel (Ni): 31,0% bis 33,0% Chrom (Cr): 20,0% bis 22,0% Kobalt (Co): 37,5% bis 39,5%, insbesondere als Basis oder Rest, Aluminium (Al): 7,5% bis 8,5% Yttrium (Y): 0,5% bis 0,7%, also insbesondere ohne Tantal (Ta) und/oder ohne Wolfram (W) und/oder ohne Titan (Ti) und/oder ohne Kohlenstoff (C) und/oder ohne Hafnium (Hf) und/oder ohne Silizium (Si) und/oder ohne Rhenium (Re) und/oder ohne Ruthenium (Ru).The CoNiCrAlY alloy preferably used has or consists of (in % by weight): Nickel (Ni): 31.0% to 33.0% Chromium (Cr): 20.0% to 22.0% Cobalt (Co): 37.5% to 39.5%, especially as a base or remainder, Aluminum (Al): 7.5% to 8.5% Yttrium (Y): 0.5% to 0.7%, ie in particular without tantalum (Ta) and/or without tungsten (W) and/or without titanium (Ti) and/or without carbon (C) and/or without hafnium (Hf) and/or without silicon (Si) and/or without rhenium (Re) and/or without ruthenium (Ru).

Dabei werden vorzugsweise jeweils 6Gew.% bis 10Gew.%, ganz insbesondere 8Gew.% der Kobaltbasislegierungen und eine CoNiCrAlY-Legierung (als Rest) verwendet oder
18Gew.% bis 22Gew.%, ganz insbesondere 20Gew.% einer der Kobaltbasislegierungen und eine CoNiCrAlY-Legierung (als Rest) verwendet.In this case, preferably 6% by weight to 10% by weight, in particular 8% by weight, of the cobalt-based alloys and a CoNiCrAlY alloy (as the remainder) are used or
18% by weight to 22% by weight, in particular 20% by weight, of one of the cobalt-based alloys and a CoNiCrAlY alloy (the remainder) are used.

Aufgrund der Zugabe der Korngrenzen verfestigenden Elemente Kohlenstoff (C) und Hafnium (Hf) weist die Legierung bessere mechanische Eigenschaften auf als eine NiCoCrAlY-Haftvermittlerschicht.Due to the addition of the grain boundary strengthening elements carbon (C) and hafnium (Hf), the alloy has better mechanical properties than a NiCoCrAlY adhesion promoter layer.

Kohlenstoff (C) wird zugesetzt, der, zusätzlich zu seiner Funktion als desoxidierendes Element, weitere Funktionen zur Verbindung mit Titan (Ti) und Tantal (Ta) zwecks Bildung stabiler MC-Typ-Primärkarbide hat, um die Vergröberung austenitischer Körner während einer Heißverformung zu unterdrücken und die Heißgleitfähigkeit zu verbessern. Die gewünschte Wirkung des Kohlenstoffs (C) wird erreicht.Carbon (C) is added, which, in addition to its function as a deoxidizing element, has other functions of combining with titanium (Ti) and tantalum (Ta) to form stable MC-type primary carbides to prevent coarsening of austenitic grains during hot working suppress and improve the hot lubricity. The desired effect of the carbon (C) is achieved.

Silizium (Si) kann vorzugsweise als ein Desoxidationsmittel zugesetzt werden und wirkt gleichzeitig zur Verbesserung der Haftung einer sich bildenden Oxidschicht. Jedoch verursacht dessen übermäßiger Zusatz eine Verringerung sowohl der Heißverformbarkeit als auch der Duktilität bei Raumtemperaturen.Silicon (Si) may preferably be added as a deoxidizing agent and at the same time acts to improve adhesion of an oxide layer that is formed. However, its excessive addition causes a reduction in both hot workability and ductility at room temperatures.

