DE19623943A1 - gamma-gehärtete einkristalline Turbinenschaufellegierung für mit Wasserstoff betriebene Triebwerkssysteme - Google Patents
gamma-gehärtete einkristalline Turbinenschaufellegierung für mit Wasserstoff betriebene TriebwerkssystemeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine γ′′-gehärtete Legierung
auf Nickelbasis mit verbessertem Widerstand gegenüber
Wasserstoffversprödung und ein Verfahren zur Herstellung einer
derartigen Legierung.
Ausscheidungsgehärtete (durch γ′ und/oder γ′′-Härten)
Legierungen auf Nickelbasis sind in vielen Luftfahrtanwendungen,
wie Gasturbinenanwendungen mit hohen Belastungen und hohen
Temperaturen, die Materialien der Wahl gewesen. Bei
Turbinenschaufelanwendungen werden γ′-Legierungen in
einkristalliner Form gegossen. Die US-Patente Nr. 4,116,723 für
Gell et al., 4,209,348 für Duhl et al., 4,643,782 für Harris et
al., 4,677,035 für Fiedler et al., 4,802,934 für Ohno et al.,
4,885,216 für Naik, 4,888,069 für Duhl et al., 4,908,183 für Chin
et al., 5.077,141 für Naik et al., 5,100,484 für Wukusick et al.
und 5,154,884 für Wukusick et al. und die veröffentlichte
Europäische Patentanmeldung Nr. 150,917 für Schweizer beschreiben
einige der einkristallinen Legierungen auf Nickelbasis, die für
Gasturbinen-Triebwerkskomponenten und ihre Herstellung verwendet
wurden.
Superlegierungen auf Nickelbasis sind auch die Materialien der
Wahl für Turbopumpen von mit flüssigem Wasserstoff angetriebenen
Raketentriebwerken. Sie werden extensiv in derzeitigen Versionen
des Haupttriebwerks des Space Shuttle der NASA verwendet. Bei der
Verwendung in dieser Umgebung treffen die Legierungen auf
Nickelbasis auf Wasserstoffversprödung.
Grundsätzliche Aspekte der Legierungsstruktur spielen eine
wichtige Rolle, wenn Mechanismen der Wasserstoffversprödung
betrachtet werden. Gegossene γ′-gehärtete Legierungen, wie
einkristalline PWA 1480 und gleichachsige MAR-M-247 werden für
Anwendungen in heilen Abschnitten von Turbopumpen verwendet, wo
die Temperaturen sich 900°C nähern. Formlinge aus säulenartigem
Korn, welche gerichtet verfestigt wurden, sind für
Turbinenschaufeln bevorzugt und ausschließlich vom γ′-Typ.
Gleichachsige Formlinge, wieder vom γ′-Typ werden bei
Drehschaufelanwendungen verwendet. Das γ′-härtende Präzipitat ist
bei diesen Liegerungen aus legiertem Ni₃Al mit L1₂-Ordnung
zusammengesetzt. Es nimmt eine quaderförmige Morphologie an, die
in der γ-Matrix geordnet ist. Die Kubuskanten verlaufen parallel
mit den <001<-Richtungen.
γ′-ausscheidungsgehärtete Legierungen, wie INCO 718, finden
Verwendung in vielen strukturellen Anwendungen, wie Pumpengehäusen
und Flanschen. Ihre Betriebstemperatur ist allgemein auf 650°C
beschränkt. Sie werden ausschließlich in gleichachsiger Form
verwendet, geschmiedet oder gegossen. Das primäre
Härtungspräzipitat in diesen Legierungen ist γ′′, (geordnetes
Ni₃Cb) und nimmt eine linsenförmige Morphologie an. γ′′-
Ausscheidungen zeigen sowohl atomare (DO₂₂) und geometrische
Ordnung, übereinstimmend mit den <001<-Richtungen. Sie sind viel
feiner als solche in den nur gegossenen γ′-gehärteten
Legierungen und von einem geringeren Volumenanteil.
