DE1812336A1 - Nickel alloy resistant to sulfiding attack - Google Patents

Nickel alloy resistant to sulfiding attack

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DE1812336A1
DE1812336A1 DE19681812336 DE1812336A DE1812336A1 DE 1812336 A1 DE1812336 A1 DE 1812336A1 DE 19681812336 DE19681812336 DE 19681812336 DE 1812336 A DE1812336 A DE 1812336A DE 1812336 A1 DE1812336 A1 DE 1812336A1
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Description

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Dr. Ing. E. BERKENFELD ■ Dipl.-I ng. H. B ERKEN FE LD, Patentanwälte, KölnDr. Ing. E. BERKENFELD ■ Dipl.-I ng. H. B ERKEN FE LD, patent attorneys, Cologne

Anlage AktenzeichenAttachment file number

zur Eingabe vom 2. DeZember 1963 Sch Name d. Anm. UNITED AIRCRAFT CORPORATIONon the submission of December 2, 1963 Sch Name d. Note UNITED AIRCRAFT CORPORATION

Gagen sulfidierenden Angriff be&ändige Nickellegierung.Gagen sulfidizing attack resistant nickel alloy.

Die Erfindung betrifft Nicht-Eisenlegierungen, die besonders erwünschte Eigenschaften hinsichtlich der Korrosionsfestigkeit mit guten Werten der mechanischen Eigenschaften verbinden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Nickellegierungen, die ausgewählte Legierungsbestandteile in einem ervmnschten Mengenverhältnis enthalten und die sich besonders zur Anwendung bei hoher Temperatur in der korrodierend und abrasiv wirkenden Atmosphäre von Gasturbinenmotoren eignen..The invention relates to non-ferrous alloys, which are particularly desirable Properties in terms of corrosion resistance with combine good values of mechanical properties. The invention relates in particular to nickel alloys, the selected alloy components in one desired Contain quantitative ratio and which are particularly suitable for use at high temperatures in corrosive and abrasive areas Atmosphere of gas turbine engines.

Nickellegierungen wurden und werden bisher zu zahlreichen Verwendungszwecken benutzt, bei welchen sie hoher Temperatur und einer korrosiven und abrasiven Umgebung ausgesetzt sind. Solche Legierungen sind besonders vorteilhaft bei der Verwendung zu Turbinenschaufeln und Turbinenflügeln von Gasturbinenmotoren, wo sie sich bei Temperaturen von 815 - 1090°C und darüber in einer hoch korrosiven und erosiven Atmosphäre befinden. Beispiele für bekannte Legierungen, die zur Herstellung von Turbinenschaufeln und/oder Turbinenflügeln verwendet wurden oder geeignet sind, werden in der US-Patentschrift 3 310 299 beschrieben und stellen außerdem handelsübliche Legierungen dar, wieNickel alloys have been and are heretofore used for numerous uses in which they are high temperature and are exposed to a corrosive and abrasive environment. Such alloys are particularly advantageous in use to turbine blades and blades of gas turbine engines, where they are at temperatures of 815 - 1090 ° C and above in a highly corrosive and erosive atmosphere. Examples for known alloys that have been used or are suitable for the production of turbine blades and / or turbine blades are described in U.S. Patent 3,310,299 and also represent commercially available alloys, such as

υ 6/12*' 909825/1198 -1-υ 6/12 * '909825/1198 -1-

die Gußlegierung Udimet 700, die durch Special Metall, Inc. erhältlich ist. Die bekannten Legierungen weisen jedoch nicht den erwünschten Grad der Widerstandsfähigkeit gegen sulfidierende Erosion und oxidierende Erosion auf, insbesondere wenn die Legierung außerdem die zur Herstellung von Turbinenschaufeln und/ oder Turbinenflügeln erforderliche Kombination von guten mechanischen Eigenschaften besitzt. Die Ausdrücke "sulfidierende Erosion" und "oxidierende Erosion" wurden in der Literatur zur Bezeichnung der Sulfidierung und Oxidation verwendet und sollen bei der Beschreibung der Erfindung im gleichen Sinne benutzt werden. Die sulfidierende Erosion stellt ein spezielles Problem ^ in Luftfahrzeug-Gasturbinen dar, worin sich atmosphärische Elemente mit Verbrennungsprodukten verbinden und in verhängnisvoller Weise auf die heißen Turünenschaufeln einwirken. Darüberhinaus war es bei bisher bekannten Legierungen mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der sulfidierenden Erosion erforderlich, auf die Widerstandsfähigkeit gegen oxidierende Erosion und auf die Festigkeit zu verzichten,'um die erwünschten Eigenschaften hinsichtlich der sulfidierenden Erosion zu erzielen.the Udimet 700 cast alloy available from Special Metall, Inc. However, the known alloys do not have the desired level of resistance to sulfidizing erosion and oxidizing erosion, especially if the alloy is used in addition, the combination of good mechanical components required for the manufacture of turbine blades and / or turbine blades Possesses properties. The terms "sulphidating erosion" and "oxidative erosion" have come to be known in the literature the sulfidation and oxidation used and are used in the description of the invention in the same sense will. Sulphidizing erosion is a special problem in aircraft gas turbines, in which there are atmospheric elements combine with products of combustion and have a disastrous effect on the hot turune blades. Furthermore it was necessary for previously known alloys with improved properties with regard to sulphidating erosion, to forego the resistance to oxidizing erosion and the strength in order to achieve the desired properties to achieve in terms of sulfiding erosion.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Nickellegierungen, insbesondere der Legierungen, die für Turbinenschaufeln und Turbinenflügeln in Plugzeug-Gasturbinenmotoren verwendet werden. Erfindungsgemäß wird eine neue und verbesserte Nickellegierung geschaffen, die eine Kombination von_ausgezeichneten· mechanischen Eigenschaften sowie eine bedeutend erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen sulfidierende Erosion und oxidierende Erosion aufweist.The invention avoids the disadvantages of the known nickel alloys, especially the alloys used for turbine blades and blades in plug-in type gas turbine engines will. According to the invention there is a new and improved nickel alloy created, which has a combination of excellent mechanical properties and a significantly increased resistance against sulfidizing erosion and oxidizing erosion having.

-2--2-

9 09125/11909 09125/1190

U 6/124U 6/124

Gegenstand der Erfindung ist eine gegen sulfidierenden Angriff beständige Nickellegierung, die gekennzeichnet ist durch den Gehalt an fügenden Legierungsbestandteilen: 10-20 Gew.-yo Chrom,The subject of the invention is a nickel alloy resistant to sulfidizing attack, which is characterized by the content of joining alloy components: 10-20% by weight of chromium,

2 -13 Gew.-% Aluminium,
1 - 3 Gew.-y& Titan,
3*5-7,5 Gew.-^ Tantal,
2 -13 wt -.% Aluminum,
1 - 3 wt. Y & titanium,
3 * 5-7.5 wt .- ^ tantalum,

3 - Ό Gew.->i> Wolfram,3 - Ό wt .-> i> Tungsten,

1 - 3 Gew.-;i Molybdän,1 - 3 wt .-; i molybdenum,

5-20 Gew.-% Kobalt,5-20 wt -.% Cobalt,

0 - 0, O5Gew.jio Bor,0 - 0, O5 weight jio boron,

0 - 0,1 Gew.->« Zirkon,0 - 0.1 wt .-> «zircon,

0 - 0,5 Gew.-^ Kohlenstoff,0 - 0.5 wt .- ^ carbon,

Rest im wesentlichen Nickel.The remainder essentially nickel.

Vorzugsweise beträgt die obere Grenze des Molybdängehaltes 1,5$ und der bis zu diesem bevorzugten Maximalgehalt verwendete Molybdänanteil wird so gewählt, daß man die günstige Wirkung des in den Legierungen zusammen mit Chrom vorliegenden Molybdäns auf die Sulfidierung gegen die verschlechternde Wirksamkeit von Molybdän zusammen mit Titan oder Kobalt in der Legierung abwägt. Es wurde außerdem festgestellt, daß ein Anteil von etwa Ky0 Tantal ebenfalls stark zu einer guten Beständigkeit gegen sulfidierenden Angriff beiträgt, sowie außerdem gute Eigenschaften hinsichtlich der Oxidationsbeständigkeit zu bewirken scheint und zugleich die Erfordernisse der Legierungsstabilität erfüllt.The upper limit of the molybdenum content is preferably 1.5 $ and the molybdenum content used up to this preferred maximum content is selected in such a way that the beneficial effect of the molybdenum present in the alloys together with chromium on sulfidation against the deteriorating effectiveness of molybdenum together with titanium is achieved or cobalt in the alloy. It was also found that a proportion of about Ky 0 tantalum also makes a strong contribution to good resistance to sulfidizing attack, and also appears to bring about good properties with regard to oxidation resistance and at the same time meets the requirements of alloy stability.