Chrom (Cr) bildet eine Oxidschicht mit einer hochgradig engen Haftung an der Oberfläche während einer Erhitzung auf hohe Temperaturen und verbessert die Oxidationsbeständigkeit. Zusätzlich kann Chrom (Cr) auch die Warmumformbarkeit verbessern.Chromium (Cr) forms an oxide layer with a highly tight adhesion to the surface during high temperature heating and improves oxidation resistance. In addition, chromium (Cr) can also improve hot workability.

Wolfram (W) ist ein Zusatzelement, das im Wesentlichen den austenitischen Mischkristall bis zu hohen Temperaturen verfestigt.Tungsten (W) is an additional element that essentially strengthens the austenitic mixed crystal up to high temperatures.

Molybdän (Mo) ist ein Element der gleichen Gruppe wie Wolfram (W) und daher kann der Ersatz eines Teils von Wolfram (W) durch Molybdän (Mo) die gleiche Funktion wie die von Wolfram (W) vorsehen.Molybdenum (Mo) is an element of the same group as tungsten (W), and therefore replacing part of tungsten (W) with molybdenum (Mo) can provide the same function as that of tungsten (W).

Aluminium (Al) ist ein Zusatzelement, das zur Bildung einer stabilen γ'-Phase nach einer Anlassbehandlung wesentlich ist.Aluminum (Al) is an additive element essential for forming a stable γ' phase after a tempering treatment.

Ein Teil des Titans (Ti) wird mit Kohlenstoff (C) zur Bildung eines stabilen MC-Typ-Primärkarbids verbunden und hat eine festigkeitserhöhende Funktion bei nicht γ'-gehärteten Legierungen.A part of titanium (Ti) is combined with carbon (C) to form a stable MC-type primary carbide and has a strength-enhancing function in non-γ'-hardened alloys.

Der Rest von Titan (Ti) liegt in der γ'-Phase im Festlösungszustand vor, wodurch die γ'-Phase verfestigt wird, und dient zur Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit.The balance of titanium (Ti) is in the γ'-phase in the solid-solution state, thereby strengthening the γ'-phase, and serves to improve high-temperature strength.

Weiterhin haben Aluminium (Al), Tantal (Ta) und Titan (Ti) auch eine wichtige Funktion der Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit, vor allem in der Kombination der Elemente bilden sie stabile Oxidschichtsysteme.Furthermore, aluminum (Al), tantalum (Ta) and titanium (Ti) also have an important function of improving oxidation resistance, especially in the combination of the elements they form stable oxide layer systems.

Gleichartig wie Titan (Ti) wird ein Teil von sowohl Tantal (Ta) als auch Kohlenstoff (C) unter Bildung stabiler MC-Typ-Primärkarbide verbunden, und sie haben festigkeitssteigernde Funktionen, vor allem für nicht γ'-gehärtete Legierungen.Similar to titanium (Ti), a portion of both tantalum (Ta) and carbon (C) is combined to form stable MC-type primary carbides, and they have strength-enhancing functions, especially for non-γ'-hardened alloys.

Zirkon (Zr) und Bor (B) sind zur Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit und Duktilität durch ihre Korngrenzen aktive Funktion wirksam, und wenigstens eines von ihnen kann der Legierung der Erfindung in einer passenden Menge zugesetzt werden. Ihre Wirkung wird bei einer geringen Zusatzmenge erhalten.Zirconium (Zr) and boron (B) are effective for improving high-temperature strength and ductility through their grain boundary active function, and at least one of them may be added in an appropriate amount to the alloy of the invention. Their effect is obtained with a small addition amount.

Die Legierung oder das Pulver kann bei der Neuteilherstellung von massiven Bauteilen, bei Reparaturen oder bei der modularen Herstellung von Neubauteilen, bei denen zumindest ein Abschnitt eine andere chemische Zusammensetzung aufweist, verwendet werden.The alloy or powder may be used in new part manufacture of solid components, in repairs, or in modular manufacture of new parts where at least one section has a different chemical composition.