Viele Turbopumpenkomponenten sind während des Betriebs gasförmigem
Wasserstoff unter hohem Druck ausgesetzt und die mechanischen
Eigenschaften von fast allen der eingesetzten Materialien werden
dadurch wesentlich herabgesetzt. Die Auswirkungen von Wasserstoff
auf die Ermüdungs- und Bruchcharakteristika von Superlegierungen
auf Nickelbasis sind Gegenstand intensiver Forschung gewesen. Die
Mechanismen der Wasserstoffzersetzung variieren, abhängig von u. a.
der Legierungsklasse (γ′ oder γ′′), Gußform (gleichachsig,
säulenförmige Körnung oder einkristallin) und der in Frage
stehenden besonderen mechanischen Eigenschaft. Häufig ist die
Zersetzung das Ergebnis eines mikroskopischen Übergangsbruchs, der
aus durch Wasserstoff induzierten Veränderungen der
Fehlordnungsmobilität resultiert.
Es wurden Wasserstoffmechanismen in verschiedenen gegossenen γ′-
und γ′′-gehärteten Legierungen untersucht. Eine diese
Untersuchungen konzentrierte sich auf zwei gleichachsige
Legierungen, PWA 1489 (eine γ′-Legierung) und PWA 1490 (eine
γ′′-Legierung). Proben mit geringer Zyklusermüdung und
Ermüdungsbruchwachstum, die in Umgebungen mit hohen
Wasserstoffdrucken getestet werden, wurden mit Probenbrüchen, die
an Luft erzeugt wurden, verglichen. In Wasserstoff zeigte die
γ′-gehärtete gleichachsige Legierung PWA 1489, eine durch
isostatisches Heißpressen mikrogegossene Version der MAR-M-247,
intergranulare Brüche und isolierte Bereiche von γ-, γ′-
Dekohesion an den Ermüdungsursprüngen. Dieser Bruchmodus
(Dekohesion) ist mit einer großen Zunahme des
Ermüdungsbruchswachstums in einkristallinen und Turbinenschaufel-
Legierungen säulenartiger Körnung verbunden, wenn sie in
Wasserstoff untersucht werden.
Die Dekohesion ist als submikroskopische (111) Fraktur bewiesen,
die auf die Phase der γ-Matrix beschränkt ist. Das Ergebnis ist
eine Trennung an der γ-, γ′-Grenzfläche. Der normale an Luft
beobachtete Bruchmodus ist der des Abscherens von γ′-
Ausscheidungen auf (111)-Ebenen. Die γ′′-Legierung, PWA 1490,
die in den Untersuchungen verwendet wurde, erfuhr auch den
Übergang zu intergranularen Brüchen bei der Gegenwart von
Wasserstoff, zeigte aber keine Tendenz zu fehlerhaftem Verhalten
durch Matrix-/Ausscheidungs-Dekohesion. Die Ergebnisse der Studie
zeigten, daß γ′′-gehärtete Legierungen eine innere Immunität
gegenüber durch Wasserstoff induzierte Matrix-/Ausscheidungs-
Dekohesion besitzen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Legierung auf
Nickelbasis mit verbessertem Widerstand gegenüber
Wasserstoffversprödung bereitzustellen.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Legierung auf Nickelbasis wie oben mit der Verwendbarkeit bei
Turbopumpenanwendungen in Raketentriebwerken bereitzustellen.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Bildung einer Legierung auf Nickelbasis mit verbessertem
Widerstand gegenüber Wasserstoffversprödung breitzustellen.
Die vorstehenden Aufgaben werden durch die neue erfindungsgemäße
Legierung auf Nickelbasis und dem Verfahren zur Bildung derselben
gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Legierung auf Nickelbasis mit
verbessertem Widerstand gegenüber Wasserstoffversprödung eine
γ′′-gehärtete einkristalline Legierung auf Nickelbasis, die von
ungefähr 11 bis 13 Gew.-% Chrom, von ungefähr 17 bis 19 Gew.-%
Eisen, von ungefähr 2,8 bis 3,3 Gew.-% Molybdän, von ungefähr 1,75
bis ungefähr 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr 5,75 bis ungefähr
6,25 Gew.-% Columbium und Tantal, von ungefähr 0,40 bis 0,80 Gew.
