DE1948637A1 - Hartlotlegierung auf Nickelbasis - Google Patents
Hartlotlegierung auf NickelbasisInfo
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
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- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
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Description
Die bekannten Verbesserungen der manchmal als Super-Legie-^
rungen (Superalloys) bezeichneten Legierungen auf Nickelbasis beinhalten die Entwicklung gewisser durch Oxiddispersion
verstärkter Superlegierungen. Eine der Formen dieses Materials, über die ursprünglich berichtet wurde, wird
manchmal als "TD-Nickel-Hochtemperatur-Legierung" bezeichnet.
In dieser Form ist in Nickel eine geringe Menge von Thoriumdioxid dispergiert, um verbesserte Hochtemperatureigenschaften zu ergeben.
009836/1069
Eine andere, durch Thoriumdxoxiddxspersion verstärkte Legierung
auf Nickelbasis ist die Art, welche neben Nickel etwa 20 Gew.% Chrom enthält. Diese Form wird manchmal als
"TD-Niekel-Chrom" bezeichnet. Eine solche Legierung hat
etwas andere Eigenschaften als die TD-Nickellegierung und
besitzt eine höhere Festigkeit bei erhöhten Zwischentem'peraturen
zusammen mit einer verbesserten Oxidationsbeständigkeit.
Wenn, sie in einer Struktur verwendet wird, welche durch Hartlöten miteinander verbunden werden soll, dann
ist es erwünscht, dia zusammenwirkenden Bauteile bei Temperaturen
hart zu löten (braze), die niedriger sind als die Temperaturen, welche die mechanischen Eigenschaften
der Legierung in einer im Hinblick auf ihren beabsichtigten
Zweck,nachteiligen Weise beeinflussen würden.
Es ist ein Hauptziel der Erfindung, eine verbesserte Hartlotlegierung
(brazing alloy) zur Verbindung von durch Oxiddispersion verstärkten Superlegierungen auf Nickelbasis
durch Hartlöten bei einer Temperatur unterhalb etwa 126O°C (230O0F) zu liefern.
Ein weiteres Ziel ist es, eine solche verbesserte Hartlotlegierung
auf Nickelbasis zu liefern, die ein sorgfältiges Gleichgewicht der Elemente Molybdän und Eisen in einer
Matrix aus Ni-Cr-Si in Abwesenheit erosiver Elemente enthält. ..;■■
Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden
verständlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Beispielen, welche typisch sind, und nicht als Beschränkung
des Umfangs der für den Metallurgen durch die Erfindung gegebenen technischen Lehre dienen sollen.
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■.-■- 1943637
Die obigen Zielsetzungen können erreicht werden durch eine
Hart lot legierung -auf Nickerbasis * die ein Verhältnis von-Eisen
zu Molybdän von etwa 2 : 1 oder mehr hat. Insbesoh-'
dere besteht eine Form der Hartlotlegierüng' nach der· vorliegenden Erfindung im wesentlichen aus 6 - il· Gewif Si,
18 - 22 Gew.% Cr3 8 - 11 Gew.% Mo, 19 - 22 Gew.% Fe, wobei
der Rest im wesentlichen-aus Nickel und beiIa1Uf igen
Verunreinigungen besteht und maximal 2 % Co enthält. Die Legierung ist weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die
Elemente B und Pd im wesentlichen nicht vorhanden sind. und die Verwendung von W vermieden ist. -
In der Legierung nach der vorliegenden Erfindung ist das Element Fe insbesondere in"Kombination mit Si zur Einstellung der Schmelzeigenschaften enthalten. Jedoch ist, Fe
insbesondere in der Legierung nach der vorliegenden Erfindung als ein Substituent in der festen Lösung für solche
Elemente wie Co enthalten, welche in beträchtlichen Mengen: in einigen Hartlotlegierungen zugelassen werden;
können* jedoch nicht in der Legierung nach=der vorliegenden Erfindung.
Das.Begleitelement für Fe zur Beherrschung der Schmelzeigenschaften
ist das Element Silizium. Obwohl jedoch genügende Mengen von Silizium während des Hartlotvorganges
zU;.;erQsiven Nebenwirkungen führen können, ,wurde gefunden,
•daß in dem sorgfältigen Gleichgewicht der Elemente nach der vorliegenden Erfindung eine Menge von bis zu 11 % Si
brauchbar ist. ...
