DE2025833A1

DE2025833A1 - Bindemittelpulver zum Verbinden mehre rer Teile aus einer Legierung auf Eisen , Kobalt , Nickelbasis und seine Verwendung Ausscheidung aus 2016137

Info

Publication number: DE2025833A1
Application number: DE19702025833
Authority: DE
Inventors: George Sidney Yount Reed Ervin Berry Thomas Frederic Barker James Francis Cincinnati Ohio Hoppin (V St A )
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-07-11
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1971-01-14
Also published as: BE748730A; DE2016137A1; US3632319A; GB1302160A; CH528327A; FR2056157A5; DE2025833C3; JPS496470B1; DE2025833B2; SE375714B; GB1299983A; DE2016137C2

Description

Bindemittelpulver zum Verbinden mehrerer Teile aus einer Legierung auf Eisen-, Kobalt-, Nickelbasis und seine Verwendung

Die Entwicklung bekannter HartlotIegierungen für Kochleistungslegierungen (Superlegierungen), wie solchen auf der Basis von Nickel, Kobalt.oder Eisen, basierte bisher auf relativ einfachen ternären oder quaternären Legierungen relativ nahe oder bei einem eutektlschen Punkt. Hierdurch wurden relativ niedrig schmelzende Legierungen geschaffen, wie sie für das Hartlöten von Bauelementen aus Hochleistungslegierungen gebraucht werden. Außerdem wurden durch derart einfache Systeme Schwierigkeiten vermieden, die bei der Herstellung relativ reaktiver, komplexer Legierungspulver und beim Hartlöten mit derartigen Pulvern in

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üblichen Ofenatmosphären auftraten. Im Ergebnis waren Legierungen zum Hartlöten, wie diejenigen für Hochleistungslegierungen auf der Basis von Nickel, einfache Legierungen mit geringer Festigkeit.

Weil die Verbindungsstelle zwischen zwei miteinander verbundenen Teilen aus Hochleistungslegierungen im allgemeinen die schwächste Stelle des Bauteils darstellt, ergab sich aus der Entwicklung von verbesserten Vorrichtungen für die Energiegewinnung, zum Beispiel von Turbinenmaschinen, wie Strahltriebwerken, ein Bedarf zur Verbesserung der Festigkeit solcher Verbindungsstellen. Die Herstellung von Schweißverbindungen in üblicher Weise unterlag starken Einschränkungen, da während des Schweißens oder bei der anschließenden Hitzebehandlung Risse auftreten können.

In den letzten Jahren wurde über bedeutende Leistungen beim Vakuumheißdruckdiffusionsverbinden im festen Zustand von Hochlelstungslegierungen, wie solchen auf der Basis von Nickel, berichtet. Obwohl es einige Verbesserungen beim Verbinden von im wesentlichen nicht unter Verschmelzung schweißbaren Hochleistungslegierungen gab, treten dabei bestimmte, im Verfahren selbst liegende Schwierigkeiten auf, die dessen Anwendbarkelt auf eine Vielzahl von geformten Gegenständen beschränken. Beispielsweise sind bei der zum Verbinden angewendeten Temperatur ■relativ hohe Drücke bei den Vorrichtungen erforderlich. So sind Mindestdrücke von etwa l4i kg/cm² (2000 psi) bei 1204⁰C (2HOO⁰F) anscheinend typisch für dieses Verfahren. Ein derartiges Verfahren verbietet die Verwendung bei relativ zerbrechlichen Teilen. Außerdem wird an der Verbindungsstelle der verbundenen Teile eine Kerbe gebildet, die zu einer Festigkeitsverminderung, wie der Ermüdungsfestigkeit bei hoher Beanspruchungsfolge, führen kann. Die zur Vorbereitung der Oberfläche bei gewöhnlichen VakuumdruckdlffusIonsverblndungsverfahren erforderlichen Ar- ' beitBBchritte sind äußerst kritisch und bei der Produktion schwer aufrecht zu erhalten. Da ganz allgemein ein Zwischenmaterial fehjfc, ist es äußerst kritisch, die Toleranzen der

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aufelnandergepaßten Teile sehr eng zu halten, was eine sehr enge Verbindungsstelle ergibt.. Beim derzeitigen Entwicklungsstand liegt die Toleranzgrenze für Abweichungen beim Aufelnanderpassen im gewöhnlichen Vakuumheißdruckdlffusionsverbindungsverfahren bei maximal etwa 0,025 nun (0,001 inch). Eine derartige Toleranz ist nur aufwendig zu erreichen und bei der Produktion beizubehalten.

Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zum Verbinden von Hochleistungslegierungsteilen, wobei die Verbindungsstelle bessere Festlgkelteeigensehaften besitzt und leichter herzustellen let.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verblndungspulvers zur Verwendung bei dem Verbindungaver fahren, wobei eine solche verbesserte Verbindungsstelle geschaffen wird.