% Aluminium, von ungefähr 0,02 bis ungefähr 0,06 Gew.-%
Kohlenstoff und als Rest hauptsächlich Nickel enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die γ′′-gehärtete
Legierung auf Nickelbasis im wesentlichen aus von ungefähr 0,02
bis ungefähr 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, bis zu ungefähr 0,35 Gew.-%
Mangan, bis zu ungefähr 0,15 Gew.-% Silicium, bis zu ungefähr
0,015 Gew.-% Phosphor, bis zu ungefähr 0,005 Gew.-% Schwefel, von
ungefähr 11 bis 13 Gew.-% Chrom, von ungefähr 17 bis 19 Gew.-%
Eisen, bis zu ungefähr 1,0 Gew.-% Cobalt, von ungefähr 2,80 bis
3,30 Gew.-% Molybdän, von ungefähr 5,75 bis 6,25 Gew.-% Columbium
und Tantal, von ungefähr 1,75 bis 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr
0,4 bis 0,8 Gew.-% Aluminium, bis zu ungefähr 0,005 Gew.-% Bor,
bis zu ungefähr 0,10 Gew.-% Kupfer, bis zu ungefähr 0,03 Gew.-%
Zirkon, bis zu ungefähr 5 ppm Blei, bis zu ungefähr 0,3 ppm
Wismuth, bis zu ungefähr 3 ppm Selen, bis zu ungefähr 30 ppm
Sauerstoff, bis zu ungefähr 100 ppm Stickstoff und dem Rest im
wesentlichen Nickel.
Die erfindungsgemäße γ′′-gehärtete Legierung auf Nickelbasis
kann durch Bereitstellen einer Legierung auf Nickelbasis, wie
oben, in geschmolzener Form, Gießen der Legierung auf Nickelbasis
in einkristalliner Form und anschließendem Unterwerfen unter eine
Zweischrittwärmebehandlung hergestellt werden. Während eines
ersten Schrittes der Wärmebehandlung wird die gegossene Legierung
bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 1200°C bis 1250°C,
bevorzugt von ungefähr 1215°C bis ungefähr 1235°C, für eine
Zeitdauer im Bereich von 3,75 bis 4,25 Stunden homogenisiert.
Danach wird die homogenisierte, gegossene Legierung auf
Raumtemperatur gekühlt und einer zweiten Ausscheidungshärtungs-
Wärmebehandlung unterworfen. Die Ausscheidunghärtungs-
Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr
750°C bis 800°C, bevorzugt von ungefähr 750°C bis ungefähr 770°C,
für eine Dauer im Bereich von ungefähr 7,75 bis ungefähr 8,25
Stunden durchgeführt.
Andere Einzelheiten, Aufgaben und Vorteile der erfindungsgemäßen
γ′′-gehärteten Legierung auf Nickelbasis und dem Verfahren zu
deren Herstellung sind in der folgenden ausführlichen Beschreibung
dargestellt.