Es scheint, daß in der erfindungsgemäßen Legierung Tantal nicht durch Niob austauschbar ist.It appears that tantalum is not interchangeable with niobium in the alloy according to the invention.

u 6/12* 909825/11 98u 6/12 * 909825/11 98

Die erfindungsgemäßen neuen und verbesserten Nickellegierungen sind beständig gegen Korrosion und Erosion, SuIfidierungserosion, Oxidationserosion und besitzen gleichzeitig gute Eigenschaften hinsichtlich der Oxidationserosion.The new and improved nickel alloys of the invention are resistant to corrosion and erosion, suIfidation erosion, Oxidation erosion and at the same time have good properties with regard to oxidation erosion.

Die erfindungsgemäßen Nickellegierungen sind besonders gut zur Verwendung in Gasturbinenmotoren und zur Herstellung von Turbinenschaufeln und/oder Turbinenflügeln von Gasturbinenmotoren geeignet. The nickel alloys according to the invention are particularly good for Use in gas turbine engines and suitable for the manufacture of turbine blades and / or turbine blades for gas turbine engines.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile und weitere Au'sfüh- £ rungsformen der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich.The advantages achieved by the invention and other embodiments Forms of embodiment of the invention can be found in the following description and the drawings.

In diesen Zeichnungen bedeuten die Figuren 1-5 graphische Darstellungen, in denen für verschiedene der beschriebenen Versuche der Gewichtsverlust gegen die Zeit aufgetragen ist.In these drawings, Figures 1-5 represent graphic representations, in which the weight loss is plotted against time for various of the experiments described.

Pig. 6 ist ein Diagramm, das den Effekt der Wirkung verschiedener Elemente auf die SuIfidierungseigenschaften zeigt.Pig. 6 is a graph showing the effect of the effect of various elements on suIfidation properties.

™ Innerhalb des erfindungsgemäß angegebenen Bereichs der Legie-" rungsbestandteile wird der folgende, engere Bereich wegen des hohen erwünschten Grades der Legierungsstabilität bevorzugt: 15 - 17·% Chrom, (Gew.-%)
3,7 - 4,5$ Aluminium, "
1,5 - 2,3 % Titan, "
3,25-4,5 % Tantal, "
4,0 - 5,5 % Wolfram, "
1,0 - 1,75$ Molybdän, "
Within the range of alloy constituents specified according to the invention, the following, narrower range is preferred because of the high degree of alloy stability desired: 15-17 % chromium, (% by weight )
3.7 to 4.5 $ aluminum, "
1.5-2.3 % titanium, "
3.25-4.5 % tantalum, "
4.0-5.5 % tungsten, "
$ 1.0 - $ 1.75 molybdenum, "

u6/«4 909825/1198 -*-u6 / «4 909825/1198 - * -

9.-11 Gew.-$ Kobalt, 0,01 - 0,02 Gew.-$ Bor, 0,05 - 0,10 Gew.-$ Zirkon, 0,10 - 0,15 Gew.-$ Kohlenstoff, Rest im wesentlichen Nickel.9-11 wt $ cobalt, 0.01-0.02 wt $ boron, 0.05-0.10 wt. $ Zirconium, 0.10-0.15 wt. $ Carbon, The remainder essentially nickel.

Ein besonders günstiger Bereich der Legierungszusammensetzung in Gew.-$:A particularly favorable range of alloy composition in wt .- $:

14 - 15$ Chrom, 3,7 - 4,3$ Aluminium, 1,7 - 2,0$ Titan,$ 14-15 chrome, $ 3.7 - $ 4.3 aluminum, $ 1.7 - $ 2.0 titanium,

3, 5 - 4,25$ Tantal,$ 3.5 - $ 4.25 tantalum,

4,5 - 5,5$ Wolfram,$ 4.5 - $ 5.5 tungsten,

1,25 - 1,5$ Molybdän,$ 1.25 - $ 1.5 molybdenum,

9,5 - 10,5$ Kobalt,$ 9.5 - $ 10.5 cobalt,

0,01 - 0,02$ Bor,$ 0.01-0.02 boron,

0,05 - 0,10$ Zirkon,$ 0.05 - $ 0.10 zircon,

0,10 - 0,15$ Kohlenstoff,0.10 - 0.15 $ carbon,

Rest im wesentlichen Nickel.The remainder essentially nickel.

Besonders bevorzugt wird die folgende Lege^Lrungszusammensetzung in Gew.-$:The following laying composition is particularly preferred in wt .- $:

15 $ Chrom,
4,0 $ Aluminium, 2,0 $ Titan,
4,0 $ Tantal, 5,0 $ Wolfram,
$ 15 chrome,
$ 4.0 aluminum, $ 2.0 titanium,
$ 4.0 tantalum, $ 5.0 tungsten,

-5--5-

909825/1198909825/1198

U 6/12^U 6/12 ^

1,5 % Molybdän, L^ 1.5 % molybdenum, L ^

10 % Kobalt, ■ ' ■ ·10 % cobalt, ■ '■ ·

0,015 % Bor,0.015 % boron,

0,075 % Zirkon,0.075 % zircon,

0,105 % Kohlenstoff,0.105 % carbon,

Rest im wesentlichen Nickel.The remainder essentially nickel.

Im folgenden werden Beispiele für die Herstellung und Prüfungsergebnisse für verschiedene Formulierungen der erfindungsgemäßen Nickellegierung gegeben, die innerhalb der genannten Bereiche der Zusammensetzung liegen.The following are examples of manufacture and test results given for various formulations of the nickel alloy according to the invention that are within the stated ranges the composition lie.

Die in den Beispielen genannten Prozentangaben sind Gewichtsprozent. The percentages given in the examples are percentages by weight.

Beispiel 1example 1

Es wurde eine Legierungsschmelze (Legierung T.) gemäß der Erfindung hergestellt, die in Gew.-^ die folgende Zusammensetzung hatte:
Element Legierung T^
An alloy melt (alloy T.) was produced according to the invention, which had the following composition in terms of weight:
Element alloy T ^

C 0,14 % C 0.14 %

B 0,021 % B 0.021 %

Zr 0,08 % 'Zr 0.08 % '

Cr 14,75 % - . ' Cr 14.75 % -. '

Al 3,89 % Al 3.89 %

Ti -. 1,68 % Ti -. 1.68 %

Ta 4,16 % Ta 4.16 %

Mo 1,56 % Mon 1.56 %

co 9,78 % ;co 9.78 % ;

W 4,79 % ■ ,W 4.79 % ■,

Ni Rest . <Ni rest. <

909825/1198909825/1198

U 6/124 ·U 6/124

78 7233B 78 7233 B

Die Legierung wurde auf folgende V/eise hergestellt: *■The alloy was produced in the following ways: * ■

1. Chrom, Tantal, Molybdän, Kobalt, Wolfram und Nickel wurden zunächst dn den Schmelzofen gegeben.1. Chromium, tantalum, molybdenum, cobalt, tungsten and nickel were made first put in the furnace.

2. Die Beschickung wurde aufgeschmizen und 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 1454 C gehalten.2. The batch was melted and held at 1454 ° C for 15 minutes.

3. (a) Zr und NiB, (b) CrC, und (c) Al und Ti wurden in dieser Reihenfolge getrennt in einem Anteil von 40$ zugesetzt, wobei nach jeder Zugabe 3 Minuten lang gerührt wurde.3. (a) Zr and NiB, (b) CrC, and (c) Al and Ti were used in this Order separately added in a proportion of $ 40, being was stirred for 3 minutes after each addition.

4. Die Schmelze wurde 10 Minuten lang bei 1454°C gehalten und dann zu Prüfstäben mit einer Länge von 7,62 cm und einem Durchmesser von 1,27 cm vergossen.4. The melt was held at 1454 ° C for 10 minutes and then to test bars with a length of 7.62 cm and one Potted in a diameter of 1.27 cm.

