Claims (7)
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Die Erfindung bezieht sich auf Chromlegierungen. meidlichen Verunreinigungen enthält, ist eine bevor-The invention relates to chromium alloys. contains avoidable impurities, a
Chrom besitzt einen Schmelzpunkt von über 18000C zugte Legierungszusammensetzung gemäß der Er-
und hat eine ausgezeichnete Oxydationsbeständigkeit findung.Chromium has a melting point of more than 1800 0 C ferred alloy composition according to the invention Er and has an excellent oxidation resistance.
bei erhöhten Temperaturen, so daß es für Anwendung«- Die Atomverhältnisbereiche von Hafnium zu Borat elevated temperatures so that it is suitable for application «- The atomic ratio ranges of hafnium to boron
zwecke bei hohen Temperaturen, wie beispielsweise 5 Hegen bei diesen bevorzugten Legierungszusammen-Gasturbinenschaufeln,
besonders geeignet ist. Nun hat Setzungen von 0,07 bis 10,4:1. Es wird angenommen,
jedoch Chrom den Nachteil, daß es nur eine geringe daß das Optimum des Atomverhältnisses von Hafnium
Duktilität bei niedrigen Temperaturen besitzt und zu Bor innerhalb des Bereiches von 0,25 bis 3,5:1
darüber hinaus brüchig wird durch Stickstoffabsorption liegt. Molybdän wird vorzugsweise in einer Menge von
bei höheren Temperaturen. Darüber hinaus ist die io 5 bis 15% zugesetzt und eine bevorzugte Legierung
mögliche Gebrauchstemperatur von Chromlegierungen besteht aus 8% Molybdän, 1% Hafnium, 1,5%
anscheinend niedriger als das von Legierungen, die .auf Yttrium, 0ß5'% Bor, Rest Chrom,
stärker hitzebeständigen Elementen, wie Niob und Mo- Legierungen gemäß der Erfindung besitzen guteis particularly suitable for high temperature purposes such as 5 Hegen in these preferred alloy co-gas turbine blades. Now it has settlements of 0.07 to 10.4: 1. It is believed, however, that chromium has the disadvantage that the optimum atomic ratio of hafnium has ductility at low temperatures and to boron within the range of 0.25 to 3.5: 1, moreover, becomes brittle by nitrogen absorption. Molybdenum is preferably used in an amount of at higher temperatures. In addition, the io 5 to 15% is added and a preferred alloy possible use temperature of chromium alloys consists of 8% molybdenum, 1% hafnium, 1.5% apparently lower than that of alloys based on yttrium, 0.15 % boron, remainder Chrome,
more refractory elements such as niobium and Mo alloys according to the invention have good ones
lybdän, aufgebaut sind. Hinsichtlich der Kosten ist Festigkeitswerte bei hohen Temperaturen mit einer
Chrom jedoch besonders interessant und liefert ein 15 guten Beständigkeit gegenüber Oxydation und Stickpotentielles
Material für Anwendungstemperaturen Stoffaufnahme. Molybdän, Vanadium, Rhenium und
über denjenigen von Nickellegierungen und unter den- Wolfram liegen in den angegebenen Bereichen in einer
jenigen von Nioblegierungen. festen Lösung mit Chrom vor. Von diesen Elementenlybdenum. In terms of cost, strength values at high temperatures are with a
Chromium, however, is particularly interesting and provides a good resistance to oxidation and sticking potential
Material for application temperatures, material absorption. Molybdenum, vanadium, rhenium and
over those of nickel alloys and under the tungsten are in the specified ranges in one
those of niobium alloys. solid solution with chromium. From these elements
Es ist schon vorgeschlagen worden, Yttrium Chrom ist Molybdän der bevorzugte Zusatz, da es einen hohen
zuzusetzen, um hierdurch die Stickstoffabsorption zu 20 Schmelzpunkt besitzt und demgemäß die Kriechbeverringern,
wobei die Festigkeit der Legierungen durch ständigkeit verbessert und es darüber hinaus nicht die
Dispersionen von Titan-, Zirkonium- oder Hafnium- Oxydationseigenschaften der Legierung schädlich becarbiden
verbessert werden kann. einflußt. Die obere Grenze des Molybdängehalts wirdIt has already been suggested that yttrium chromium is the preferred additive since it is high in molybdenum
add in order to thereby have the nitrogen absorption to 20 melting point and accordingly reduce the creep,
whereby the strength of the alloys is improved by durability and, moreover, not the
Dispersions of titanium, zirconium or hafnium oxidation properties of the alloy harmful becarbiden
can be improved. influences. The upper limit of the molybdenum content becomes
Aus der deutschen Auslegeschrift 1210 567 sind durch die Erfordernisse der Fertigfabrikation be-Chromlegierungen
bekannt, welche 0,005 bis 0,55% 25 stimmt.From the German Auslegeschrift 1210 567 are chrome alloys due to the requirements of the finished manufacture
known which is 0.005 to 0.55% 25 true.