Beschichtungen werden ebenso mit der Legierung oder dem Pulver durchgeführt.Coatings are also done with the alloy or powder.

Ein komplettes Bauteil, insbesondere ein Turbinenbauteil, kann mit den Legierungen oder dem Pulver hergestellt werden.A complete component, in particular a turbine component, can be produced with the alloys or the powder.

Ebenso kann die Legierung oder das Pulver verwendet werden, um ein modulares Neubauteil, insbesondere ein Turbinenbauteil, insbesondere ein zu reparierendes Bauteil, herzustellen. Dabei wird auf ein insbesondere metallisches Substrat, das verschieden ist von der Legierung oder dem Pulver, die Legierung oder das Pulver aufgetragen.Likewise, the alloy or the powder can be used to produce a modular new part, in particular a turbine component, in particular a component to be repaired. In this case, the alloy or the powder is applied to an in particular metallic substrate that is different from the alloy or the powder.

Verschiedene Legierungen bedeutet allgemein, dass zumindest ein Legierungselement mehr oder weniger vorhanden und/oder sich der Anteil zumindest einer Legierungskomponente um mindestens 10% unterscheidet.Different alloys generally means that at least one alloying element is more or less present and/or the proportion of at least one alloying component differs by at least 10%.

Dabei können Verfahren (Neuteil, Reparatur) wie Auftragschweißen, insbesondere Laserauftragschweißen, ganz insbesondere Laserpulverauftragschweißen oder additive Verfahren (3D-Druck), insbesondere Pulverbettverfahren oder Sprühverfahren (APS, HVOF, ...) verwendet werden.Methods (new part, repair) such as build-up welding, in particular laser build-up welding, in particular laser powder build-up welding or additive processes (3D printing), in particular powder bed processes or spray processes (APS, HVOF, ...) can be used.

Claims (13)