Außerdem wurden Vergleichsproben (Legierung CS..) für Vergleichsversuche in Form von Prüfstäben der gleichen Größe hergestellt. Die Legierung CS1 ist in der US-Patentschrift 3 310 399 beschrieben. Die Vergleichsproben hatten folgende Zusammensetzung in Gew.-?&:In addition, comparison samples (alloy CS ..) were produced for comparison tests in the form of test bars of the same size. Alloy CS 1 is described in U.S. Patent 3,310,399. The comparison samples had the following composition in wt .-? &:

Element Legierung CS1 Element alloy CS 1

C 0,10 % C 0.10 %

B 0,017 % B 0.017 %

Zr 0,07 % Zr 0.07 %

Cr 7,80 % Cr 7.80 %

Al 5,99 % Al 5.99 %

Ti 1,03 % Ti 1.03 %

Ta 4,37 % Ta 4.37 %

Mo 5,90 % Mon 5.90 %

Co 10,15 % Co 10.15 %

Nl ' RestNl 'rest

Dann wurde ein isothermer Sulfidierungs-Erosionstest dadurch ausgeführt, daß man sowohl die Teststäbe als auch die Kontroll proben während 150 Stunden bei 9820C sulfidierenden Bedingungen Then an isothermal sulfidation erosion test was carried out by reacting both the test bars as well as the control samples for 150 hours at 982 0 C sulfiding conditions

909826/1108 ~7~909826/1108 ~ 7 ~

U 6/124U 6/124

aussetzte, indem man sie in den Strömungsweg der Verbrennungs produkte von JP-5R-Düsen legte, und den Verbrennungsprodukten 3,5 Teile pro Million Teile synthetisches Meersalz zusetzte. Die Zusammensetzung der Lösung von synthetischem Meersalz war folgendermaßen: 18,9 1 HgO, 3,76 g NaCl, 0,60 g Na2SO^, 0,19 g CaCl2, 1,16 g M Cl2.6H2O.by placing them in the flow path of the combustion products of JP-5R nozzles and adding 3.5 parts per million parts of synthetic sea salt to the combustion products. The composition of the synthetic sea salt solution was as follows: 18.9 1 HgO, 3.76 g NaCl, 0.60 g Na 2 SO ^, 0.19 g CaCl 2 , 1.16 g M Cl 2 .6H 2 O.

Die durch diesen Test der sulfidierenden Erosion mit der Legierung T1 gemäß Beispiel 1 und den Vergleichsproben CS1 erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt:The results obtained by this test of sulfidizing erosion with the alloy T 1 according to Example 1 and the comparative samples CS 1 are shown in the following table:

Legierung Gewichtsverlust bis zur sichtbarenAlloy weight loss up to the visible

Beschädigung.verstrichene ZeitDamage, elapsed time

0,41 113,0 Std.0.41 113.0 hours

6,94 18,0 Std.6.94 18.0 hours

Legierungen gemäß US-Patentschrift 3 310 399 sind für hohe Festigkeitseigenschaften und gute. Oxidationseigenschaften bekannt, sie besitzen'jedoch schlechte Eigenschaften hinsichtlich der Sulfidierung. Wie aus den Ergebnissen der Tabelle leicht ersichtlich ist, zeigte die Legierung T1 gegenüber den Vergleichsproben aus CS1 bedeutend überlegene Sulfidierungsbeständigkeit, sowohl im Hinblick auf den Gewichtsverlust als auch das Auftreten einer sichtbaren Beschädigung.Alloys according to US Pat. No. 3,310,399 are noted for high strength properties and good. Oxidation properties known, but they have poor sulfidation properties. As can be readily seen from the results in the table, alloy T 1 showed significantly superior sulfidation resistance to the comparative samples of CS 1 , both in terms of weight loss and the occurrence of visible damage.

Beispiel 2Example 2

Eine erfindungsgemäße Legierung mit der unter T1 in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung in Gew.-/& wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren zu Prüfstäben der gleichen Größe ver-An alloy according to the invention with the procedure given in Example 1 below T 1 composition in wt .- / & was comparable to that described in Example 1 into test bars of the same size

' -8-909825/1198 '-8- 909825/1198

U 6/124U 6/124

u 1817 fJf u 1817 fJf

gössen. Außerdem wurden Vergleichsproben der gleichen Größe hergestellt., deren Zusammensetzung Ln"Gew,-/£ den in Beispiel 1 verwendeten Vergleichsproben CS0 entsprach. Außerdem -wurden Prüfstäbe der gleichen Größe aus Gußlegierung Udirnet 700 hergestellt, die die folgende Zusammensetzung in Gew.-p hatten:pour. In addition, comparative samples were prepared of the same size whose composition Ln "wt, -.. / Prepared 0 corresponded -were addition, test bars of the same size made of cast alloy Udirnet 700 £ those used in Example 1 Comparative Samples CS having the following composition in percent by -p. had:

Element · Legierung C3p Element · alloy C3 p

C 0,06C 0.06

B 0,035B 0.035

Zr 0,03Zr 0.03

Cr 14,41Cr 14.41

Al 4,43Al 4.43

Ti 3,41 Mo · 4,80Ti 3.41 Mo 4.80

Co '19,27Co '19, 27

Ni Rest.Ni rest.

Es ist bekannt, daß Udirnet 700 im Vergleich mit Legierungen gemäß US-Patentschrift 3 310 399 mittlere Festigkeit, schlechtere Oxidationsbest andigkeit und etwa gleiche Widerstandsfähigkeit gegen Sulfidierung aufweist.It is known that Udirnet 700 average in comparison with alloys according to US Patent 3,310,399 strength, poorer Oxidationsbe st resistance and has approximately the same resistance to sulfidation.

Zur Durchführung eines Oxidations-Erosionstests wurden die Prüfstäbe aus Legierung T. und die Vergleichsproben aus Legierung CS., und C3p in den Strömungsweg der Verbrennungsprodukte von JP-5R~Düsen gelegt und folgenden Zyklen unterworfen:The test rods were used to carry out an oxidation-erosion test made of alloy T. and the comparison samples made of alloy CS., And C3p in the flow path of the products of combustion of JP-5R ~ nozzles placed and subjected to the following cycles:

1. 3 Minuten Einwirkung von Verbrennungsprodukten einer Temperatur von 843°C, dann 2 Minuten lang Einwirkung von Verbrennungs1. 3 minutes exposure to products of combustion at one temperature of 843 ° C, then exposure to combustion for 2 minutes

o lf produkten einer Temperatur von 1010 C, 2-rninutiges Abkühlen.o lf products at a temperature of 1010 C, 2-minute cooling.

Dieser Kreislauf wurde J6 Stunden durchgeführt.This cycle was carried out for J6 hours.

-9--9-

U 6/124U 6/124

2. Einwirkung von Verbrennungsprodukten einer Temperatur von 9540C während 3 Minuten, dann Einwirkung von Verbrennungsprodukten mit 11210C während 2 Minuten, Abkühlen während 2 Minuten. Dieser Zyklus wurde 12" Stunden lang durchgeführt.2. exposure to combustion products of a temperature of 954 0 C for 3 minutes, then the action of combustion products 1121 0 C for 2 minutes, cooling for 2 minutes. This cycle was run for 12 "hours.

Nach Beendigung dieser Tests wurden die Stäbe sandgestrahlt, um vor de.r Durchführung der endgültigen Gewichtsmessungen grobe Schlacke zu entfernen.After completing these tests, the bars were sandblasted, to remove coarse slag before taking the final weight measurements.

Die im Vergleich erhaltenen Ergebnisse dieses Oxidations-Erosionstests für die Legierung gemäß Beispiel 2 und die Vergleichsproben sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.The results of this oxidation-erosion test obtained in comparison for the alloy according to Example 2 and the comparative samples are listed in the table below.

Legierungalloy GewichtsverlustWeight loss bis zum oxidativen
Angriff verstrichene
Zeit
up to the oxidative
Attack elapsed
Time
T1 T 1 1,241.24 56 std.56 hours CS1 CS 1 1,611.61 20 Std.20 hours CS2 CS 2 2,2^2.2 ^ 20 Std«20 hours «

Wie aus diesen tabellarischen Ergebnissen- ersichtlich ist, zeigt die Legierung T-. sehr günstige Oxidationsbeständigkeit in diesem Test, verglichen mit den Legierungen CS1 und CS2*As can be seen from these tabular results, the alloy T- shows. very favorable oxidation resistance in this test compared to the alloys CS 1 and CS 2 *

Beispiel.3.Example 3.