Kohlenstoff, 0,001 bis 0,5 % Yttrium und mindestens Durch die Zusätze von Yttrium und Hafnium wirdCarbon, 0.001 to 0.5% yttrium and at least by adding yttrium and hafnium
eines der Elemente Titan, Zirkonium und Hafnium die Legierung in zweifacher Hinsicht verbessert,
enthalten, wobei das Atomverhältnis der Gesamt- Yttrium entfernt Sauerstoff und bis zu einem gewissen
prozentgehalte an Titan, Zirkonium und Hafnium zu Ausmaß auch Stickstoff, indem es in der Schmelze als
Kohlenstoff innerhalb des Bereiches von 0,4 bis 15:1 30 Getter wirkt, und es verhindert die Stickstoffaufnahme
liegt. In der Beschreibung ist angegeben, daß diese der Legieurng, wenn sie in Luft auf Temperaturen von
Legierungen gute mechanische Eigenschaften und eine UOO0C erwärmt wird. Hafnium wirkt ebenfalls als
gute Beständigkeit gegenüber Oxydation besitzen Stickstoffgetter, jedoch besteht ,seine wichtigste Funksollen,
tion darin, daß es mit Bor Verbindungen bildet, wo-One of the elements titanium, zirconium and hafnium improves the alloy in two ways, whereby the atomic ratio of the total yttrium removes oxygen and to a certain extent titanium, zirconium and hafnium also removes nitrogen by being in the melt as carbon within the range of 0.4 to 15: 1 30 getter acts, and it prevents nitrogen uptake lies. In the description it is stated that this alloy has good mechanical properties and a UOO 0 C if it is heated in air to temperatures of alloys. Hafnium also acts as a good resistance to oxidation.
Die französische Patentschrift 1 433 214 beschreibt 35 durch die Legierung eine Dispersionshärtung erfährt,
Chromlegierungen, welche 0,01 bis weniger als 0,5 % so daß die Legierung gute Festigkeitswerfe bei hohen
Yttrium, 0,03 bis weniger als 0,7 % Thorium und 0,1 Temperaturen aufweist. Hinsichtlich dieser Funktionen
bis 0,3 % Hafnium enthalten und in denen auch noch kann Hafnium durch Titan und Zirkonium ersetzt
bis zu 10% Rhenium zugegen sein kann. Diese Le- werden. Tantal bildet wohl auch mit Bor eine Boridgierungen
sollen ebenfalls zäh und wärmebeständig 40 dispersion, jedoch «wirkt es nicht als Getter. Von den
sein. angegebenen Boriden sind die Hafniumboride HfBFrench patent specification 1 433 214 describes 35 that the alloy undergoes dispersion hardening,
Chromium alloys which contain 0.01 to less than 0.5% giving the alloy good strength throws at high
Yttrium, 0.03 to less than 0.7% thorium and 0.1 temperatures. Regarding these functions
contain up to 0.3% hafnium and in which also hafnium can be replaced by titanium and zirconium
up to 10% rhenium can be present. These will be. Tantalum probably also forms a boride alloy with boron
should also be tough and heat-resistant 40 dispersion, but «it does not act as a getter. Of the
be. specified borides are the hafnium borides HfB
Die vorliegende Erfindung beruht nun -auf der Er- TBIdHfB2 am stabilsten, und infolgedessen ist Hafnium
kenntnis, daß Chromlegierungen, welche Titan, Zir- der bevorzugte Legierungszusatz der angegebenen
konium und Hafnium enthalten, mit gutem Erfolg Gruppe von Elementen. Eine überschüssige Menge an
hinsichtlich der Verbesserung ihrer Eigenschaften Bor 45 Hafnium in der Legierung führt zur Bildung eines konzugesetzt
werden kann. Unter der Voraussetzung, daß tinuierlichen Bandes einer brüchigen, einen niedrigen