Das Verfahren zum Verbinden mehrerer Hochleistunrslegierungsteile auf der Grundlage von Είεβη-, Kobalt- oder Nickellerierungenist erfindungsgemii& dadurch gekennzeichnet, daß man.

a) ein Verbindungsmaterial, das an die Zusammensetzung der Hochlelstungslegierungsteile angepaßt ist, eine Liquidustemperatur hat, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der die Legierungstelle zu schmelzen beginnen, und die Elemente Bor, Silicium, Mangan, Niob oder Tantal oder Geroische dieser Elemente in Mengen über 1 Gew.Jt bis zu 15 Gew.%„ bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, enthält,

b) zwischen zu verbindende angrenzende und fluchtende Flächen der ,Hpcl-aeistungslegierungßteile, deren Verbindungsspalt höchstens 0,51 mm (0,02 inch) breit ist, einbringt,

c) um den Verbindungstell Hochvakuum anlegt,

d) den Verbindungsteil ein erstee Mal bei einem solchen Vakuum auf eine Temperatur von 1065,6 bis 1232,2⁰C (1550 bis 225O°P) so lange erhitzt, daß das Verbindungsraaterial wenigstens teil-

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welse schmilzt, wobei Jedoch die Temperatur unterhalb der Temperatur liegt» bei der die HochleietungBlegierungsteile ?u schmelzen beginnen, und

e) den Verbindungstell durch ein zweites Erhitzen unter nichtoxydierenden Bedingungen bei einer Temperatur unterhalb der beim ersten Erhitzen angewendeten Temperatur unter Diffusionswechselwirkung zwischen den HochleiBtuncslegierungsteileri und dem Verbindungsmaterial homogenisiert.

Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung, Zeichnungen und Beispiele, die nicht als Beschränkung aufzufassen sind, näher erläutert.

In den beigefügten Zeichnungen ist

Fig. 1 eine graphische Vergleichsdarstellung der Zerreißfestigkeit durch Beanspruchung bei in üblicher Welse hartgelöteten Verbindungen gegenüber dieser Festigkeit bei einer erfindungsgemäß hergestellten Verbindung, wobei in beiden Fällen Qußtelle verwendet wurden,

Fig. 2 eine graphische Verglelchsdarstellung der Zerreißfestigkeit gemäß Fig. 1, wobei jedoch geschmiedete Teile verbunden sind,

Fig. 3 eine isometrische Ansicht einer Turbinenschaufel, wobei ein Flügelkörper mit einem Basisteil verbunden ist,

Fig. k ein isometrischer Teilschnitt eines mit einem Flügel versehenen Rotorteile einer Oasturbine mit einem Flügelkörper, der über einen Fuß mit einem Rad verbunden ist,

Fig. 5 «ine graphische Vergleichsdaretellung von erfindungßgemäß hergestellten und von IuS üblichen Diffusions··»

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Verbindungaverfahren in festen Zustand hergestellten doppelt überlappenden Verbindungen.

Durch die Erfindung werden die Vorzöge der Technologie des üblichen HaitLötens und des Druclfdiffusionsverblndungsverfahrens im festen Zustand kombiniert, wobei der hohe Druck und die engen Toleranzerfordernisse des Diffusionsverbindungsverfahrenβ vermieden werden. Im Ergebnis wird ein Verfahren erhalten, das die Leichtigkeit der Herstellung von Hartlötverbindungen mit den Festigkeiten der Verbindungsstellen kombiniert, die Im allgemeinen größer sind als diejenigen, die beim Verbinden im festen Zustand erhalten werden. Trotede« unterscheidet sich das Verfahren erheblich vom Diffusionsverbindungsverfahren im festen Zustand dadurch, daß die zwischen den zu verbindenden Teilen herrschenden hohen Drücke vermieden werden und ein einzigartiges zwlsohengeschaltetes Bindemittelpulver verwendet wird. Es wird nur ein geringer Druck zum Einrichten der Verbindungsstelle von beispielsweise etwas über 0,07 kg/cm² (Q psi) benötigt, damit ein· starke Verbindung gemäß der Erfindung in einem Hochvakuum von etwa 10""* mm Hg oder darunter während der Einleitung des Verbindene bewirkt wird. Außerdem kann das erfindungsgeaiße Verfahren nachfolgende Wärmebehandlungsstufen umfassen, damit maximale mechanisch· Eigenschaften bei der Verbindungsstelle entwikkelt werden. Es sind Jedoch keine engen Toleranzwerte erforderlich.

Die Entwicklung des komplexen Bindemittelpulvere für hohe Festigkeiten gemäß der Erfindung erlaubt die Kombination der Technologien des üblichen Hartlötens und der Diffusionsverbindung im festen Zustand zur Erzielung einer Verbindung bei Hochleistungslegierungen verbesserter Festigkeit. Die verschiedenen Anwendungen der Erfindung werden im Folgenden Im Zusammenhang mit Hoohlelstungslegierungen auf der Basis von Nickel beschrieben, weil sie hler eine erhebliche größere

Bedeutung und einen breiteren Anwendungsbereich für energie-

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erzeugende Vorrichtungen, die bei hohen Temperaturen arbeiten, wie Gasturbinen, besitzen, fUr die die Erfindung beeonderu brauchbar 1st. Es 1st Jedoch für den Metallurgen erkennbar, daß die Erfindung auch auf andere Hochtemperatur-Hochlei-8tung8legierunr>en, wie solchen auf der Basis von Elsen oder Kobalt, angewendet werden kann.