Legierungssciimelz-en (T2 und T5) gemäß der Erfindung der nachfolgend in Gew.-fo aufgeführten Zusammensetzung wurden zu Prüf■ stäben der gleichen Größe wie in Beispiel 1 nach dem dort beschriebenen Verfahren verarbeitet. '. Alloy molds (T 2 and T 5 ) according to the invention of the composition listed below in weight percent were processed into test bars of the same size as in Example 1 by the method described there. '.

J -10-υ 6/124 §ÖJ82S/i1S8, J -10- υ 6/124 §ÖJ82S / i1S8,

Elementelement Legierung
nominell
alloy
nominally
Tp 'Legierung T2
tatsächlich
Tp 'alloy T 2
In fact
Legierung T-,
nominell
Alloy T-,
nominally
1812336
Legierung T^,
tatsächlich^
1812336
Alloy T ^,
actually ^
- 0,16- 0.16
CC. 0,1050.105 0,180.18 0,1050.105 0,110.11 2- 0,0182- 0.018 BB. 0,0150.015 0,0190.019 0,0150.015 0,01!0.01! - 0,09- 0.09 Zr -Zr - 0,0750.075 0,090.09 0,0750.075 0,070.07 - 11,91- 11.91 Cr -Cr - 15,015.0 14,1814.18 12,012.0 11,8311.83 - 3,98- 3.98 Al -Al - 4,04.0 4,034.03 4,04.0 3,773.77 - i,8o- i, 8o Ti -Ti - 2,02.0 1,41.4 2,02.0 1,721.72 - 4,18- 4.18 Ta -Ta - 4,04.0 3,83.8 4,04.0 3,983.98 - 1,63- 1.63 Mo -Mon - 1,51.5 1,231.23 1,5 ·1.5 1,491.49 -15,73-15.73 Co -Co - 10,010.0 9,909.90 15,015.0 15,3715.37 -10,85-10.85 WW. 5,05.0 5,145.14 10,010.0 9,929.92 Ni -Ni - Restrest Restrest Restrest Restrest

Vergleichsproben (Legierungen CS^ und CS^) wurden zu Prüfstäben der gleichen Größe verarbeitet (die Legierung CS-, entspricht US-Patentschrift 3 310 399 und die Legierung CS^ ist Gußlegierung Udimet 700). Die Vergleichsproben hatten folgende Zusammensetzung: Comparative samples (alloys CS ^ and CS ^) became test bars processed of the same size (the alloy CS-, corresponds to U.S. Patent 3,310,399 and the alloy CS ^ is a cast alloy Udimet 700). The comparison samples had the following composition:

Elementelement

Zr Cr Al Ti Ta oder Ta + Nb Mo Co NiZr Cr Al Ti Ta or Ta + Nb Mo Co Ni

Legierungalloy

Legierung CS^Alloy CS ^

0,1050.105 - o,- o, 1515th 0,100.10 0,0150.015 - o,- o, 0202 0,030.03 0,070.07 - o,- o, 075075 8,08.0 15,015.0 6,06.0 4,254.25 1,01.0 3,253.25 4,34.3 ________ 6,06.0 5,05.0 10,010.0 18,518.5 Restrest Restrest

Die Prüfstäbe aus den Legierungen Tp und T^ wurden dann zusammen mit den VergleichsGtäben aus den Legierungen CS^ undThe test bars made from the alloys Tp and T ^ were then put together with the comparison bars made of the alloys CS ^ and

6/1a4 " 6 / 1a4

909825/1198909825/1198

CS^ verschiedenen Tests unterzogen. Es handelte sich um die folgenden Tests:CS ^ subjected to various tests. They were as follows Testing:

Test 1. In einem sisothermen SuIfidierungjs-Erosionstest wurden die Prüfstäbe und die Vergleichsproben 214 Stunden lang bei einer Temperatur von 9^2 C den Verbrennungsprodukten von JP-5R-Düsen ausgesetzt, denen 3,5 Teile pro Millionenteile eines wie in Beispiel 1 beschriebenen synthetischen Meersalzes zugesetzt wearen. Die Fig. 1 zeigt den gegen die Zeit aufgetragenen Gewichtsverlust in diesem Test.Test 1. In a sisothermal suIfidation erosion test, the Test bars and the comparative samples for 214 hours a temperature of 9 ^ 2 C the products of combustion of JP-5R nozzles exposed to 3.5 parts per million of a synthetic sea salt as described in Example 1 wearen. Figure 1 shows the weight loss versus time in this test.

Test 2. In einem zyklischen SuIfidierungs-Erosionstest (Turbi- ^ nenschaufeltest) wurden Prüfstäbe und VergleichsprobenTest 2. In a cyclic suIfidation erosion test (turbine ^ nenschaufeltest) test rods and comparison samples

in den Strömungsweg von Verbrennungsprodukten einer JP-5R Düse gelegt, denen 3*5 Teile pro Million Teile synthetisches Meersalz (Zusammensetzung wie in Beispiel 1) zugesetzt waren. Die zu prüfenden Stäbe, wurden 168 Stunden lang dem folgenden Zyklus unterworfen: Einwirkung von Verbrennungsprodukten einer Temperatur von 84j5 C während 3 Minuten, dann Einwirkung von Verbrennungsprodukten einer Temperatur von 1010 C während 2 Minuten, anschließende Abkühlung während 2 Minuten.placed in the flow path of combustion products of a JP-5R nozzle containing 3 * 5 parts per million synthetic Sea salt (composition as in Example 1) were added. The bars to be tested were 168 hours long subjected to the following cycle: exposure to products of combustion of a temperature of 84j5 C for 3 minutes, then exposure to combustion products a temperature of 1010 C for 2 minutes, subsequent cooling for 2 minutes.

Test 3· Ein zyklischer Sulfidierungs-Erosionstest (Turbinenschaufeltest) wurde während 201 Stunden durchgeführt. Dabei wurden die Prüfstäbe und Vergleichsproben in den Strömungsweg der Verbrennungsprodukte einer JP-5R-Düse gelegt, denen 3,5 Teile pro Million Teile eines synbhetischen Meersalzes (Zusammensetzung wie in Beispiel 1)Test 3 A cyclic sulphidation erosion test (turbine blade test) was carried out for 201 hours. The test rods and comparison samples were in the The flow path of the combustion products laid out by a JP-5R nozzle, containing 3.5 parts per million parts of a synbhetic Sea salt (composition as in example 1)

U /U /

zugesetzt waren. Gemäß diesem Test wurde der folgendewere added. According to this test, it became the following

Zyklus durchgeführt:Cycle carried out:

909825/1198 -12-909825/1198 -12-

Einwirkung von Verbrenn#ngsprodukten einer Temperatur von 954 C während 3 Minuten, dann Einwirkung von Verbrennungsprodukten einer Temperatur von 11210C während 2 Minuten, anschließendes Abkühlen während 2 Minuten.Action of Burn # ngsprodukten a temperature of 954 C for 3 minutes, then the action of combustion products at a temperature of 1121 0 C for 2 minutes, then cooling for 2 minutes.

Die Figur 2 zeigt den für diesen Test gegen die Zeit aufgetragenen Gewichtsverlust.Figure 2 shows that for this test versus time applied weight loss.

Test 4. Es wurde ein zyklischer Sulfidierungs-Erosionstest (Turbinenschaufeltest) wie Test 2 durchgeführt, wobei die gesamte Zyklusdauer I97 Stunden betrug. Die Pig. 3 zeigt den Gewichtsverlust in Abhängigkeit von der Zeit in diesem Test.Test 4. A cyclic sulphidation erosion test (turbine blade test) was carried out as in Test 2, wherein the total cycle time was 197 hours. The Pig. 3 shows weight loss versus time in this test.

Test 5· 3s wurde ein Sulfidierungs-Erosionstest wie Test 2 (Turbinenschaufeltest} durchgeführt, wobei die gesamte Dauer der Zyklen 222 Stunden betrug. Die Fig. 4 zeigt den Gewichtsverlust in Abhängigkeit von der Zeit für diesen Test.Test 5 x 3s became a sulphidation-erosion test like Test 2 (Turbine blade test} carried out, the total duration of the cycles being 222 hours. FIG. 4 shows the weight loss versus time for this test.