Nickel-Kobalt-Superlegierung, aufweisend, insbesondere bestehend aus (in Gew.%): Kohlenstoff (C): 0,02% bis 0,08% Chrom (Cr): 19,0% bis 22,0% Wolfram (W): 1,7% bis 2,2% Titan (Ti): 0,03% bis 0,05% Aluminium (Al): 6,8% bis 7,9% Tantal (Ta): 0,2% bis 0,8% Yttrium (Y): 0,45% bis 0,55% Nickel (Ni): 27,5% bis 31,5% Hafnium (Hf): 0,05% bis 0,30% Kobalt (Co): optional 38,0% bis 41,0%, Zirkon (Zr): bis 0,02% insbesondere bis 0,0015% Bor (B): bis 0,0014% Silizium (Si): bis 0,018%.
Nickel-cobalt superalloy, comprising, in particular consisting of (in % by weight): Carbon (C): 0.02% to 0.08% Chromium (Cr): 19.0% to 22.0% Tungsten (W): 1.7% to 2.2% Titanium (Ti): 0.03% to 0.05% Aluminum (Al): 6.8% to 7.9% Tantalum (Ta): 0.2% to 0.8% Yttrium (Y): 0.45% to 0.55% Nickel (Ni): 27.5% to 31.5% Hafnium (Hf): 0.05% to 0.30% Cobalt (Co): optional 38.0% to 41.0%, Zircon (Zr): up to 0.02% in particular up to 0.0015% Boron (B): up to 0.0014% Silicon (Si): up to 0.018%.
Legierung nach Anspruch 1, aufweisend, insbesondere bestehend aus (in Gew.%): Kohlenstoff (C): 0,06% bis 0,08% Chrom (Cr): 20,0% bis 22,0%, insbesondere 20,5% bis 21,5%, Wolfram (W): 1,7% bis 1,9% Titan (Ti): 0,03% bis 0,05% Aluminium (Al): 6,8% bis 7,8%, insbesondere 7,1% bis 7,5%, Tantal (Ta): 0,4% bis 0,8% Yttrium (Y): 0,45% bis 0,55% Kobalt (Co): 39,0% bis 41,0% Nickel (Ni): 27,5% bis 29,5% Hafnium (Hf): 0,15% bis 0,30%, insbesondere 0,18% bis 0,26%.
alloy after claim 1 , having, in particular consisting of (in % by weight): Carbon (C): 0.06% to 0.08% Chromium (Cr): 20.0% to 22.0%, in particular 20.5% to 21.5%, Tungsten (W): 1.7% to 1.9% Titanium (Ti): 0.03% to 0.05% Aluminum (Al): 6.8% to 7.8%, in particular 7.1% to 7.5%, Tantalum (Ta): 0.4% to 0.8% Yttrium (Y): 0.45% to 0.55% Cobalt (Co): 39.0% to 41.0% Nickel (Ni): 27.5% to 29.5% Hafnium (Hf): 0.15% to 0.30%, in particular 0.18% to 0.26%.
Legierung nach Anspruch 1, aufweisend, insbesondere bestehend aus (in Gew.%): Kohlenstoff (C): 0,02% bis 0,04% Chrom (Cr): 19,0% bis 21,0%, insbesondere 20,0%, Wolfram (W): 1,8% bis 2,2% insbesondere 1,9% bis 2,1% Titan (Ti): 0,03% bis 0,05% Aluminium (Al): 6,9% bis 7,9%, insbesondere 7,2% bis 7,6%, Tantal (Ta): 0,2% bis 0,4% Yttrium (Y): 0,45% bis 0,55% Kobalt (Co): 38,0% bis 40,0% Nickel (Ni): 29,6% bis 31,5% Hafnium (Hf): 0,05% bis 0,15%, insbesondere optional 0,07% bis 0,13%, Zirkon (Zr): bis 0,02%, insbesondere bis 0,0015%, Bor (B): bis 0,0014% Silizium (Si): bis 0,018%.
alloy after claim 1 , having, in particular consisting of (in % by weight): Carbon (C): 0.02% to 0.04% Chromium (Cr): 19.0% to 21.0%, in particular 20.0%, Tungsten (W): 1.8% to 2.2% in particular 1.9% to 2.1% Titanium (Ti): 0.03% to 0.05% Aluminum (Al): 6.9% to 7.9%, in particular 7.2% to 7.6%, Tantalum (Ta): 0.2% to 0.4% Yttrium (Y): 0.45% to 0.55% Cobalt (Co): 38.0% to 40.0% Nickel (Ni): 29.6% to 31.5% Hafnium (Hf): 0.05% to 0.15%, especially optional 0.07% to 0.13%, Zircon (Zr): up to 0.02%, in particular up to 0.0015%, Boron (B): up to 0.0014% Silicon (Si): up to 0.018%.
Pulver, aufweisend eine Legierung oder Zusammensetzung einer Legierung, insbesondere bestehend aus einer Legierung, nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3.Powder, comprising an alloy or composition of an alloy, in particular consisting of an alloy, according to one of Claims 1 , 2 or 3 . Pulver nach Anspruch 4, aufweisend eine Mischung aus zwei Pulvern, insbesondere bestehend aus einer Mischung von nur zwei Pulvern, aus einer kobaltbasierten Legierung, insbesondere mit einem Anteil von 18Gew.% - 22Gew.%, ganz insbesondere von 20Gew.