eine genügende Menge Hafnium in den Legierungen Schmelzpunkt aufweisenden Phase an den Kornzugegen
ist, wird hierbei Hafniumborid gebildet, grenzen, was für die mechanischen Eigenschaften der
welches als Dispersionshärtungsphase wirkt Legierung nachteilig istThe present invention is now based on the most stable TBIdHfB 2 , and consequently hafnium is aware that chromium alloys containing titanium, zirconium, the preferred alloy addition of the specified conium and hafnium group of elements have been successfully used. An excess amount of boron 45 hafnium in the alloy in order to improve its properties leads to the formation of a concoction. Provided that a continuous strip of a brittle phase with a low melting point of hafnium in the alloys is present on the grain, hafnium boride is formed, which is disadvantageous for the mechanical properties of the alloy which acts as a dispersion hardening phase
Gemäß der Erfindung wird eine Chromlegierung 50 Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht
vorgeschlagen, welche aus 0,05 bis 5,0 % Yttrium, in der Kombination der Getterelemente Hafnium und
0,001 bis 1,0% Bor und insgesamt 0,1 bis 6% an einem Yttrium und der Anwendung eines Überschusses an
oder mehreren folgender Getterelemente, nämlich -bis Hafnium als eine Komponente -einer -dispersen Här-4,0%
Hafnium, bis 6,0% Titan und/oder bis 4,0% tungsphase in Kombination mit Bor.
Zirkonium und dem Rest von nicht -weniger als 50 % 55 Ein 'Teil des Borgehaltes 'kann durch Kohlenstoff
Chrom neben unvermeidlichen Verunreinigungen be- ersetzt werden, ohne daß die -günstigen Eigenschaften
steht. des Vorhandenseins "von Bor beeinträchtigt werden.According to the invention, a chromium alloy 50 is proposed, which consists of 0.05 to 5.0% yttrium, in the combination of the getter elements hafnium and 0.001 to 1.0% boron and a total of 0.1 to 6% an yttrium and the use of an excess of or more of the following getter elements, namely -to hafnium as a component -a -disperse hardness 4.0% hafnium, up to 6.0% titanium and / or up to 4.0% processing phase in combination with Boron.
Zirconium and the rest of not less than 50% 55 A 'part of the boron content' can be replaced by carbon, chromium, in addition to unavoidable impurities, without the favorable properties being impaired. of the presence "of boron.
Gewünschtenfalls kann eine Legierung gemäß der So kann Kohlenstoff innerhalb des Bereiches von
Erfindung auch noch eines oder mehrere der folgenden 0,001 bis 0,08 % und beispielsweise in einer Menge
Legierungselemente bis zu einer Gesamtmenge von 60 von 0,01% Bor mit 0,02% Kohlenstoff vorliegen. In
30% enthalten: bis 20% Molybdän, bis 20% Va- diesem Falle sind sowohl die Boride als auch die
nadium, bis 15 % Rhenium, bis 5 % Wolfram, bis 5 % Carbide in der Legierung in Form von Dispersionen
Tantal und bis 2% Silicium. vorhanden.If so desired, an alloy according to the following can be used: carbon can be within the range of
Invention also one or more of the following 0.001 to 0.08% and, for example, in an amount
Alloy elements up to a total of 60 of 0.01% boron with 0.02% carbon are present. In
30% contain: up to 20% molybdenum, up to 20% Va- in this case both the borides and the
nadium, up to 15% rhenium, up to 5% tungsten, up to 5% carbides in the alloy in the form of dispersions
Tantalum and up to 2% silicon. available.