Test 6. Es wurde ein isothermer Oxidations- Erosionstest durchgeführt, in dem die Prüfstäbe und Vergleichsproben 226 Stunden lang bei IO93 C den Verbrennungsprodukten einer JP-5R- Düse ausgesetzt wurden. Die Fig. 5 zeigt den Gewichtsverlust in Abhängigkeit von der Zeit bei diesem Test und veranschaulicht, daß die erfindungsgemäßen Le-Test 6. An isothermal oxidation-erosion test was carried out, in which the test rods and comparison samples 226 For hours at 1093 C the products of combustion JP-5R nozzle. Fig. 5 shows the weight loss as a function of time in this test and illustrates that the Le-

U 6/124 gierungenzufriedenstellende Werte der Oxidationsbeständigkeit, verglichen mit den bekannten Legierungen, aufweisen. U 6/124 gi chan g es satisfactory values of oxidation resistance as compared with the known alloys having.

-13--13-

909825/1198909825/1198

Test 7» Es wurde ein zyklischer Oxidations-ürosionstest (Turbinenflügeltest) durchgeführt, wobei die Prüf stäbe und Vergleichsproben in dem Zyklus nach Test 3 während einer Gesamtdauer, von 120 Stunden in den Strömungsweg der Verbrennungsprodukte einer JP-5R-Düse gelegt wurden.Test 7 »A cyclical oxidation corrosion test (turbine blade test) was carried out carried out, the test rods and comparison samples in the cycle according to test 3 during a Total duration, of 120 hours in the flow path of the combustion products a JP-5R nozzle.

Die Ergebnisse der Tests 1-7, weisen, ausgedrückt als Gewichtsverlust (in g ) der verschiedenen Prüfstäbe und Vergleichsprobcn, folgende Werte auf:The results of Tests 1-7, expressed as weight loss, indicate (in g) of the various test rods and comparative samples, the following values:

Gewichtsverlust (Gramm) Weight loss (grams )

11 T2 T 2 T3 T 3 CS3 CS 3 CS4 CS 4 Testtest 22 -0,25-0.25 1,231.23 10,3810.38 4,924.92 Testtest 33 3,933.93 5,075.07 5,885.88 6,516.51 Testtest 44th 3,-993, -99 6,166.16 7,007.00 8,008.00 Testtest 5 .5. 2,732.73 2,312.31 6,796.79 4,954.95 Testtest 66th 4,504.50 4,314.31 10,1210.12 6,236.23 Testtest 77th 0,960.96 1,701.70 0,980.98 1,651.65 Testtest 1,191.19 1,111.11 0,820.82 1,501.50

Es ist zu beachten, daß die ursprünglichen Daten der Tests 1-7 zunächst zum Vergleich des Verhaltens der einzelnen Proben innerhalb jedes individuellen Tests Aufschluß geben. Bei jedem Vergleich zwischen den verschiedenen Tests muß in Betracht gezogen werden, daß es sich um unterschiedliche Testarten handelt, die während verschiedener Dauer durchgeführt wurden.Note that the original data for Tests 1-7 first give information to compare the behavior of the individual samples within each individual test. With everyone Comparison between the various tests must be considered be sure that the test types are different and have been carried out for different durations.

Die Tests 1-5 sind verschiedene Arten von Tests der sulfidierenden Erosion und die Ergebnisse dieser Tests zeigen klar die bedeutend überlegenen SuIfidierungseigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen insbesondere von Legierung T^· Die Tests 6 Tests 1-5 are different types of tests of sulfiding Erosion and the results of these tests clearly demonstrate the significantly superior suIfidation properties of the alloys according to the invention, in particular of alloy T. The tests 6

909825/1198 ~14~.909825/1198 ~ 14 ~.

U 6/124U 6/124

-Λ5--Λ5-

und 7 zeigen, daß die Legierungen Tp und T-, im Vergleich mit den Legierungen CS-, und CS4 zufriedenstellende Oxidationseigenschaften besitzen.7 and 7 show that the alloys Tp and T-, compared with the alloys CS-, and CS 4, have satisfactory oxidation properties.

Wie aus den in Fig. 1-4 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, läßt sich die wichtige allgemeine Beobachtung machen, daß die erfindungsgemäßen Legierungen bei erhöhter Dauer der Exposition unter SuIfidierungsbedingungen eine bedeutend erhöhte SuIfidierungsbeständigkeit zeigen. Es ist außerdem ersichtlich, daß das Verhalten der bekannten Legierungen "Knicke" in den Kurven des Verhaltens dadurch zeigt, daß die bekannten Legierungen nach einem anfänglichen Zeitabschnitt eine starke Erhöhung der Gewichtsverlustrate zeigen, während die Verhaltenskurven der erfindungsgemäßen Legierungen weder so frühzeitig noch so steil abgeknickt sind.As can be seen from the results shown in Figs. 1-4 is, the important general observation can be made that the alloys according to the invention with increased duration of exposure under suIfidierungsbedingungen a significantly increased Show resistance to suIfidation. It can also be seen that the behavior of the known alloys shows "kinks" in the curves of the behavior in that the known alloys after an initial period of time show a large increase in the rate of weight loss while the behavior curves of the alloys according to the invention neither so early no matter how steep they are.

Beispiel. 4Example. 4th

Eine Schmelze einer Legierung Th gemäß der Erfindung wurde nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren zu Prüfstäben der dort angegebenen Größe verarbeitet. Die Legierung hatte folgende Zusammensetzung:
Element Legierung T„
A melt of an alloy Th according to the invention was processed according to the method described in Example 1 to give test rods of the size specified there. The alloy had the following composition:
Element alloy T "

C 0,120 % C 0.120 %

B 0,026 % B 0.026 %

Zr 0,070 % Zr 0.070 %

Cr . 11,82 % Cr. 11.82 %

Al 4,17 % Al 4.17 %

Ti 1,88 % Ti 1.88 %

Ta 4,02 % Ta 4.02 %

Mo 1,57 #Mon 1.57 #

Co 15,65 % Co 15.65 % 909 8 25/1198909 8 25/1198

w 9,88 % w 9.88 %

Ni . , RestNi. , Rest

U 6/124 * _15_U 6/124 * _ 15 _

Aus den Legierungen gemäß US-Patentschrift, 3 310 399, CS1- und
Gußlegierung Udimet 700, CSg wurden Vergleichsproben in Form
From the alloys according to US patent 3,310,399, CS 1 -, and
Cast alloy Udimet 700, CSg were comparison samples in the form

von Prüfstäben der gleichen Größe hergestellt. Die Legierungen haben die folgende Zusammensetzung:made from test rods of the same size. The alloys have the following composition:

Elementelement Legierung CS,-Alloy CS, - Legierung CSgAlloy CSg CC. 0,150 % 0.150 % 0,10 $$ 0.10 BB. 0,02 % 0.02 % 0,03 #0.03 # ZrZr 0,07 % 0.07 % CrCr 8,0 %■ 8.0 % ■ 15,0 % 15.0 % AlAl A Π ο/
O, U /ο
A Π ο /
O, U / ο
4,25 #4.25 #
TiTi 1,0 % 1.0 % 3,25 ^3.25 ^ Ta + NbTa + Nb 4,3 % 4.3 % MoMon 6,0 % 6.0 % 5,0 ^5.0 ^ CoCo 10,0 $$ 10.0 18,5 % 18.5 % Ni.Ni. Restrest Restrest

Dann wurde ein zyklischer Test der sulfidierenden Erosion durchgeführt, wobei die Prüfstäbe der Legierung Th und die Vergleichsproben der Legierungen CS,- und CSg während einer Gesamt-' dauer von 216 Stunden entsprechend den im folgenden beschriebenen Zyklen den Verbrennungsprodukten einer JP-5R-Düse ausgesetzt wurden, denen 3,5 Teile pro Million· M;eile von synthetischem Meersalz einer Zusammensetzung wie in Beispiel 1 zugesetzt waren.Then a cyclic test of sulphidating erosion was carried out, where the test bars of the alloy Th and the comparative samples of the alloys CS, - and CSg during a total ' exposed to the combustion products of a JP-5R nozzle for a period of 216 hours according to the cycles described below were, which 3.5 parts per million · m; rush of synthetic Sea salt of a composition as in Example 1 were added.

Einwirkung von Verbrennungsprodukten von 899 C während 3 Minuten, dann Abkühlen während 2 Minuten. Exposure to combustion products at 899 C for 3 minutes, then cooling for 2 minutes.