Typische Hochleistungelegierungen auf der Basis von Nickel, die erfindungsgemäß verbunden werden können, sind In der folgenden Tabelle I angegeben. Alle Legierungen gemäß Tabelle I -werden gegenwärtig für Strahltriebwerke hergestellt oder entwickelt.

Tabelle I

Qew.f, Rest Nl und Zufallsverunreinigungen einschließlich bis zu 0,5 Oew.S Sl und Mn

Element Legierung A SP. D IE Ü ä

0,07 0,17 0,09 0,06 0,15 0,05 0,06 15 14 19 1* 14 19 12

15 9,5 11 15 8 12

C	0,18
Cr	9,5
Co	15
Mo	3
H
V	1
Al	5,5
Tl	4,2
B	0,015
Ta
Nb
Zr
Fe
4-	Oesant Nb/Ta

4	,2	4	10	,015	♦7	6	,8	3,5	3	7
		4			,2	3	,5	3,5		2
4	,3	3	1			3	,015	3.5	0,5	5
3	,4	5	3			2		2,5	1	3
O	,015	0			0		0,01		0,2
							3,5	5*	0,8
				0,05
					18

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Die Legierungen gemäß Tabelle I sind typisch für solche, deren Zusammensetzung im brauchbaren Bereich von etwa 0,02 - 0,3 % C; 8 - 25 % Cr; 5 - 20 % Co;2 * 12 % Mo; 0,3 - 7 * Al; 0,5 - 6 % Ti; bis 5 1 W; bis 2 ί Vj bis 6 * Nb und/oder Ta; bis 0,2 % Zr; bis 0,1 % B; bis 25 $ Pe; Rest Nickel und Zufallsverunreinigungen (In Gew.S) liegt. Wie später näher erläutert, ergibt eine Legierung mit Bestandteilen in einem derartigen Mengenbereich mit einem Zusatz von mehr als 1 % bis zu 15 *, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, eines schmelzpunktBenkenden Elements aus der Gruppe B, Si, Mn, Nb, Ta und deren Ocmiβehe das durch Altern härtbare Binderaittelpulver auf Wickelbasis gemäß der Erfindung.

Nach dem erfindunp.sgemäßen Verfahren wird ein Bindemittelpulver zwischen einander gegenüberliegende, ausgerichtete Flächen, die miteinander verbunden werden sollen, unter einem minimalen oder gar keinem Druck aufgebracht. Die erfolgreiche Durchführung des Verfahrens und die resultierende Festigkeit der Verbindung und die Duktilität hängen von den Eigenschaften, des Bindemittelpulvers ab. Dementsprechend wird erfindunrsgemäß ein Bindemittelpulver verwendet, das die Eigenschaft hat, zwischen den zu verbindenden Teilen eine verbesserte Verbindung zu schaffen, deren Zerelßfestigkeit bei Belastung mehrfach größer ist als Übliche hartgelötete Verbindungen. wobei Jedoch deren Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur liegt, bei der die Hochleistungslegierungen der zu verbindenden Teile zu schmelzen beginnen. Grundsätzlich wird dae Bindemittelpulver, das erfindungsgemäßverwendet wird, mit diesen Eigenschaften durch die Auswahl einer Zusammensetzung versehen, die durch Einschluß"von festigkeitsverbessernden Elementen, wie Ti, Al, Mo oder W und dergleichen an die Eigenschaften der zu verbindenden Legierungen angepaßt wird, wozu eine wesentliche, aber ^ kritische Menge eines schmelzpunktsenkenden Elements zugesetzt y wird. Das Bindemittelpulver kann somit in der ersten Stufe des * erfindungsgeraäßen Verfahrens, die dem Hartlöten ähnelt, be-L reite bei einer Temperatur wirksam werden, die unterhalb der

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m" - ■

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Temperatur liegt, bei der die mechanischen Eigenschaften der zu verbindenden Teile aus den Hochleietungslegierungen nachteilig beeinflußt werden. Da außerdem festigkeitserhöhende Elemente, die durch Ausfällung wirken, wie Al und Ti, und solche, die in Lösung wirken, wie Mo oder W, oder beide, mitver·?· wendet werden, ist die erhaltene Verbindungsstelle im Gegen-satz EU üblicherweise hergestellten Verbindungen alterungsfähig, wobei die Alterung oder Festigkeitserhöhung gleichzeitig auch bei der Legierung der miteinander verbundenen Teile erfolgen kann.

