DE1533346B1

DE1533346B1 - Duktile,hochtemperaturfeste Wolfram-Rhenium-Legierungen

Info

Publication number: DE1533346B1
Application number: DE19661533346
Authority: DE
Inventors: Sam Friedman
Original assignee: Pechiney SA
Current assignee: Pechiney SA
Priority date: 1965-03-29
Filing date: 1966-03-25
Publication date: 1970-04-02
Also published as: BE678439A; DK116174B; SE303382B; ES324652A1; NL6603946A; CH442763A; AT265675B; US3395013A

Description

Ziel der Erfindung sind daher Legierungen mit lativ niedrigen Rheniumgehalten die aber trotz

relativ niedrigen Rheniumgehalten, die aber trotz- 15 temperaturen im Bereich zwischen 1600 und 1850° C

dent niedrige Übergangstemperaturen für den Wechsel vom duktilen zum spröden Verhalten, eine hohe Festigkeit bei erhöhten Temperaturen und hohe Rekristallisationstemperaturen aufweisen.

zeigen.

Es wird angenommen, daß die hohen Festigkeiten und hohen Rekristallisationstemperaturen, die bei den erfindungsgemäßen Wolframlegierungen festge-

Es wurd$ nun gefunden, daß derart günstige Eigen- 20 stellt werden, auf die Bildung eines einheitlich disperschaften bei Legierungen auf Wolframbasis bestimmter gierten Carbids des reaktiven Metalls während der Zusammensetzung erzielt werden können, die Rheniurri, Kohlenstoff und ein reaktives Metall aus der
Gruppe IVa des Periodensystems enthalten.

Gemäß def Erfindung werden daher duktile, hochtemperaturfeste Legierungen auf Wolframbasis vorgeschlagen, die aus 1 bis 10% Rhenium, 0,002 bis 0,05% Kohlenstoff und einem reaktiven Metall aus der Gruppe Hafnium, Zirkonium und Titan, Rest

Wolfram und unvermeidlichen Verunreinigungen be- 30 wurde. Der Block"wurde dann bei einer Temperatur stehen. von etwa 2350⁰C ungefähr 4 Stunden lang für eine

Der Anteil des reaktiven Metalls in der Legierung wechselseitige Diffusion der verschiedenen Bestandhängt vorn jeweils verwendeten Metall ab, und zwar teile unter Bildung einer festen Lösung von Hafnium beträgt der .Hafniumgehalt 0,01 bis 1,0%. der Zir- und Rhenium in Wolfram gesintert, wobei sich der koniumgehalt 0,01 bis 0,3% bzw. der Titangehalt 35 Kohlenstoff wahrscheinlich zwischen Wolframcarbid 0,03 bis, 0,3°/q (allo Prozentangabert bedeuten Ge- und einer festen Lösung von Kohlenstoff in Wolfram wichtsprozentj. aufteilt. Der Block wurde dann bei einer Temperatur

Durch Variation der Gehalte innerhalb der an- von etwa 1850° C von 13 auf 7,5 mm Dicke geschmiegegebenen Grenzen können die für eine gegebene det Und anschließend bei einer Temperatur von etwa Anwendung jeweils !besteh Kombinationen von mecha- 40 1550⁰C zu Blechen mit einer Dicke von ungefähr

Fertigung mit Teilchengrößen vornehmlich im Bereich von 50 bis 1000 A zurückzuführen sind.

Beispiel 1

Kohlenstoff-Rhenium und Wolfram in Pulverform wurden mit Hafniumhydrid unter Bildung einer einheitlichen Mischung vermengt, die Unter einem Druck von etwa 35,00 kg/mm² zu einem Block verdichtet.

nischen Eigen

erreicht ^?il

treffen

Rekrfstall

partie

für Legii

zungen gern;