Die im Vergleich erhaltenen Ergebnisse dieses Tests der sulfidierenden Erosion ergaben für die Legierung T^ und die Vergleichsproben CSc und CSg folgende Werte:The results of this sulfidizing erosion test obtained by comparison gave T ^ for the alloy and the comparative samples CSc and CSg have the following values:

-16-909825/1198 -16- 909825/1198

U 6/124U 6/124

Legierungalloy

ewlchtsVerlustreal loss 18123361812336 G.G. 0,26 g0.26 g 3,87 g3.87 g 1,51 g1.51 g Beispiel 5Example 5

Die Schmelze eher Legierung T,- gemäß der Erfindung wurde nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren zu Prüfstäben verarbeitet. Die Legierung hatte folgende Zusammensetzung:The melt rather alloy T, - according to the invention was after processed into test rods using the method described in Example 1. The alloy had the following composition:

Element Legierung Tp-Element alloy Tp-

C 0,10C 0.10

B 0,016B 0.016

Zr 0,063Zr 0.063

Cr 11,80Cr 11.80

Al . 3,98Al. 3.98

Ti 1,62Ti 1.62

T.a 3,50T.a 3.50

Mo 1,40Mo 1.40

Co * 14,80Co * 14.80

W 9,30W 9.30

Ni RestNi rest

Ein weiterer Test der sulfidierenden Erosion wurde durchgeführt, wobei die Prüfstäbe der Legierung Tj- und die Vergleichsproben der Legierungen CS1- und CSg während einer gesamten Dauer von 216 Stunden einsprechend dem nachfolgend beschriebenen Zyklus den Verbrennungsgasen einer JP-5R-Düse ausgesetzt wurden, denen 3,5 Teile pro Millionenteile eines synthetischen Meersalzes einer Zusammensetzung wie in Beispiel 1 zugesetzt waren. Es wurde folgender Zyklus durchgeführt:Another sulfidizing erosion test was carried out with the test bars of alloy Tj- and the comparative samples of alloys CS 1 - and CSg exposed to the combustion gases of a JP-5R nozzle for a total of 216 hours in accordance with the cycle described below 3.5 parts per million of a synthetic sea salt of a composition as in Example 1 was added. The following cycle was carried out:

u 6/124 909825/1198u 6/124 909825/1198

ο,ο, 6262 SS. 3,3, 9191 gG 5151 gG

Einwirkung von Verbrennungsprodukten einer Temperatur von 8990C während 3 Minuten, dann Abkühlung während 2 Minuten.Action of combustion products at a temperature of 899 ° C. for 3 minutes, then cooling for 2 minutes.

Die Vergleichsergebnisse dieses Tests der sulfidierenden Erosion für die Legierung T1- und die Vergleichsproben CS^ und CS^- waren folgende:The comparative results of this sulfidizing erosion test for alloy T 1 - and comparative samples CS ^ and CS ^ - were as follows:

Legierung Gewichtsverlust Alloy weight loss

Wie aus diesen Vergleichsergebnissen der beiden Beispiele 4 und 5 ersichtlich ist, zeigen die Legierungen Tj, und Tp- Sulfidierungseigenschaften, die den Eigenschaften der Legierungen CSP und CSg bedeutend überlegen sind.As can be seen from these comparative results of the two examples 4 and 5, the alloys Tj, and Tp show sulfiding properties which are significantly superior to the properties of the alloys CS P and CSg.

Testvorrichtungen, die sich zur Durchführung der genannten Tests eigenen, sind in"State-of-the-Art Survey on Hot Corrosion in Gas Turbine Engines", G.J. Danek, Jr., Naval Engineers Journal, 859 (1965)j und "Effects of Turbine Atmosphere on Sulfidation Corrosion", M.J. Danachie, Jr., et al, ASME Reprint 67-GT-2, beschrieben. Test devices that are suitable for carrying out the tests mentioned are in the "State-of-the-Art Survey on Hot Corrosion in Gas" Turbine Engines ", G.J. Danek, Jr., Naval Engineers Journal, 859 (1965) j and" Effects of Turbine Atmosphere on Sulphidation Corrosion ", M.J. Thereafterie, Jr., et al, ASME Reprint 67-GT-2.

Aus den genannten Tests und anderen Analysenwerten kann die all- , gemeine Beobachtung hinsichtlich der Sulfidierungseigenschäften t der erfindungsgemäßen Legierungen abgeleitet werden, daß eine günstige Wechselwirkung zwischen'Molybdän und Chrom, jedoch eine f schädliche Wechselwirkung zwischen Molybdän und Titan bzw. Kobalt besteht. Molybdän sollte daher in solchen Anteilen verwen-From the tests mentioned and other analysis values, the general, common observation can terms of Sulfidierungseigenschäften t of the inventive alloys can be derived that a favorable interaction zwischen'Molybdän and chromium, however, there is a f harmful interaction between molybdenum and titanium or cobalt. Molybdenum should therefore be used in such proportions

* -18- ;* -18-;

909825/1198909825/1198

U 6/124U 6/124

det werden, in denen die günstige Wirkung die schädliche Wirkung überwiegt und es wird daher bevorzugt, den Anteil an Molybdän auf einen Maximalwert von 1,5$ zu begrenzen.det, in which the beneficial effect is the harmful effect predominates and it is therefore preferred to limit the proportion of molybdenum to a maximum value of $ 1.5.

Es wurde außerdem festgestellt, daß Tantal zusammen mit Wolfram eine günstige Einwirkung, jedoch zusammen mit Chrom eine ungünstige Wirkung auf die Sulfidierung zeigt. Es ist selbstverständlich bekannt, daß Tantal die Stabilität der Legierung ungünstig beeinflußt. Die günstige Wirksamkeit von Tantal zusammen mit Wolfram oder Titan in.den erfindungsgemäßen Legierungen auf die 3ulfidierungseigenschaften überwiegt jedoch im wesentlichen die ungünstigen Effekte, die zusammen mit Chrom auftreten, und es ist daher wünschenswert, Tantal in niö'glichfet hohen Mengen zu verwenden, die jedoch mit den Erfordernissen der Legierungsstabilität in Einklang stehen. Tantal wird daher vorzugsweise in einer Menge von 4 Gew.-% verwendet. Diese Anwesenheit von Tantal scheint außerdem in bedeutsamer Weise zu guten Eigenschaften hinsichtlich der oxidativen Erosion der Legierung beizutragen.It has also been found that tantalum, together with tungsten, has a beneficial effect but, together with chromium, has an adverse effect on sulfidation. It is of course known that tantalum adversely affects the stability of the alloy. The favorable effectiveness of tantalum together with tungsten or titanium in the alloys according to the invention on the sulfidation properties, however, essentially outweighs the unfavorable effects which occur together with chromium, and it is therefore desirable to use tantalum in high amounts that are not possible are consistent with the requirements of alloy stability. Tantalum is therefore preferably in an amount of 4 wt - used.%. This presence of tantalum also appears to contribute significantly to good oxidative erosion properties of the alloy.

Außerdem wurde ein Computer eingesetzt, um eine rückschauende mehrfache RegressionsÄft*lVyseA computer was also used to do a retrospective multiple regression ft * lVyse

von im Korrosionstest erhaltenen Daten der erfindungsgemäßen Legierungen zu erhalten. Dazu wurden die binären Wechselwirkungen zwischen Chrom, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Titan, Tantal und Kobalt als unabhängige Variable verwendet. Auf diese Weise wurde die folgende Gleichung entwickelt, die den Gewichtsverlust bei 100 Stunden dauernden Exposition unter Sulfidierungsbedingungen beschreibt:of data obtained in the corrosion test of the alloys according to the invention to obtain. For this purpose, the binary interactions between chromium, aluminum, molybdenum, tungsten, titanium, tantalum and Cobalt used as an independent variable. That way it was Develop the following equation showing the weight loss for 100 hours of exposure to sulfidation conditions describes:

-19--19-

u 6/12if 909825/1198 u 6 / 12if 909825/1198

+xMo(0,1O7xTi+o,0109XCo+o,552)+ x Mo (0.1O7x Ti + o, 0109X Co + o, 552)

+Xw(-0,0793XTa+0,0121XCo-0,0520)+ X w (-0.0793X Ta + 0.0121X Co -0.0520)

+XTa(-0,i82XT1-0,648)+0,0533XCo + X Ta (-0, i82X T1 -0.648) + 0.0533X Co

-0,0670x^+0,176 g ? ·-0.0670x ^ + 0.176 g? ·

In dieser Gleichung beduetet X. den atomaren Anteil der Komponente i.In this equation, X. means the atomic fraction of the component i.