Wie bereits zuvor erörtert, betrifft die vorliegende Erfindung
eine γ′′-gehärtete Legierung auf Nickelbasis mit verbessertem
Widerstand gegenüber Wasserstoffversprödung. Die verbesserte
Legierung auf Nickelbasis enthält erfindungsgemäß von ungefähr 11
bis 13 Gew.-% Chrom, von ungefähr 17 bis 19 Gew.-% Eisen, von
ungefähr 2,8 bis ungefähr 3,3 Gew.-% Molybdän, von ungefähr 1,75
bis ungefähr 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr 5,75 bis 6,25 Gew.-%
Columbium und Tantal, von ungefähr 0,02 bis 0,06 Gew.-%
Kohlenstoff, von ungefähr 0,40 bis 0,80 Gew.-% Aluminium und als
Rest hauptsächlich Nickel. In einer bevorzugten Ausführungsform
besteht die erfindungsgemäße Legierung auf Nickelbasis im
wesentlichen aus von ungefähr 0,02 bis ungefähr 0,06 Gew.-%
Kohlenstoff, bis zu ungefähr 0,35 Gew.-% Mangan, bis zu ungefähr
0,15 Gew.-% Silicium, bis zu ungefähr 0,015 Gew.-% Phosphor, bis
zu ungefähr 0,005 Gew.-% Schwefel, von ungefähr 11 bis 13 Gew.-%
Chrom, von ungefähr 17 bis 19 Gew.-% Eisen, bis zu ungefähr 1,0
Gew.-% Cobalt, von ungefähr 2,8 bis 3,3 Gew.-% Molybdän, von
ungefähr 5,75 bis 6,25 Gew.-% Columbium und Tantal, von ungefähr
1,75 bis 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr 0,4 bis 0,8 Gew.-%
Aluminium, bis zu ungefähr 0,005 Gew.-% Bor, bis zu ungefähr 0,1
Gew.-% Kupfer, bis zu ungefähr 0,03 Gew.-% Zirkon, bis zu ungefähr
5 ppm Blei, bis zu ungefähr 0,3 ppm Wismuth, bis zu ungefähr 3 ppm
Selen, bis zu ungefähr 30 ppm Sauerstoff, bis zu ungefähr 100 ppm
Stickstoff und dem Rest im wesentlichen Nickel.
Die erfindungsgemäße Legierung auf Nickelbasis muß als Einkristall
gegossen werden, um so den gewünschten Widerstand gegenüber
Wasserstoffversprödung zu erzielen. Die Bildung der Legierung in
einkristalliner Form ist ein kritischer Aspekt der vorliegenden
Erfindung, aber das Verfahren der Einkristallbildung ist nicht
wichtig. Ein Verfahren, das verwendet werden kann, ist im US-Patent
No. 3,494, 709 beschrieben, dessen Offenbarungsgehalt durch
Bezugnahme in diese Offenbarung eingeschlossen wird. Ein weiteres
Verfahren, das verwendet werden kann, besteht aus dem Gießen von
überhitztem Metall in eine keramische Form unter
Hochvakuumbedingungen und Abziehen der Hitze aus dem unteren
Bereich der Form, die sich auf einem wassergekühlten Kupferkühler
befindet. Kornkeime bilden sich an der Kühleroberfläche und
wachsen auf säulenartige Weise parallel zu einem unidirektionalen
Temperaturgradienten. An dem wassergekühlten Kupferkühler werden
viele Kornkeime mit im wesentlichen zufälligen Orientierungen
gebildet. Die Wachstumsgeschwindigkeit in <001<-Richtung ist
jedoch höher als andere. Beim Fortschreiten der Verfestigung
treten die Körner in einen helixförmigen Einkristallselektor ein.
Nach einem oder zwei Windungen der Helix überlebt nur ein Kristall
und dieses Korn füllt die gesamte Kavität der Form.
Nach dem Gießen wird das Material einer Homogensierungsbehandlung
unterworfen. Die Homogenisierungsbehandlung wird bei einer
Temperatur in dem Bereich von ungefähr 1200°C bis ungefähr 1250°C,
bevorzugt von ungefähr 1215°C bis ungefähr 1235°C, für eine Zeit
im Bereich von ungefähr 3,75 bis ungefähr 4,25 Stunden
durchgeführt. Die Homogenisierungsbehandlung kann unter Verwendung
irgendeiner geeigneten Wärmebehandlungsvorrichtung aus dem Stand
der Technik und unter Verwendung jeglicher geeigneter
Schutzatmosphäre durchgeführt werden. Während dieser
Homogenisierungsbehandlung werden alle während der Verfestigung
ausgeschiedenen Phasen in Lösung gebracht.