Das Bindemittelpulver unterscheidet sich hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften von der Grund-Hochleistungslep.ierung , an die es hauptsächlich hinsichtlich der Duktilität angepaßt 1st. Weil es schmelzpunktsenkende Mittel enthält, wird das Bindemittelpulver selbst spröde. Obwohl diese Eigenschaft dazu beiträgt, daß das Bindemittel in Pulverform gewonnen werden kann, verhindert sie die Verwendung der Legierung des Pulvers als Bauelement selbst. Wenn Jedoch ein derartiges sprödes Bindemittelpulver zur Verbindung der HochlelBtungslegierungstelle verwendet wird, hat die erhaltene Verbindung, wie gefunden wurde, eine ausreichend® Duktilität für den vorgesehenen Zweck.

Eb wurden im Verlaufe ausgedehnter Untersuchungen viele Binde» mittelpulver verschiedener Zusammensetzung hergestellt, geprüft und mit Hartlotlegierungen verglichen, die gegenwärtig zur Verbindung von Hochleletungslegierungstelleft auf Micke1-baeis verwendet werden. In den folgenden Tabellen IX₈ UI₀ IV und V sind die
angegeben, die geprüft

punktbereich;; Wie bereits

verwendete Binderaittelpwl

den Teilen aus dien Hosts 1@isfeEagag©3Lg;gS.Q5Pii3iag@S2i mafs@p&S>& _ΰ al® hunden werden «©Ilen«, S©eäfc bm£Qhm Qi@fe <3}io' ^afellesa entsprectenie ZmBMmQmQQ&swmQ

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belle I und geben lediglich die nominalen Gewicht sprossentwerte des schmelzpunktsenkenden Elemente bzw. der Elemente wieder.

Die Legierungen der Bindemittelpulver wurden durch Schmelzen der Elemente In einer Inerten Atmosphäre (Argon) unter Verwendung üblicher Gas-Wolfrara-Llchtbogenvorrichtungen hergestellt. Nach der Herstellung wurde jede Legierung mechanisch eu Pulver zerkleinert.

	•	Tabelle II	Si-Zusatz (Gew.*)	Mittel	(2125)	*1218,I¹**	* (2225)
		2		(2100)	1181,8	(2165)
Binde mittel- EU 1 ve r	Silicium als schmelzpunktsenkendes	4,3		(2000)	1136,1.	(2075)
1	Grund- legle- runsr	8	Schmelzbereich Solldus Liquidus ⁰C (⁰F) ⁰C (⁰F)	(2120)	1187,8	(2170)
2	B	4,5	1163,8	(2035)	1163,8	(2125)
3	B	5,5	1118,9	(2010)	1148,9	(2100)
i,	B	6,5	1093,3		1136,1	(2075)
5	C	7,5	1160	(2120)	1187,8	(2170)
6	C	5	1112,8
7	C		1115,6
8	C
A	1160
* Aus Tabelle I
Liquidus nahe	bei Obergrenze

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Tabelle III Bop als schmelspunktsenkendes Mittel

Bindemittel· pulver

Orundlegie· rung

C C C C

B-Zusatz Schmelzbereich

(Oew.jf) Solldus Liquidus _ ⁰C (⁰F) ⁰C (⁰P)

1,4 1163,8 (2125) *12l8,4* (<2225)

1,7 1163,8 (2125) 1204,4 (2200)

3 ^1163,8 12125) 1190,6 (2175)

4 ^1136,1 «2075) 1176,7 (2150)

3 1121,1 (2050) 1190,6 (2175)

Liquidus nahe bei Obergrenze

Obwohl Silicium oder Bor als schmelzpunktsenkende Elemente bevorzugt sind, können bei den erfindungsgemäß verwendeten Bindemittelpulvern auch andere derartige Elemente oder deren Kombination^verwendet werden, wie die folgende Tabelle IV zeigt.

Tabelle IV Schmelzpunktsenkende Elemente und Kombinationen

Bindemittel pulver"

Grund·* legierung^

C C C C C C B

Mittelzusatz (Gew.I) Schmelzbereich Solidüi ' Liquidus oq (*?) °CV?)

1,8 Si; 0,4b 1163,8 (2125)1204,4 (2200)

15

10 1107,2 (2025) 1148,9 >1218,4 (>2225)

Si; 2B

Sij 2 Mn SijlO Mn <1148,9 (<2100) 1176,7 Sij 5 Nb 1176,7 (2150) 119O_g6

Nb Nb

++Liquidus zu hoch Liquidus nah· bei Obergrras« 1168,H (2135) Ü73.9 <U9O_$6 «2175)1218,^

(2100) (>225O)

C215O) (2175)

■(2145) " Γ2225)

Es sind eine Reihe von Elementen dafür bekannt, daß sie den Schmelzpunkt von Nickel oder Nickellegierungen senken. Wie sich aus der folgenaen Tabelle V ergibt, sina merkliche Mengen von zwei solchen'Elementen, nämlich Aluminium una/oder Titan» bei 'bestimmten Legierungsbauteilen gemäß aer Erfindung nicht wirk- ' £.aia. Außeraem ist Nb allein in einer foenge bis zu etwa 5 Gewvi nicht ausreichend als schmelzpunktsenkenaes Mittel für aie relativ niedrig schmelzenaen Hochleistungsleglerungen wirksam.