ReäktiVci Metall
Hamiiirn:

aften und leichter Hersteilbarkeit 1 mm ausgewalzt. Während des Fertigungsprozesses ti besonders günstiges Zusammen- wird Kohlenstoff in Form eine» feindispergierten Hochtemperaturfestigkeit, hohen Carbids des reaktiven Metalls ausgeschieden, mperatureh und einer zumindest Bei der Herstellung der Bleche wurden zwar gemäß Unrat bei Zimmertemperatur wurde 45 den vorstehenden Angaben pulvermetallurgische Methoden angewandt, es ist jedoch klar, daß die Legierungspartner auch durch andere geeignete Verfahren, wie etwa ein Lichtbogengießverfahren unter vermindertem Druck, vereinigt Werden können. Die 50 Fertigung kann nach anderen Methoden ausgeführt werden, wie durch Extrusion, Schmieden oder Ziehen unter Ausbildung der gewünschten endgültigen Form. Zugfestigkeit, Rekristallisationstemperatur und Übergangstemperatur für den Wechsel vom duktilen 55 zum iptöden Zustand wurden für eine Anzahl von Legierungen bestimmt. Dabei wurde die RekristaHi-

mit den bevorzugten Zusammensettabelle I festgestellt:

Tabelle I

Qehal!.,

0,05
0,01
0,06
3

bis 0,5
bis 0,25
bis 0,25
bis 10

sationsterhperatur durch Feststellung derjenigen Temr bestimmt, auf welche die Legierung 1 Stunde

pcratur ,

Iani aufgeheizt werden muß, damit die Faserstruktur nnnittt hn4 *° Vöjlkömmeri Verschwindet um}dieRekristallisation U,Wi bis Om ~_m ^l wesentlichen vollständig ist. Der Übergang vom

Rest , duktilen zum spröden Verhalten findet Über einen

Temperaturbereich statt; bei der durchgeführten Untersuchung wurde die minimale Temperatur be-

Diese Legierungen sind, verglichen mit unlegiertem 65 stönrat, bei der die Probe nach einer geringen, aber Wolfram, das nach dem gleichen Verfahren herge- wahrnehmbaren Biegung reißt (Wert für »nicht dukstlfs? wurde, aUiemejn von größerer Festigkeit bei til«), Wenn man ein Probenstück Von 25 mm Länge, 165O⁰C; »ie haDcrf nÖheriS RekHstallisatiönstempe- 10 mm Breite und ί mm Dicke bei verschiedenen

Die charakteristischen Werte für Legierungen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen werden in Tabelle II zusammengefaßt. Ein Strich in der Tabelle bedeutet, daß die aufgeführte Eigenschaft bei der betreffenden Probe nicht untersucht wurde.

Temperaturen über einen Radius vom 4fachen der Blechdicke um einen Winkel von 105° zu biegen sucht. Außerdem wurde die minimale Temperatur bestimmt, bei der die Probe ohne Reißen um 105° gebogen werden konnte (Wert für »duktil«).

Tabellen

	Hf	Legierung (Gewichtsprozent)	C	W	Zugfestigkeit	Obergangstemperatur duktil-+spröde	duktil	Temperatur für die R^tristallisation	. - - - -
■					bei 1650⁰C it ι " Iv	nicht duktil.	Temperatur	in einer Stunde
0,06	Re	0,016	Rest	(kg/mm²)	Temperatur			- —
0,13		0,015	Rest		("C)	—	(⁰C)	1750 bis 1775
0,25	4,9	0,02	Rest	.43,00	"— -	- —	1775 bis 1800
0,48	5,0	0,004	Rest	43,00	—,	. —	- - —
0,50	5,0	0,007	Rest	> 47,00	-.—■	-35	■..-:"■.- - -
0,50	9,7	0,015	Rest	42,00	<-5Ö	85	- — -
0,50	1,0	0,06	Rest	43,00	+ 50	50"	1750 bis 1775
0,50	2,9	0,009	Rest	48,00	.-"— '■		—
0,50	5,0	0,002	Rest	44,00	—	< -23
1,2	4,9	0,016	Rest	47,00	— -	-25
7,0		. -—	<-50	-—
4,8		45,00	—"

B e i s ρ i e 1 2

Legierungen aus Kohlenstoff, Rhenium, Zirkonium und Wolfram wurden in der im Beispiel 1 angegebenen, Weise hergestellt. Die nachfolgende Tabelle III zeigt die bestimmten Kennwerte für verschiedene Legierungszusammensetzungen. '