Nach der Homogenisierung wird das Material auf Raumtemperatur
gekühlt. Dies kann durch Gebläsekühlung erfolgen. Danach wird das
Material einer Ausscheidungshärtungsbehandlung unterworfen. Die
Ausscheidungshärtungsbehandlung wird bei einer Temperatur in dem
Bereich von ungefähr 750°C bis ungefähr 800°C, bevorzugt von
ungefähr 750°C bis ungefähr 770°C, für eine Zeit in dem Bereich
von ungefähr 7,75 Stunden bis ungefähr 8,25 Stunden durchgeführt.
Die Ausscheidungshärtungsbehandlung kann unter Verwendung
irgendeiner geeigneten Wärmebehandlungsvorrichtung aus dem Stand
der Technik und unter Verwendung jeglicher Schutzgasatmosphäre
durchgeführt werden. Diese Behandlung dient zur Ausscheidung eines
hohen Volumenanteils feiner γ′′-Präzipitate.
Ein Verfahren um die Anfälligkeit eines bestimmten Materials für
die Wasserstoffzersetzung gegenüber der eines anderen Materials
auszudrücken, ist die Bestimmung des Wasserstoffs zu Sauerstoff-
Solls für jedes Material für einige mechanische Eigenschaften, von
denen bekannt ist, daß sie herabgesetzt werden, wenn sie
Wasserstoff ausgesetzt sind. Zur Demonstration der durch die
erfindungsgemäße Legierung auf Nickelbasis erzielten
Verbesserungen wurde das folgende Beispiel durchgeführt.
Eine Form von Teststangen einer Legierung auf Nickelbasis mit
einer Nominalzusammensetzung von 12 Gew.-% Chrom, 18 Gew.-% Eisen,
2,0 Gew.-% Titan, 0,60 Gew.-% Aluminim, 3,05 Gew.-% Molybdän, 6,0
Gew.-% Columbium und Tantal, 0,04 Gew.-% Kohlenstoff und dem Rest
Nickel wurde in einkristalliner Form hergestellt. Die Stangen
waren 0,5 cm im Durchmesser und ungefähr 10 cm lang. Das Material
wurde bei 1225°C für vier Stunden homogenisiert, gefolgt von
einer Gebläsekühlung bis auf Raumtemperatur. Danach wurde eine
Ausscheidungsbehandlung bei 760°C für acht Stunden durchgeführt.
Gekerbte Untersuchungsproben mit niedrigem Ermüdungszyklus wurden
aus den gegossenen Stangen hergestellt. Tests für niedrige
Ermüdungszyklen wurden bei 26°C mit einem Spannungsverhältnis von
0,05 bei 0,17 Hz durchgeführt. Zylindrische, kalibriert gekerbte
Proben mit niedrigem Ermüdungszyklus wurden bei einer
Nettoabschnittsspannung von 620,5 MPa an der Luft und 34,5 MPa in
gasförmigem Wasserstoff getestet. Die Ermüdungslebenszeit (Zyklen
bis zum Ausfall) wurde in Luft und Wasserstoff bestimmt und das
Verhältnis von Ermüdungslebensdauer der Luft zu Wasserstoff wurde
bestimmt.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigten, daß die
einkristallinen Legierungen auf Nickelbasis, die gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, keinen Wasserstoff
induzierten Übergang im Bruchmodus zeigten. Der mikroskopische
Bruchmodus in beiden, Luft und Wasserstoff, verlief
kristallographisch entlang oktraedrischer (111)-Ebenen.
Weiterhin war die Lebensdauer der einkristallinen Legierung auf
Nickelbasis mit niedrigen Ermüdungszyklen, die gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, in Wasserstoff größer
als die von PWA 1480, einer γ′-gehärteten Turbinenschaufel-
Legierung, die in fortschrittlichen Turbopumpenentwicklungen im
Haupttriebwerk des NASA Space Shuttle verwendet wird. In
Wasserstoff und dem Verhältnis von Luft zu Wasserstoff-Lebenslänge
wurde es nur als 5× herausgefunden, welches signifikant niedriger
war als das 100fache Verhältnis, welches für PWA 1480 beobachtet
wurde.