Tabelle V
Unwirksame schmelzpunktsenkende Mittel

Binae- Gruna- Mittelzusatz Schmelzbereich ₊ mittel- leir,ie- (Gew.*) Solidus Liquidus pulver rung , ⁰C (⁰F) ⁰C (³F)

21 C H-Al,4 Ti 1218,4 (2225) ■*· 1232,2 (>22t>0)

22 C 6 Al, 6 Ti 1218,4 (2225) >1232,2 (^225O) ?3 C 8 Al, 8 Ti > 12l8,4(>2225) >1232,2 (>225O)

2.4 ■' A 8 Ti 1204,4 (2200) >1232,2 (λ2250) 2b B 5 Nb >1218,4(>2225) >1232,2 (>2250) Alle Liquldus-Temperaturen zu hoch

Eine aer Eigenschaften des Dinüemittelpulvers gemäß aer Erflnuung ist aie, daß das Pulver eine Liquidusteraperatur hut, die unterhalb der Temperatur liegt, bei aer die zu verblnaenaen Legierungsbauteile zu schmelzen beginnen und durch die die Legieruncsbauteile hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften nachteilig beeinflußt werden würden. Die Erfindung wird insbesondere im Zusammenhang mit Hochleistungslegierungen auf Nickelbasls beschrieben, von denen einige typische in Tabelle I angeführt sind. Da solche Hochleistungslegierungen auf iiickelodsis einer Wärmebehandlung unterhalb der Temperatur unterworfen werden, bei der 3ie zu schmelzen beginnen, und zwar unterhalb etwa 1232,2°c (2250°F>, ist eine derartige Temperaturgrenze wichtig zur Definition der vorliegenaen Erfindung mit Bezug auf Hochleistungslegierungen auf Nickelbasis.

Bindemittelpulver, wie diejenigen der Nummern i, 9 una 20, die die schmelzpunktsenkenden Elemente Silicium, Bor und Niob einzeln enthalten, sind so definiert, daß ihre Liquiaustem-

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peraturen nahe an der Obergrenze des erfinaungsgernäß verwendeten Bereichs liegen. Wenn daher Silicium als einziges schmelzpunktsenkendes Mittel ausgewählt wird, sollte die Mungo wenigstens etwa 2 Gew.% betrafen. Die entsprechenden Mengen liegen bei Bor über etwa 1 Gew.% und bei Nb bei wenigsten« etwa 10 Gew.?. Wie sich Jedoch aus Tabelle IV ergibt, können geringere Mengen solcher schmelzpunktsenkenden Elemente in Kombination verwendet weraen. Das erfindungsgemäß verwendete tfinaemittelpulver wurde daher der irt definiert, daß die Menge an schmelzpunktsenkenden Elementen insgesamt mehr als 1 Gew.% bis zu 15 Gew.* beträgt, sofern die Liquidustemperatur dea Pulvers bei der Verwendung bei Hochleistungslegierungen auf Niekelbasis weniger als etwa 1232,2°C beträgt.

Die gleiche Menge eines schnielzpunktsenkenden Elements bei einem an eine Art eines Legierungsbauteils angepaßten Pulvers, z. B. gemäß Tabelle I, kann wirksam sein und innerhalb des erfindungsgemiißen Bereichs liegen, wie er durch die Liquidustemperatur begrenzt ist. Wenn das gleiche schmelzpunktsenkenae Element in einem Pulver verwendet wird, aas an eine anaere Hochleistungslegierung angepaßt ist, könnte dessen .X4.quio.us~ temperatur zu hoch und außerhalb des erfinüungsgemäföen Bereichs liegen. Das Binaemittelpulver gemäß der Erfindung muß daher nicht nur durch die Zusammensetzung, sonaern auch aureh aie flchmelzeigenschaften definiert werden.

Wie bereits erwähnt, sind erfindungsgemäß bevorzugte schinelzpunktsenkende Elemente Si und B allein oder in Kombination oder zusammen mit anderen Elementen. Besonders bevorzugt sind aie Bindemittelpulver Nr. *J gemäß Tabelle II und Nr. 9 und 10 nemäß Tabelle III, wobei die bevorzugte Zusammensetzung des Binaemittelpulvers im folgenden Bereich liegt; 0_si - ο_ΰ2 % Ci 12 - 15 t Gr; 6 - 12 % Co; 3 - 5 % Mo; 2 - H % AIj k - β % Ti?

3 - 5 % W; OjOl - 0,05 % Zt\ i_P5 " 10 % Element© öep Gruppe B₃ Si, Mn, Nb₉ Ta und deren Geraisohe₉ Rest Micke1 und zufällig© Verunreinigungen (in ßeii.g)_o Innerhalb dieses Üe^eielis beträgt ale Menge Βοσ% wenn dieses aiasg©wählt lsfc_s 1₉5 *- 2₂5 6©w_o^ una

- 13 die Menge Silicium, wenn dieses ausgewählt ist, 4 - 6 Gew.i.