Die Elemente Paladixim und Bor, die manchmal in anderen
Hartlotlegierungen zur Steuerung des Schmelzpunktes enthalten
sincijsind in der Legierung nach der vorliegenden
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1943637
Erfindung wegen ihrer erosiven Wechselwirkung mit den durch Qxiddispersion verstärkten Legierungen auf Nickelbasis
nicht enthalten. Zusätzlich dazu bildet Bor ein niedrig schmelzendes Eutektikum mit Nickel bei etwa
95O°G (175O0P)J diese Temperatur ist zu niedrig für den
beabsichtigen brauchbaren Betriebsbereich der TD-Nickel-Chromlegierung.
In der Gleichgewichtslegierung nach der vorliegenden Erfindung ist Chrom im Bereich von l8. bis 22 Gew. % enthalten,
um Beständigkeit gegenüber Oxidation zu liefern. Unterhalb 18 % Chrom wurde gefunden, daß die Legierung
eine relativ schlechte Oxidationsbeständigkeit hat. Oberhalb 22 % Chrom ergaben sich übermäßig hohe Hartlottemperaturen«
Bezüglich der Einfügung von Mo ergaben Mengen von weniger als 8 Gew.% eine niedrige Langzeitstabilität. Zusätzlich
dazu führte der Einschluß von Molybdän bei Werten von
mehr als 11 Gew.% allein oder zusammen mit Wolfram zu einer erforderlichen übermäßig hohen Hartlöttemperatur.
Die untenstehende Tabelle I zeigt repräsentative Legierungstypen,
welche bei der Auswertung der vorliegenden Erfindung hergestellt und geprüft wurden. Die Legierungen
wurden in einer Inertgasatmosphäre geschmolzen, anschließend gegossen und dann vor der Prüfung als Hartlotlegierungen
pulverisiert.
009836/1069 BADORlGfNAL
- 5i - . ■■". /
Tabelle I ■
Legierungszusammensetzung
nominelle Gew.% - Rest Ni & beiläufige Verunreinigungen
nominelle Gew.% - Rest Ni & beiläufige Verunreinigungen
Beispiel Si Mo Cr Pe Co W
| 1 | 10 | 9 | 20 | 21 | 1,5 | 5 |
| 2 | 6 | 9 | 21 | 20 | ||
| 3 | 9 | 22 | 22 | |||
| 4 | 25 | 16 | ||||
| 5 | 10 | 19 | ||||
Typisch für die Legierungen im Bereich der vorliegenden Erfindung
sind die Beispiele 1 und 2 der obigen Tabelle I. Es wurde gefunden, daß diese und ihre Begleitformen in dem Bereich der
vorliegenden Erfindung in der Lage waren, bei Temperaturen
unterhalb etwa 126O°C (230O0P) als Hartlotlegierungen verwendet zu werden. '
unterhalb etwa 126O°C (230O0P) als Hartlotlegierungen verwendet zu werden. '
Es wurde erkannt, daß die Verwendung von einer Hartlotlegierung, wie sie in den Beispielen 3 bis 5 der Tabelle I gezeigt
wird, zur Verbindung von Bauteilen aus TD-Nickel-Chromlegierung
zu einer ernsthaften bevorzugten inneren Oxidation an der Grenzfläche der Verbindung, beispielsweise nachdem sie bei
etwa 9ß2°C (l800°P) zu 1JOO Stunden lang der Luft ausgesetzt
wurde, führte. Eine gleiche Prüfung der Legierung nach der
vorliegenden Erfindung, wie sie beispielsweise durch die Beispiele 1 und 2 dargestellt wird, hat gezeigt, daß das Auftreten einer solchen inneren Oxidation vermieden wird. Im allgemeinen verbessert die Legierung nach der vorliegenden Erfindung die Oxidationsbeständigkeit einer solchen Hartlotverbindung und hemmt die Agglomeration von ThoriumdioxLd in dem Dereich von etwa 982 - 12O5°C (l8üü - 22000P).
etwa 9ß2°C (l800°P) zu 1JOO Stunden lang der Luft ausgesetzt
wurde, führte. Eine gleiche Prüfung der Legierung nach der
vorliegenden Erfindung, wie sie beispielsweise durch die Beispiele 1 und 2 dargestellt wird, hat gezeigt, daß das Auftreten einer solchen inneren Oxidation vermieden wird. Im allgemeinen verbessert die Legierung nach der vorliegenden Erfindung die Oxidationsbeständigkeit einer solchen Hartlotverbindung und hemmt die Agglomeration von ThoriumdioxLd in dem Dereich von etwa 982 - 12O5°C (l8üü - 22000P).