Aus diesem Test ist offensichtlich, daß die γ′′-gehärteten
einkristallinen Legierungen auf Nickelbasis, die gemäß der
vorliegenden Erfindung gebildet wurden, zur Herstellung von
Komponenten für Wasserstoff angetriebene Raketentriebwerke, wie
Turbopumpen, verwendet werden kann.
Es ist offensichtlich, daß eine erfindungsgemäß γ′′-gehärtete
einkristalline Turbinenschaufel-Legierung für mit Wasserstoff
angetriebene Antriebssysteme bereitgestellt wird, die die zuvor
dargelegten Aufgaben, Mittel und Vorteile vollständig erfüllt.
Obwohl die Erfindung in Kombination mit einer besonderen
Ausführungsform beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß
viele Alternativen, Modifikationen und Variationen für den
Fachmann im Lichte der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich
sind. Dementsprechend sind alle derartigen Alternativen,
Modifikationen und Veränderungen als in den Rahmen der beigefügten
Ansprüche fallend anzusehen.
Claims (13)
1. Legierung auf Nickelbasis mit einem verbesserten Widerstand
gegen Wasserstoffversprödung, wobei die Legierung von
ungefähr 11 bis 13 Gew.-% Chrom enthält, von ungefähr 17 bis
19 Gew.-% Eisen, von 2,8 bis 3,3 Gew.-% Molybdän, von
ungefähr 1,75 bis 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr 5,75 bis
6,25 Gew.-% Columbium und Tantal, von ungefähr 0,4 bis 0,8
Gew.-% Aluminium, von ungefähr 0,02 bis 0,06 Gew.-%
Kohlenstoff und dem Rest hauptsächlich Nickel, wobei die
Legierung in einkristalliner Form gegossen ist.
2. Legierung nach Anspruch 1,
wobei die Legierung γ′′-gehärtet ist.
3. Legierung nach Anspruch 1,
die weiterhin bis zu ungefähr 0,35 Gew.-% Mangan enthält, bis
zu ungefähr 0,15 Gew.-% Silicium, bis zu 0,015 Gew.-%
Phosphor, bis zu ungefähr 0,005 Gew.-% Schwefel, bis zu
ungefähr 1,0 Gew.-% Cobalt, bis zu ungefähr 0,005 Gew.-% Bor,
bis zu ungefähr 0,10 Gew.-% Kupfer, bis zu ungefähr 0,03
Gew.-% Zirkon, bis zu ungefähr 5 ppm Blei, bis zu ungefähr
0,3 ppm Wismuth, bis zu ungefähr 3 ppm Selen, bis zu ungefähr
30 ppm Sauerstoff und bis zu ungefähr 100 ppm Stickstoff.
4. Legierung nach Anspruch 1,
die homogenisiert und ausscheidungsgehärtet ist.
5. Formgegenstand, der zur Verwendung in Raketen-
Turbopumpenanwendungen, wobei der Formgegenstand eine γ′′-
gehärtete Legierung auf Nickelbasis in einkristalliner Form
umfaßt mit einer Zusammensetzung, die im wesentlichen aus von
ungefähr 0,02 bis 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, von ungefähr 11
bis 13 Gew.-% Chrom, von ungefähr 17 bis 19 Gew.-% Eisen, von
ungefähr 2,80 bis 3,30 Gew.-% Molybdän, von ungefähr 5,75 bis
ungefähr 6,25 Gew.-% Columbium und Tantal, von ungefähr 1,75
bis 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr 0,4 bis 0,8 Gew.-%
Aluminium und dem Rest im wesentlichen Nickel besteht.