In den folgenden Tabellen VI, VII, VIII und IX sind Vergleichswerte für die Festigkeit von Stoßverbindungen, die erfindungsgemäß und durch Hartlöten unter Verwendung gegenwärtig verwendeter Hartlote hergestellt sind, angegeben. Die bekannten Legierungen sind durch die Nummer 8l mit der Zusammensetzung 19 Gew.2 Cr und IO Gew.% Si, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen, und durch die Nummer 50 mit der Zusammensetzung 20,5 Gew.Z Cr, 8,5 Gew.JC Mo, 10 Gew.* Si, 20,5 Gew.* Fe, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen, bezeichnet.

Bei der Herstellung der Proben, deren Wert in den folgenden Tabellen wiedergegeben sind, wurde das Bindemittelpulver in einer Aufschlämmung mit Hilfe eines Hilfsstoffs, wie einem Acrylsäureharz in Toluol, der ohne Rückstand beim Erhitzen zersetzt, hergestellt. Der Spalt zwischen den beiden verbundenen Bauteilen betrug etwa 0,025 mm (0,001 inch). Die Bauteile wurden praktisch ohne Druckanwendung festgehalten und ausgerichtet. Alle Probestücke einschließlich der mit den bekannten Hartlotlegierungen als Bindemittel verbundenen

Probestücke wurden erfindungsgemäß hergestellt. Hierbei wurde bei einer ersten Temperatur bei oder ooerhalb der Liquidustemperatur des Bindemittelpulvers, aberuiter der Temperatur, die die Eigenschaften der zu verbindenden Bauteile nachteilig beeinflussen würde, eine Verbindung vorgenommen. Anschließend wurde durch eine Wärmebehandlung bei einer zweiten Temperatur homogenisiert, die niedriger als die erste Temperatur lag. Schließlich wurde gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer dritten Temperatur gealtert, aie allgemein niedriger als die zweite und immer niedriger als die erste Temperatur lag. Dieses erfindungsgemäße Vorgehen wird nachfolgend in Einzelheiten näher erläutert.

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- in -

Tabelle VI

Zerreißfestigkeit bei Verbindungen von Gußbauteilen aus Legierung A

Test: 815,5°C (150O⁰F) bei 38ΊΟ Kg/cm² (55000 psi)

Bei	Bindemittel	Lebens	R.A.*	Bruch
spiel	pulver	dauer (h)	%	dehnung %
1	81	20	0,6	1,0
2	50	13	0,8	0,1
3	4	131	1,2	1,1
4	10	539	3,0	6,7
5	10	138	0,9	1,7
6	9	179	0,η

Flächenverminderung

Die Probestücke, aeren Werte in Tabelle IV wiedergegeben sina, stellten Stäbe von 9,5 mm Durchmesser una 50,8 ipm Länge aar, ale in der Mitte eine Querverbindung hatten. Das Verbinden wurde im Vakuum 30 Minuten bei 1218,4°C (2225°F) bei allen Proben vorgenommen, ausgenommen beim Pulver Nx*. 9, das 5 Minuten bei aieser Temperatur abgebunden wurde. Bei den Hartlotlegierungen 50 und 81 wurde das Homogenisieren und Altern bei folgenden Temperaturen una Zeiten vorgenommen: 1O65,6°C (195O°F)/15 h, 1O93,3°C (2000°F)/16 h, 843,3°C (1550⁰P)/16 h,,DIe mit aen Pulvern 4,9 und 10 im Bereich der Erfindung verbundenen Proben wurden bei folgenden Temperaturen und Zeiten homogenisiert una gealtert: ll48,9°C (21OO°F)/l6 h, 843,3°C (155O°F)/l6 h.

Der erhebliche Anstieg der Zerreißfestigkeit unter Belastung, der erfindungsgemäß erreicht wird, ergibt sich leicht aus den Werten aer Tabelle VI. Diese Zerreißfestigkeitseigenschaften, die Insbesondere durch die Verwendung aea Bindemittelpulvers 10 erzielt werden, können die Festigkeit der verbundenen Bau-

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elemente erreichen und In manchen Fällen 8οgar mit diesen zusammenfallen. Dies ergibt sich noch klarer aus Piß. 1, in der Zerreißfestigkeitswerte bei Beansprucnung in der bekannten una weit verbreiteten Form der Larsen-Miller-Parameter sowie bei den Lebensaauerwerten nach 50 Stunden bei verschiedenen Temperaturen aargestellt sind. Ee ist bemerkenswert, wie nane uie Festigkeit von Verbindungen, aie mit dem tilnaemittelpulver. '! una insbesondere mit dem Bindemittelpulver 10 verbunden ulna, an uie Festigkeit aes Gußstücks aus aer Grunalegierung A herankommt. Typisch für die erheblich geringere Festigkeit von hartgelöteten Verbindungen, wie sie gegenwärtig hergestellt weraen, verglichen mit aer Festigkeit aer Grundlegierung, slna uie in Fig. 1 dargestellten Werte für ein Gußstück aus der Legierung A, die mit aer Legierung 81 hartgelötet ist.