%, und einer CoNiCrAlY-Legierung.powder after claim 4 , having a mixture of two powders, in particular consisting of a mixture of only two powders, of a cobalt-based alloy, in particular with a proportion of 18% by weight - 22% by weight, particularly 20% by weight, and a CoNiCrAlY alloy. Pulver nach Anspruch 4, aufweisend eine Mischung aus drei Pulvern, insbesondere bestehend aus einer Mischung von nur drei Pulvern, aus zwei kobaltbasierten Legierungen, insbesondere mit einem Anteil von jeweils 6Gew.% bis 10Gew.%, ganz insbesondere von 8Gew.%, und einer CoNiCrAlY-Legierung.powder after claim 4 , having a mixture of three powders, in particular consisting of a mixture of only three powders, of two cobalt-based alloys, in particular with a proportion of 6% by weight to 10% by weight, particularly 8% by weight, and a CoNiCrAlY alloy. Pulver nach Anspruch 5 oder 6, bei dem ein Pulver aus einer kobaltbasierten Legierung aufweist, insbesondere besteht aus (in Gew.%): Nickel (Ni): 14,0% bis 16,0% Kohlenstoff (C): 0,3% bis 0,4% Chrom (Cr): 19,0% bis 21,0% Kobalt (Co): 46,0% bis 48,0% Wolfram (W): 8,0% bis 10,0% Titan (Ti): 0,1% bis 0,3% Aluminium (Al): 4,0% bis 4,8% Tantal (Ta): 2,8% bis 3,2% Hafnium (Hf): 1,0% bis 1,2% Yttrium (Y): 0,03% bis 0,05%,
insbesondere ohne Bor (B) und/oder ohne Zirkon (Zr) und/oder ohne Silizium (Si).powder after claim 5 or 6 , in which a powder of a cobalt-based alloy has, in particular consists of (in % by weight): Nickel (Ni): 14.0% to 16.0% Carbon (C): 0.3% to 0.4% Chromium (Cr): 19.0% to 21.0% Cobalt (Co): 46.0% to 48.0% Tungsten (W): 8.0% to 10.0% Titanium (Ti): 0.1% to 0.3% Aluminum (Al): 4.0% to 4.8% Tantalum (Ta): 2.8% to 3.2% Hafnium (Hf): 1.0% to 1.2% Yttrium (Y): 0.03% to 0.05%,
in particular without boron (B) and/or without zirconium (Zr) and/or without silicon (Si). Pulver nach Anspruch 5 oder 6, bei dem ein Pulver aus einer kobaltbasierten Legierung aufweist, insbesondere besteht aus (in Gew.%): Nickel (Ni): 29,50% bis 31,5% Kohlenstoff (C): 0,01% bis 0,02% Chrom (Cr): 9,0% bis 11,0% Kobalt (Co): 38,0% bis 40,0% Wolfram (W): 14,0% bis 16,0% Titan (Ti): 0,18% bis 0,28% Aluminium (Al): 3,5% bis 4,5% Bor (B): 0,01% bis 0,02% Zirkon (Zr): bis 0,22%, insbesondere 0,01% bis 0,022%, Tantal (Ta): 0,4% bis 0,8% Hafnium (Hf): 0,2% bis 0,4% Silizium (Si): 0,15% bis 0,21%,
insbesondere ohne Yttrium (Y).powder after claim 5 or 6 , in which a powder of a cobalt-based alloy comprises, in particular consists of (in % by weight): nickel (Ni): 29.50% to 31.5% carbon (C): 0.01% to 0.02% Chromium (Cr): 9.0% to 11.0% Cobalt (Co): 38.0% to 40.0% Tungsten (W): 14.0% to 16.0% Titanium (Ti): 0.18% to 0.28% Aluminum (Al): 3.5% to 4.5% Boron (B): 0.01% to 0.02% Zircon (Zr): up to 0.22%, in particular 0.01% to 0.022%, Tantalum (Ta): 0.4% to 0.8% Hafnium (Hf): 0.2% to 0.4% Silicon (Si): 0.15% to 0.21%,
especially without yttrium (Y). Pulver nach Anspruch 5 oder 6, bei dem ein Pulver aus einer CoNiCrAlY-Legierung aufweist, insbesondere besteht aus (in Gew.%) : Nickel (Ni): 31,0% bis 33,0% Chrom (Cr): 20,0% bis 22,0% Kobalt (Co): 37,5% bis 39,5% Aluminium (Al): 7,5% bis 8,5% Yttrium (Y): 0,5% bis 0,7%,
insbesondere ohne Tantal (Ta) und/oder ohne Wolfram (W) und/oder ohne Titan (Ti) und/oder ohne Kohlenstoff (C) und/oder ohne Hafnium (Hf) und/oder ohne Silizium (Si) und/oder ohne Rhenium (Re) und/oder ohne Ruthenium (Ru).powder after claim 5 or 6 , in which a powder of a CoNiCrAlY alloy has, in particular consists of (in % by weight): Nickel (Ni): 31.0% to 33.0% Chromium (Cr): 20.0% to 22.0% Cobalt (Co): 37.5% to 39.5% Aluminum (Al): 7.5% to 8.5% Yttrium (Y): 0.5% to 0.7%,