Es wurde gefunden, daß verschiedene binäre Wechselwirkungen für den Gewichtsverlust nach 100 Stunden von Bedeutung sind. Bei den ™ für den Gewichtsverlust während 100 Stunden wichtigen Wechselwirkungen handelt es sich um folgende:Various binary interactions have been found to be important in weight loss after 100 hours. Both ™ important interactions for weight loss during 100 hours it concerns the following:

Cr : Ta (+)1 , Co (-), Mo (-); Cr (-) 2 Cr: Ta (+) 1 , Co (-), Mo (-); Cr (-) 2

Ti : Mo ( + ), Ta (-); Ti (-)Ti: Mo (+), Ta (-); Ti (-)

Ta : W (-); Ta (-)Ta: W (-); Ta (-)

Co : Mo ( + ), W (+); Co (+)Co: Mo (+), W (+); Co (+)

1.) (+) ungünstige Wechselwirkung; (-) günstige Wechselwirkung 2.) Wirkung des Elements allein.1.) (+) unfavorable interaction; (-) favorable interaction 2.) Effect of the element alone.

Die folgende Tabelle wurde ebenfalls aus der Computeranalyse erhalten. Darin bedeutet eine mit (-) bezeichnete Wechselwirkung eine ungünstige, und eine mit (-) bezeichnete Wechselwirkung eine auf den Gewichtsverlust günstige Wirkung.The following table was also obtained from computer analysis. In it means an interaction marked with (-) an adverse interaction and an interaction denoted by (-) a beneficial effect on weight loss.

-20--20-

u 6/124 90982 5/1198u 6/124 90982 5/1198

''"'!!I1'1 ' '"""■■■ ''"'3!!!11!!!"!1!!!1II!!!11?!1*1?;11"1 :·· ■ m''"'!! I 1 ' 1 ''""" ■■■ ''"'3 !!! 11 !!!"! 1 !!! 1 II !!! 11 ?! 1 * 1 ?; 11 " 1: ·· ■ m

Gewichtsverlust nach 100 Std. ■* J^ ·"· Weight loss after 100 hours. ■ * J ^ · "·

Cr χ Ta (+)Cr χ Ta (+)

Cr χ Co (-)Cr χ Co (-)

Mo χ Tl (+)Mo χ Tl (+)

Mo χ Co (+)Mo χ Co (+)

. W χ Ta (-). W χ Ta (-)

W χ Co ( + >.W χ Co (+>.

■ Cr x Mo (-)■ Cr x Mo (-)

Ti χ Ta (-)Ti χ Ta (-)

Die Figur 6 zeigt die Daten der oben genannten Tabelle in Form eines Diagramms. Ein nach oben zeigender Pfeil (f ) bedeutet, daß ein Element X. mit einem erhöhten Anteil eines speziellen Elements X. erhöht werden kann, ohne daß die Widerstandsfähigkeit gegen Sulfidierung verringert wird. Ein nach unten zeigender Pfeil (^ ) zeigt an, daß die Menge eines Elements X. bei Erhöhung der Menge eines speziellen Elements X., erniedrigt werden muß, wenn die Widerstandsfähigkeit gegen Sulfidierung nicht verringert werden soll.FIG. 6 shows the data of the above table in the form of a diagram. An upward arrow (f) means that an element X. with an increased proportion of a special element X. can be increased without reducing the resistance to sulfidation. A down arrow (^) indicates that if the amount of a specific element X. is increased, the amount of an element X. must be decreased if the resistance against sulfidation should not be reduced.

Es wurden außerdem die Werte der mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen gemessen. Zu diesem Zweck wurden Probestücke in Form von Stäben einer Länge von 12,7 cm und mit einem Durchmesser von 1,6 cm auf übliche Weise gegossen, die einen verengten Mittelteil mit einem Durchmesser von 0,79 cm hatten. Die Stäbe wurden bei 1080°C 4 Stunden lang in einer Wasserstoffatmosphäre thermisch behandelt, dann durch Luftkühlung a£ Raumtemperatur abgekühlt und bearbeitet, so daß sie eine glatte Oberfläche hatten. Für die Legierungen T2 und T^ wurden folgende Werte der durchschnittlichen Dauerstandfestigkeit erhalten. Dabei wurde die prozentuale Dehnung innerhalb der 2 Stunden des Bruchs gemessen (CS0 sind typischeThe values of the mechanical properties of the alloys according to the invention were also measured. For this purpose, test pieces in the form of rods with a length of 12.7 cm and a diameter of 1.6 cm were cast in the usual way, which had a narrowed central part with a diameter of 0.79 cm. The rods were thermally treated at 1080 ° C. for 4 hours in a hydrogen atmosphere, then cooled by air cooling to room temperature and processed so that they had a smooth surface. The following values of the average creep strength were obtained for the alloys T 2 and T ^. The percentage elongation was measured within the 2 hours of the break (CS 0 are typical

-21--21-

909825/1198909825/1198

U β/124U β / 124

Legierungen gemäß US-Patentschrift 3 310 399).Alloys according to US Pat. No. 3,310,399).

Dauerstand
festigkeit
ΓΠ ΓΠ
Std. Std.
Permanent
strength
ΓΠ ΓΠ
Hrs.
400400 CSa
Std.
CS a
Hours.
Dehnung '
I2
Stretching '
I 2
2,2, 77th CS
C f
CS
C f
aa
130130 78ο78ο 250250 3,33.3 5,5, 88th 2,2, 00 540540 120120 660660 10,010.0 4,4, 66th 4,4, 00 5555 130130 99 4,4, 00

Temp.0P (a) PSI (kg/cm2)Temp. 0 P (a) PSI (kg / cm 2 )

i4oo (760) 85,000(5.980)
I6OO (871) 40,000(2,810)
I8OO (982) 24,000(1,690)
i4oo (760) 85,000 (5,980)
I6OO (871) 40,000 (2,810)
I8OO (982) 24,000 (1,690)

1) Verformung innerhalb 2 stunden bis zum Bruch.1) Deformation within 2 hours to break.

Aus diesen Durchschnittsdaten ist es ersichtlich, daß Legierungen gemäß der Erfindung auseeichende Festigkeit zur Verwendung in Plugzeug-Gasturbinenmotoren besitzen.From these average data it can be seen that alloys according to the invention have sufficient strength for use in Own plug-stuff gas turbine engines.

Wenn man in Beta^rcht ze^ht, daß die Legierungen gemäß US-Patentschrift 3 310 399 als Legierungen mit sehr hoher Festigkeit angesehen werden, ist es verständlich, daß die Festigkeitswerte der erfindungsgemäßen Legierungen für eine Verwendung.in Flugzeug-Gasturbinenmotoren zufriedenstellend sind, wenn sie auch in einigen Fällen nicht so hoch wie die Werte der bekannten Legierungen gemäß der US-Patentschrift 3 310 399 sind.If one sees in beta that the alloys according to US Pat 3,310,399 are viewed as very high strength alloys, it is understandable that the strength values of the alloys according to the invention for use in aircraft gas turbine engines are satisfactory, although in some cases not as high as the values of the known alloys according to U.S. Patent 3,310,399.

Aus dieser Beschreibung, den erhaltenen Werten, den Beispielen und Tests ist zu ersehen, daß Legierungen gemäß der Erfindung sich besonders zur Verwendung unter korrosiven Bedingungen bei hoher Temperatur eignen, wie in Flugzeug-Gasturbinenmotoren, weil sie überlegene SuIfidierungseigenschaften in Kombination mit zufriedenstellenden Oxidations- und Festigkeitseigenschaften aufweisen. From this description, the values obtained, the examples and tests show that alloys according to the invention are particularly suited for use under corrosive conditions high temperature, as in aircraft gas turbine engines, because they have superior suIfidation properties combined with satisfactory Have oxidation and strength properties.