Die Verblnaungsstellen bei Teilen aus der gegossenen Legierung C wurden nach aem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung von Probeteilen der Größe 6,3 mm χ 12,6 mm χ 51 mm hergestellt, wobei eine Längsverbindung über einen Spalt von 0,025 mm geschaffen wurde. Das Verbinden wurde bei ll62,8°C (2225°P) 5 Minuten lang durchgeführt. Die Homogenisierung und aas Altern wuraen bei im8,9°C (2100⁰F) 16 Stunden lang bzw. bei 843,3⁰C (1550⁰F) 16 Stunden lang durchgeführt. Aus den Werten der folgenaen Tabelle VII ergeben eich Zerreißfestiekeltüwerte unter belastung, aeren Verbesserung in aer gleichen Grüüenoranung liegt wie aies aus Tabelle VI ersichtlich ist.

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BADORiGlNAL

Tabelle VII

Zerreißfestigkeit bei Verbindungen von Gußbau» teilen aus Legierung C

	Bindemittel pulver	Test: 815,5 G (IJ 3840 kg/em*	jOO°P) bei
Bei spiel	J» 9 IO	Lebens» dauer (h)	Bruch dehnung % _
7 θ 9	98 117 238	O 1,5 1,3*

Es wurde eine weitere Reihe von Festigkeitsversuchen an Schmieaetellverbindunpjen aus der Legierung B durchgeführt. Die verbundenen Probestücke hatten ale gleiche Größe und Form wie diejenigen, mit aene.n die Werte von Tabelle VI erhalten worden waren. Das Verbinaungsverfahren entsprach aem erfinaungs* gemäßen Verfahren,, wobei das Verbinden bei 1190,6⁰C (2175°P) 5 Minuten lang durchgeführt wurde. Die mit dem Bindemittel» pulver 10 verbundene Probe wurae bei 1148₉9°C (2100⁰F) 16 Stunden homogenisiert und bei M3_S3°C (155O⁰P) i6 Stunden lang gealtert. Das unter.Verwendung der Legierung 8i verbundene Probestück wurae bei 1065,6°C (1950⁰F) 16 Stunden- homogenisiert una bei 843,3⁰C (155C°F) l6 Sfcunaen gealtert» Die Zerreißfestigkeit und Zugfestigkeitseigensctoftea sind In aez» folgenden Tabelle VIII gegenübergestellt ο

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-I₇-Tabelle VIII

Festigkeit von Verbindungen, Schmiedestücke aus Legierung B

Eigenschaften bei 8l5 ,5°C

Bei- Bindemittel- Zerreiß- Zugfestig- 0,2 Streck- Bruchspiel pulver festigkeit keit _? grenze dehnung

bei 3160 (kg/cnr) (kg/cm2) %

kg/cm²

Lebensdauer

10 10 kj6 8U6O 75OO 9

11 81 + 252O - 0,5

Versagen bei Belastung

Die Tatsache, daß die Festigkeit von Verbindungen von Probestücken, die erfinaungsgemäß hergestellt waren, an aie Festigkeit aer GrunaIegierung heranreicht, ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die Darstellung derjenigen von Fig. 1 entspricht. Es ist auch hier festzustellen, daß die Zerreißfestigkeit bei Belastung der erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen an diejenige der geschmiedeten Legierung B herankommt. Die überaus starke Verbesserung gegenüber Verbindungen unter Verwendunc der bekannten Legierung 81 geht deutlich aus Fig. 2 hervor.

Es wurden weitere Versuchsreihen durchgeführt, um die Möglichkeit zu zeigen, daß erfindungsgemäß zwei verschiedene Legierungen miteinander verbunden werden können. Typische Festigkeit swerte sind in der folgenden Tabelle IX für erfinaungsgemäß miteinander verbundene Gußteile aus der Legierung A mit warmverformten Teilen aus der Legierung D angegeben, Bröße und Form der Probestücke sowie die Bedingungen beim Homogenisieren und Altern waren die gleichen, wie sie bei den Probestücken angewendet wurden, mit denen die Werte der Tabelle VlI erhalten worden waren. Das Verbinden wurde 5 Minuten bei

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1162,8°C (2225°F) bei einem Spalt von 0,025 nun (0,001 Inch) durchgeführt.

Tabelle IX

Festigkeit von Verbindungen zwischen GuS-tellen aus Legierung A und warmverformten Teilen aus Legierung D

Eigenschaften bei 6*18 ,9⁰C(12OQ⁰F)

keit bei 6228

kg/cm² (90 ksi)

Bei- Bindemittel- Eebens- Bruch- Zugfestig- 0,2 % Bruchspiel pulver dauer dehnung keit Streck- dehnung

~ grenze (h) (%) (kg/ci/) (kg/cm²) (%)

12 4 1152 1,2 8O5O 673O 3,0

(115 ksl) (96 ksi)

13 9 1226 2,8 8120 6730 5,0

(116 ksi) (96 ksi)

Die Eigenschaften b ei 648,9⁰C gemäß Tabelle IX zeigen erneut die ungewöhnliche Festigkeit und Duktilität der Verbindung, die erfindungsgemäß hergestellt wurde. Wie vorher erwähnt, ergaben sich die in den vorstehenden Tabellen wiedergegebenen Werte aus Proben, bei denen ein Versagen im Versuch eher an der Verbindungsstelle als an dem Metall der verbundenen Stücke auftrat. Die Werte geben daher die Festigkeit an der Verbindungsstelle wieder.