in particular without tantalum (Ta) and/or without tungsten (W) and/or the one without titanium (Ti) and/or without carbon (C) and/or without hafnium (Hf) and/or without silicon (Si) and/or without rhenium (Re) and/or without ruthenium (Ru). Bauteil, insbesondere ein Turbinenbauteil, aufweisend eine Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, insbesondere bestehend aus einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3 oder hergestellt aus einem Pulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 4, 5, 6, 7, 8 oder 9.Component, in particular a turbine component, comprising an alloy according to one or more of Claims 1 , 2 or 3 , In particular consisting of an alloy according to one or more of Claims 1 , 2 or 3 or made from a powder according to one or more of Claims 4 , 5 , 6 , 7 , 8th or 9 . Bauteil, insbesondere ein Turbinenbauteil, ganz insbesondere ein repariertes Bauteil, aufweisend ein metallisches Substrat, das verschieden ist von einer Legierung nach Anspruch 1, sowie höchstens teilweise aufweisend ein Bestandteil aus einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3.Component, in particular a turbine component, in particular a repaired component, comprising a metallic substrate which is different from an alloy claim 1 , and at most partially having a component of an alloy according to one or more of Claims 1 , 2 or 3 . Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Turbinenbauteils, bei dem durch Auftragschweißen, insbesondere durch Laserauftragschweißen, oder durch additive Verfahren, insbesondere mittels Pulverbettverfahren, eine Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3 oder ein Pulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9 verwendet wird.Method for producing a component, in particular a turbine component, in which an alloy according to one or more of Claims 1 , 2 or 3 or a powder according to one or more of Claims 4 until 9 is used. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere zur Reparatur eines Bauteils, bei dem durch Auftragschweißen, insbesondere durch Laserauftragschweißen, oder durch additive Verfahren, insbesondere durch Pulverbettverfahren, eine Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3 oder ein Pulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9 auf ein Substrat des Bauteils aufgetragen wird.Process for the production of a component, in particular for the repair of a component, in which an alloy according to one or more of Claims 1 , 2 or 3 or a powder according to one or more of Claims 4 until 9 is applied to a substrate of the component.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5916518A (en) 1997-04-08 1999-06-29 Allison Engine Company Cobalt-base composition

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1295969A1 (en) * 2001-09-22 2003-03-26 ALSTOM (Switzerland) Ltd Method of growing a MCrAIY-coating and an article coated with the MCrAIY-coating
JP5675087B2 (en) * 2009-12-15 2015-02-25 三菱重工業株式会社 Thermal barrier coating, turbine member, gas turbine, and method of manufacturing thermal barrier coating
CN104711458A (en) * 2015-03-02 2015-06-17 清华大学 Bonding layer material containing active element for thermal barrier coating
EP3636381A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Composition for material for liquid metal deposition or additive manufacturing, method and product
DE102020203436A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 Siemens Aktiengesellschaft Cobalt-based alloy, powder mixture, process and component

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5916518A (en) 1997-04-08 1999-06-29 Allison Engine Company Cobalt-base composition
US6365285B1 (en) 1997-04-08 2002-04-02 Rolls-Royce Corporation Cobalt-base composition and method for diffusion braze repair of superalloy articles

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