U 6/124U 6/124

90982 5/1198 ~22~90982 5/1198 ~ 22 ~

Claims (12)

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage ■ Aktenzeichen zur Eingabe vom 2. Dezember 1968 Sch Name d. Anm. United Aircraft Corporation PatentansprücheDr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Cologne Annex ■ File number for the entry dated December 2, 1968 Sch Name d. Note United Aircraft Corporation claims 1. Gegen sulfidierenden Angriff beständige Nickellegierung, gekennzeichnet durch den Gehalt an folgenden Legierungsbestandteilen: 1. Nickel alloy resistant to sulfidizing attack, characterized by the content of the following alloy components: 10-20 Gew.-% Chrom,10-20 wt -.% Chromium, 2-13 Gew.-Jfc Aluminium,2-13 weight-Jfc aluminum, 1 - 3 Gew.-^ Titan,
3,5-7,5 Gew.-^O Tantal,
1 - 3 wt .- ^ titanium,
3.5-7.5 wt .- ^ O tantalum,
3 - 13 Gew.-^ Wolfram,3 - 13 wt .- ^ tungsten, 1 - 3 Gew.-% Molybdän,1-3 wt -.% Of molybdenum, 5-20 Gew.-^ Kobalt,5-20 wt .- ^ cobalt, 0 - 0,C£Gew.-$ Bor,0 - 0. C £ wt .- $ boron, 0 - 0,1Gew.-$ Zirkon,0 - 0.1 wt .- $ zircon, 0 - 0,5Gew. -fo Kohlenstoff,
Refet im wesentlichen Nickel.
0 - 0.5 weight -fo carbon,
Refet essentially nickel.
2. Nickellegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Molybdän einen solchen Wertfc aufweist, daß die auf die Sulfidierung günstige Wechselwirkung zwischen Molybdän und Chrom die auf die Sulfidierung schädliche Wirkung der Wechselwirkung zwischen Molybdän und Titan oder Kobalt überwiegt.2. Nickel alloy according to claim 1, characterized in that the molybdenum content has such a value that the interaction between molybdenum and chromium, which is beneficial for sulphidation, is harmful to sulphidation Effect of the interaction between molybdenum and titanium or cobalt predominates. 3· Nickellegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Molybdän nicht mehr als 1,5 Gew.-% beträgt.3 · nickel alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the content of molybdenum is not more than 1.5 wt -.% Is. -23--23- 909825/1198909825/1198 U 6/124U 6/124 4. Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-j5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Tantal einen solchen Wert aufweist, daß die auf die Sulfidierung günstige Wechselwirkung zwischen Tantal und Wolfram oder Titan die auf die Sulfidierung ungünstige Wechselwirkung zwischen Tantal und Chrom überwiegt.4. Nickel alloy according to one of claims 1-j5, characterized characterized in that the tantalum content has such a value that the interaction favorable to sulfidation between tantalum and tungsten or titanium, the interaction between tantalum and chromium which is unfavorable for sulfidation predominates. 5. Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Tantal etwa 4 Gew.-% beträgt.5. Nickel alloy according to one of claims 1-4, characterized in that the content of tantalum about 4 wt -% by.. 6. Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Chrom einen solchen Wert besitzt, daß die auf die Sulfidierung günstige Wechsl^ewirkung zwischen Chrom und Kobalt und Molybdän die auf die Sulfidierung ungünstige Wechselwirkung zwischen Chrom und Tantal überwiegt.6. Nickel alloy according to any one of claims 1-5 * characterized in that the chromium content has such a value that the reciprocal effect favorable to sulfidation between chromium and cobalt and molybdenum the interaction between chromium and tantalum which is unfavorable for sulfidation predominates. 7· Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Titan einen solchen Wert besitzt, daß die auf die Sulfidierung günstige Wechselwirkung wzwischen Titan und Tantal die auf die Sulfidierung ungünstige Wechselwirkung zwischen Titan und Molybdän überwiegt. 7 · Nickel alloy according to one of claims 1-6, characterized characterized in that the titanium content has such a value that the interaction beneficial to sulfidation w between titanium and tantalum, the interaction between titanium and molybdenum, which is unfavorable for sulfidation, predominates. 8. Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-7* gekennzeichnet durch einen Gehalt der folgenden Legierungsbestandteile: 8. Nickel alloy according to one of claims 1-7 * characterized by a content of the following alloy components: -24--24- 909825/1198909825/1198 U 6/124U 6/124 13 - 17 Gew.-^ Chrom,13 - 17 wt .- ^ chromium, 3,73.7 - 4,5- 4.5 Gew.-Weight % Aluminium, % Aluminum, 1,51.5 - ·2,3- · 2.3 - Gew.-- weight % Titan, % Titanium, 3,253.25 - 4,5- 4.5 Gew. -Weight - % Tantal, % Tantalum, 4/04/0 - 5,5- 5.5 Gew.-Weight % Wolfram, % Tungsten, 1,01.0 - 1,75- 1.75 Gew,-Weight, - % Molybdän, % Molybdenum, 99 - 11- 11 Gew.-Weight % Kobalt, · % Cobalt, 0,010.01 - 0,02- 0.02 Gew. -Weight - % Bor, % Boron, 0,050.05 - 0,10- 0.10 Gew.-,Weight, % Zirkon, % Zircon, 0,10.1 - 0,15- 0.15 Gew. -.Weight -. % Kohlenstoff, % Carbon, Restrest Nickel.Nickel.
9. Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch einen Gehalt der folgenden Legierungsbestandteile: 9. Nickel alloy according to one of claims 1-8, characterized by a content of the following alloy components: 14 - 15 Gew.-^ Chrom,14 - 15 wt .- ^ chromium, 3,7 - 4,3 Gew.-% Aluminium,3.7 to 4.3 wt -.% Aluminum, 1,7 - 2,0 Gew.-^ Titan,1.7 - 2.0 wt .- ^ titanium, 3,5 - 4,25Gew.-$ Tantal,3.5 - 4.25 wt .- $ tantalum, 4,5 - 5,5 Gew.-^ Wolfram,4.5-5.5 wt .- ^ tungsten, 1,25 - 1,5 Gew.-% Molybdän,1.25 to 1.5 wt -.% Molybdenum, 9,5 - 10,5 Gew.-^ Kobalt,9.5-10.5 wt .- ^ cobalt, 0,01 - 0,02Gew.~$ Bor,0.01 - 0.02 wt. ~ $ Boron, 0,05 - 0,10Gew.-^ Zirkon,0.05 - 0.10 wt .- ^ zircon, 0,10 - 0,i5Gew.-# Kohlenstoff,0.10 - 0.15 wt .- # carbon, Rest Nickel.Remainder nickel. 10. Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus folgenden' Bestandteilen besteht; etwa 15 Gew.-% Chrom, etwa 4 Gew.-/o Aluminium, etwa 2 Gew. -% Titan, etwa 4 Genu-% Tantal, etwa 5 Gew.-% Wolfram, etwa 1,5 Gew.-% Molybdän, etwa 10 Gew.-% Kobalt, etwa OjCtJGew.-^ Bor, etwa 0,075 Gew. -% Zirkon, etwa 0,105 Gew.-% Kohlenstoff, Rest Nickel.10. Nickel alloy according to one of claims 1-9, characterized in that it consists essentially of the following 'components; about 15 wt -.% chromium, about 4 wt .- / o aluminum, about 2 wt -.% titanium, about 4 Genu-% tantalum, about 5 wt -.% tungsten, about 1.5 wt -.% of molybdenum, about 10 wt -.% cobalt, about OjCtJGew .- ^ boron, about 0.075 wt -.% zirconium, about 0.105 wt -.% carbon, balance nickel. 11. Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen besteht: etwa 12 Gew.-% Chrom, etwa 4 Gew.-^ Alumi-11. Nickel alloy according to one of claims 1-9, characterized in that it consists essentially of the following constituents: about 12 wt -% chromium, about 4 wt .- ^ aluminum. -25-909825/1198 -25-909825 / 1198 U 6/124U 6/124 nium, etwa 2 Gew. -% Titan, etwa 4 Gew.-$ Tantal, etwa 10 Gew.-^l Wolfram, etwa 1,5 Gew.;-% Molybdän, etwa 15 Gew.-% Kobalt, etwa 0,015 Gew.-^ Bor, etwa 0,075 Gew.-^ Zirkon, etwa 0,105 Gew.-% Kohlenstoff, Rest Nickel, % titanium, about 4 wt .- $ tantalum, about 10 wt .- ^ l of tungsten, about 1.5 percent; - - nium, about 2 wt..% molybdenum, about 15 weight -% cobalt, about 0.015 wt.. - ^ boron, about 0.075 wt .- ^ zirconium, about 0.105 wt -.% carbon, the remainder nickel, 12. Verwendung einer Nickellegierung nach einem der Ansprüche 1-11 als Material für Teile, die bei hoher Temperatur der korrodierenden und erosiven Atmosphäre von Gasturbinenmotoren ausgesetzt sind.12. Use of a nickel alloy according to any one of claims 1-11 as a material for parts that are at high temperature are exposed to the corrosive and erosive atmosphere of gas turbine engines. 909825/1198909825/1198 U 6/124U 6/124 LeerseiteBlank page
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