0 Π 9 B 3 () / 1 0 ß 0
Die Prüfung der Legierung nach der vorliegenden Erfindung
schloß die Prüfung von hartverlöteten überlappten Schubproben aus 1,50 mm (0,060 Zoll) starkem TD-Ni-20 Jf-Cr-Ma-
etwa terial ein. Die Überlappung betrug/O,3 mm (0,012 Zoll) mit
einem Spalt von etwa 0,13 mm (0,005 Zoll). Die Tabelle II
zeigt typische erhaltene Daten.
| > - - | etwa | -(lbs) | 982°C | (18000F) | (ksi) | Bruchspannung | |
| (493) | angezeigte | (7,6) | Grundmetalls | ||||
| Bruchlast | (420) | Schubfestigkeit | (6,8) | kg/cm* | |||
| spie | 1 kg - | (359) | ρ kg/cm |
(5,2) | 1216 | ||
| 1 | 224 | 534 | 984 | ||||
| 2 | 191 | 478 | 851 - | ||||
| 3 | 163 | 365 | - (ksi) | ||||
| (17,3) | |||||||
| (14,0) | |||||||
| ■ (12,1) |
In der obigen Tabelle bezeichnet der Ausdruck "ksi" tausend
Pfund pro Quadratzoll. Wie aus den Daten ersichtlich, ist
die Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung, dargestellt durch das Beispiel 1, bedeutend besser als die Legierungen
nach Beispiel 3 und 4. Im Beispiel 3 ist zu beachten:, daß
Silizium, obwohl, es normalerweise wegen seiner Wirkung auf
den Schmelzpunkt beigefügt wird, in der besonderen Kombination der Legierung; nach der vorliegenden Erfindung e.ine
bedeutungsvolle Auswirkung auf die Festigkeit hat. Bezüglich
des Beispiels 4 erhöht die geringere Menge Silizium, zusammen mit mehr als dem dreifachen Gehalt der Kombination
Mo und W in Gew.# in Abwesenheit von Eisen, nicht nur den
Schmelzpunkt der Legierung sondern führt auch zu einer· hartgelöteten Verbindung, die bedeutend schwächer ist als die,
welche sich durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Le
gierung ergibt.
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BAD
Claims (3)
1. Hartlotlegierung (brazing alloy) auf Nickelbasis,
dadurch gekennzeichnet ., daß sie im wesentlichen aus 6 - 11 Gew.% Si, 18 - 22 Gew.% Cr,
8-11 Gew.?* Mo, 19 - 22 Gew. % Pe und dem Rest im wesentlichen
Ni und beiläufige Verunreinigungen einschließlich eines Maximalgehaltes von 2 % Co besteht und B und
Pd im wsentliehen nicht vorhanden sind.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie 6 - 7 Gew. % Si,
8 - 10 Gew.% Mo und 20 - 22 Gew.% Cr enthält.
3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß. sie 9-11 Gew.% Si, 8-9 Gew.? Mo und 19 - 22 Gew.% Cr enthält.
009836/1069
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US78860169A | 1969-01-02 | 1969-01-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (5)
| Country | Link |
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| BE (1) | BE739693A (de) |
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| FR (1) | FR2027629A1 (de) |
| GB (1) | GB1239352A (de) |
Families Citing this family (3)
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1969
- 1969-01-02 US US788601A patent/US3542543A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1969-10-02 FR FR6933682A patent/FR2027629A1/fr not_active Withdrawn
Also Published As
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| FR2027629A1 (de) | 1970-10-02 |
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| GB1239352A (de) | 1971-07-14 |
| BE739693A (de) | 1970-03-16 |
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