Bevorzugte Mengenbereiche der hauptsächlichen Patentansprüche·Preferred quantity ranges of the main claims
Legierungselemente sind folgende: 0,1 bis 1,5% 65 p Alloying elements are as follows: 0.1 to 1.5% 65 p
Hafnium, 0,1 bis 2,0 % Yttrium und 0,01 bis 0,1 % Bor. 1. Chromlegierung, bestehend aus 0,05 bis 5,0 %Hafnium, 0.1 to 2.0% yttrium and 0.01 to 0.1% boron. 1. Chromium alloy, consisting of 0.05 to 5.0%
Eine Legierung, welche die angegebenen Mengen Yttrium, 0,001 bis 1,0% Bor und insgesamt 0,1 bisAn alloy containing the specified amounts of yttrium, 0.001 to 1.0% boron and a total of 0.1 to
der drei Legierungselemente neben Chrom und unver- 6% an einem oder mehreren der folgenden Getter-of the three alloy elements in addition to chromium and 6% of one or more of the following getter
elemente, nämlich bis 4,0 % Hafnium, bis 6,0% Titan und/oder bis 4,0% Zirkonium und dem
Rest aus nicht weniger als 50% Chrom neben unvermeidlichen Verunreinigungen.elements, namely up to 4.0% hafnium, up to 6.0% titanium and / or up to 4.0% zirconium and the
The balance is not less than 50% chromium in addition to inevitable impurities.
2. Chromlegierung nach Anspruch 1, bestehend S aus 0,1 bis 1,5% Hafnium, 0,1 bis 2,0% Yttrium,
0,01 bis 1,0 % Bor, Rest Chrom neben unvermeidlichen Verunreinigungen.2. Chromium alloy according to claim 1, consisting of 0.1 to 1.5% hafnium, 0.1 to 2.0% yttrium,
0.01 to 1.0% boron, the remainder chromium in addition to unavoidable impurities.
3. Chromlegierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Atomverhältnis von
Hafnium zu Bor innerhalb des Bereiches von 0,07 bis 10,4:1 und vorzugsweise von 0,25 bis 3,5:1
liegt.3. Chromium alloy according to claim 2, characterized in that the atomic ratio of
Hafnium to boron within the range from 0.07 to 10.4: 1 and preferably from 0.25 to 3.5: 1
lies.
4. Chromlegierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
sie noch zusätzlich bis zu 30% insgesamt an einem oder mehreren folgender Elemente enthält: bis
20% Molybdän, bis 20% Vanadium, bis 15% Rhenium, bis 5% Wolfram, bis 5% Tantal und
bis 2% Silicium.4. Chromium alloy according to one of the preceding claims, characterized in that
it also contains up to 30% in total of one or more of the following elements: to
20% molybdenum, up to 20% vanadium, up to 15% rhenium, up to 5% tungsten, up to 5% tantalum and
up to 2% silicon.
5. Chromlegierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Molybdängehalt 5 bis
15% beträgt.5. Chromium alloy according to claim 4, characterized in that the molybdenum content is 5 to
15%.
6. Chromlegierung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus 8% Molybdän,
1,5 % Yttrium, 1% Hafnium, 0,05% Bor, Rest Chrom und unvermeidliche Verunreinigungen besteht.
6. Chromium alloy according to claim 4 or 5, characterized in that from 8% molybdenum,
1.5% yttrium, 1% hafnium, 0.05% boron, the remainder chromium and unavoidable impurities.
7. Chromlegierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Teil des Borgehaltes durch 0,001 bis 0,08% Kohlenstoff ersetzt ist.7. Chromium alloy according to one of the preceding claims, characterized in that
part of the boron content is replaced by 0.001 to 0.08% carbon.