Tabelle III

	Legierung (Gewichtsprozent)	C	W	Zugfestigkeit	Übergängstemperatur duktil-♦ spr&fe	duktil	Temperatur fur die Relritfallisation
		0,016	Rest	bei1650°C	nicht duktil	Temperatur	in einer Stunde
Zr	Ret	0,004	Rest	(kg/mm²)	Temperatur (⁹C)	—10
0,06	5,0	0,015	Rest	46,00	-30	<-5Ö	1125 bis 1850
0,13	5,0	0,014	Rest	—	<-5Ö	- . __	i$O0 bis 1825
0,19	1,0	0,023	Rest	44,00	—-". .	0	- - ' -. " —
0,19	9,9	0,005	Rest	44,00	-20	—	—
0,25	5,0	0,01	Rest	48,00	—	0	—
0,25	5,0		42,00	-45	25	1750 bis 1775
0,25	7,0		41,50	<-10	1750 bis 1775

Beispiel 3

Mh

nen Methode hergestellt. Die für verschiedene LegierUngszüsammensetzungen erhaltenen Kennwerte sind in der nachfolgenden Tabelle IV zusammengefaßt.

Tabelle IV

	- tegic	rung	W	Zugfestigkeit	Ubfttlep	5	empertiur	Twttieratur-fUr die
	(Gewicht	tprozent)		" bei 165O'C		85	>sprtm· ■	^} Rrtfiltallisation
			Rest	(kg/mm²)	nicht dukti)	25	duktil	" fs einer Stunde
Ti .	Re	C	Rest		Temperatur	0	Temperatur
			Rest	> 30,00	rcr<~v	ro	(⁰C)
0,06	4,9	0,011	Rest	41,50			—
0,13 ·	5,1	0,019	Rest	24,50	—	—	—
0,14	4,5	0,008	Rest	45,00	'35	IiOO bis 1625
0,25	1,0	0,015		41,00	125	—
0,25	3,0	0,01	26,00	50	1650 bis 1700
0,25	5,0	0,007	35	- 1625 bis 1650

ί 533

Fortsetzung

	UIk	fung	W	Zugfestigkeit	Uberiangstemperatur	♦ spröde	Temperatur für die
	(Gewlctit	tpr,dzem)		, bet 1650 C	duktil-	duktil	Rekristii\|lwtion
				(kg/mm¹)	nicht duktil	Temperatur	in eitler Stuhde
Ti	Re	C	Rest		Temperatur	.TQ
			Rest	TL" - ϊ' >' t* "ma	(C)	• >250	(⁰G)
0,25"?		IfiNB"		31,50	■- - ^fIfί	50	> 1850
0,25	7,0	0,012	37,00	ο	O	1650 bis 1675
0,25	9,8	0,010	-40	1625 bis 1650

Wie man den Ergebnissen entnehmen kann, haben die Legierungen nach der Erfindung eine hohe pe&tig- ü keit bei erhöhten Temperaturen, und sie sind bei niedrigen Temperaturen duktil. Die Legierungen haben ebenfalls höhere Rekristallisationstemperaturen im Vergleich zu unlegiertem Wolfram. Für Anwendungen, bei denen ein hoher Schmelzpunkt erwünscht ist, haben sich erfindungsgemäße Zusammensetzungen mit einer für die Erzielung der gewünschten mechanischen Eigenschaften minima! notwendigen Menge an den Legierungszusätzen als am besten geeignet erwiesen.

Claims

Patentansprüche:

1. Duktile, hochtempcraturfeste Wolfram-Rhenium-Legierung, bestehend aus 1 bis 10% Rhenium, 0,002 bis 0,05% Kohlenstoff und 0,01 bis 1,0% Hafnium,,JD,01_bis 0,3% Zirkonium oder 0,03 bis 0,3% Titan, Rest Wolfram und unvermeidlichen Verunreinigungen.

2. Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus 3 bis 10% Rhenium, 0,002 bis 0,02% Kohlenstoff und 0,05 bis 0,5% Hafnium, 0,01 bis 0,25% Zirkonium oder 0,06 bis 0,25% Titan, Rest Wolfram und unvermeidlichen Verunreinigungen.

3..Duktile, hochtemperaturfeste Wolfram-Rhenium-Legierung, bestehend aus 5,0% Rhenium, 0,06% Kohlenstoff, 0,5% Hafnium, Rest Wolfram und unvermeidlichen Verunreinigungen.
*

4. Duktile, hochtemperaturfeste Wolfram-Rhenium-Legierung, bestehend aus 4,8% Rhenium, 0,016% Kohlenstoff, 1,2% Hafnium", Rest Wolfram und unvermeidlichen Verunreinigungen.