6. Verfahren zur Herstellung einer Legierung auf Nickelbasis mit
einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber
Wasserstoffversprödung, wobei das Verfahren folgende Schritte
aufweist:
Bereitstellen einer γ′′-gehärteten Legierung auf Nickelbasis mit einer Zusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus von ungefähr 0,02 bis 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, von ungefähr 11 bis 13 Gew.-% Chrom, von ungefähr 17 bis 19 Gew.-% Eisen, von ungefähr 2,80 bis 3,30 Gew.-% Molybdän, von ungefähr 5,75 bis ungefähr 6,25 Gew.-% Columbium und Tantal, von ungefähr 1,75 bis 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr 0,4 bis 0,8 Gew.-% Aluminium und dem Rest im wesentlichen Nickel;
Gießen der Legierung auf Nickelbasis in einkristalliner Form; und
Wärmebehandeln der Legierung auf Nickelbasis.
Bereitstellen einer γ′′-gehärteten Legierung auf Nickelbasis mit einer Zusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus von ungefähr 0,02 bis 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, von ungefähr 11 bis 13 Gew.-% Chrom, von ungefähr 17 bis 19 Gew.-% Eisen, von ungefähr 2,80 bis 3,30 Gew.-% Molybdän, von ungefähr 5,75 bis ungefähr 6,25 Gew.-% Columbium und Tantal, von ungefähr 1,75 bis 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr 0,4 bis 0,8 Gew.-% Aluminium und dem Rest im wesentlichen Nickel;
Gießen der Legierung auf Nickelbasis in einkristalliner Form; und
Wärmebehandeln der Legierung auf Nickelbasis.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
ferner folgende Schritte aufweisend:
Wärmebehandlung der Legierung auf Nickelbasis einschließlich Homogenisieren der Legierung bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 1200°C bis ungefähr 1250°C für eine Dauer im Bereich von ungefähr 3,75 bis ungefähr 4,25 Stunden;
danach Kühlen der homogenisierten Legierung auf Nickelbasis auf Raumtemperatur.
Wärmebehandlung der Legierung auf Nickelbasis einschließlich Homogenisieren der Legierung bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 1200°C bis ungefähr 1250°C für eine Dauer im Bereich von ungefähr 3,75 bis ungefähr 4,25 Stunden;
danach Kühlen der homogenisierten Legierung auf Nickelbasis auf Raumtemperatur.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7,
bei dem der Schritt der Homogenisierungsschritt bei einer
Temperatur in dem Bereich von ungefähr 1215°C bis ungefähr
1235°C durchgeführt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7,
bei dem der Wärmebehandlungsschritt weiter das Heizen der
homogenisierten Legierung auf Nickelbasis auf eine Temperatur
im Bereich von ungefähr 750°C bis ungefähr 800°C für eine
Zeitdauer im Bereich von ungefähr 7,75 bis 8,25 Stunden
umfaßt, um die Legierung einer Ausscheidungshärtung zu
unterziehen.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
bei dem der Schritt des Erwärmens der homogenisierten
Legierung auf Nickelbasis bei einer Temperatur im Bereich von
ungefähr 750°C bis ungefähr 770°C durchgeführt wird.
11. Ein wärmebehandelter Gegenstand mit verbessertem Widerstand
gegenüber Wasserstoffversprödung, wobei der Gegenstand eine
Legierung auf Nickelbasis enthält, die im wesentlichen aus
von ungefähr 0,02 bis 0,06 Gew.-% Kohlenstoff, von ungefähr
11 bis 13 Gew.-% Chrom, von ungefähr 17 bis 19 Gew.-% Eisen,
von ungefähr 2,80 bis 3,30 Gew.-% Molybdän, von ungefähr 5,75
bis ungefähr 6,25 Gew.-% Columbium und Tantal, von ungefähr
1,75 bis 2,25 Gew.-% Titan, von ungefähr 0,4 bis 0,8 Gew.-%
Aluminium und dem Rest im wesentlichen Nickel in
einkristalliner Form besteht.
12. Der wärmebehandelte Gegenstand nach Anspruch 11,
wobei die Legierung auf Nickelbasis homogenisiert ist und
γ′′-ausscheidungsgehärtet ist.
13. Legierung auf Nickelbasis mit verbessertem Widerstand
gegenüber Wasserstoffversprödung, enthaltend eine Legierung
auf Nickelbasis, die γ′′-gehärtet ist und einkristalliner
Form vorliegt.
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