Typische weitere Beispiele für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Verbinden von Teilen aus unterschiedlichen Legierungen und unter verschiedenen Bedingungen sind in der folgenden Tabelle X wiedergegeben. Die bei verschiedenen Temperaturen, und unter verschiedenen Belastungsbedingungen erhaltenen Werte zeigen wieder, daß die mechanischen Eigenschaften der Verbindungsstelle etwa 80 bis 100 % der Festigkeit des Grundmetalls oder der verbundenen Teile erreiche».

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- 19 Tabelle X

Festigkeit von Verbindungen

Bei spiel	Lefeie- rungs- teile	Spalt (mm)	Test- temp.	Beanspru chung (kg/cm²)	Lebens dauer Ch)	Flächen vermin derung (*)	Bruch dehnung
14	C an C	0,025	81S₁	3870	238	1,4	1,3
15	C an C	0,051	815,	3870	496	7,5	3,4
16	C an D	0,101	648,	6228	387	6,0	4,4
17	C an F	0,101	648_:	8400	349	5,0	.2,8
►5
► 5
,9
,9

Die Proben, an denen xile Werte der Tabelle X gemessen wurden, wurden alle bei 1148,9⁰C (2100°F) 16 Stunden homogenisiert una bei 843,3⁰C (155O°F) 16 Stunden gealtert, außer bei Beispiel 17, wobei die Wärmebehandlung wie folgt vorgenommen wurde: 1O93,3°C (2OOO°F)/16 h; 898,9°C (iö5O°F)/4 h; 1O93,3°C (2000°P)/l h; 732,2°C (135O°F)/64 hi Die Teile aus der Legierung C waren Gußteile, während die Teile aus den Legierungen D und F warraverformt waren. Das Bindemittelpulver 10 wurde in allen Fällen bei einer Verbindungstemperatur von 12l8,4°c (2225°F) 5 blB 15 Hinuten angewendet. Zusätzlich wurde die Oberfläche der Probestücke in einer Stärke von etwa 0,0076 mm (0,0003 inch) mit Nickel plattiert als Vorbereitung zum Verbinden Über den angegebenen Spalt.

Wie bereits erwähnt, kombiniert das erflndunssgemäSe Verfahren die Hartlöttechnik mit der Diffusionsverbindungstechnik im festen Zustand. Die Kombination der Verfahrensaehrltte unter bestimmten, kritischen Bedingungen macht die Anwendung vor. Druck überflüssig, ausgenommen der «ur Ausrichtung und.Gegenüberstellung der entsprechender, zu verbindenden-Flächen-ausreichenden Drücke. Bein üblichen Diffusionsverb&ßOsn Im festen Zustand sind erhebliche Drücke, 2. B. wenigstens etwa T kj/cca². (100 psi), erforderlich. Bei der Durchführung -des erflnaungsge» .mäßen Verbindungsverfahrens kann das Verbinden bei Drücken weit

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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Flächen der Teile, aie miteinander verbunden werden sollen, einander gegenübergestellt und fluchtend ausgerichtet, wobei ein Spalt frei bleibt, der das als Zwischenschicht verwendete Binaemittelpulver enthält. Das Bindemittelpulver kann in Form einer Aufschlämmung oder in anderer geeigneter Form vorliegen, damit es festgehalten oder an Ort und Stelle gehalten WiPd₉ bis das eigentliche Verbinden durchgeführt wird»

Wie bereits erwähnt und wie es bei den Beispielen„ aie aen Werten der Tabellen zugrunde liegen, der Fall war, ist praktisch kein Druck zwischen aen su verbindenden Tc ilen während der Durchführung des erfdndungsgemäße» Verfahrens erforderlich.,, Dieses Merkmal unterscheidet das erfindun^sgemäße Verfahren von dem üblichen Diffusionsverbindungsverfahren im festen Zustand und ergibt eine Festigkeit aer Verbindungsstellen, die Ranz erheblich besser ist als aie Festigkeit von Verbindungen,, die durch Anwendung von mehreren 100 atm unter den gleichen Bedingungen von Temperatur und Vakuum, aber ohne Gegenwart eines Bindemittelpulvers hergestellt worden sina.

Ein wesentliches Merkmal das erfindungsgeir.äßen Verfahrens besteht darin, daß die Stufe des Verbinaens unter Hochvakuum durchgeführt.wird, z„ B. von nicht mehr als etwa 10 mm Hg₀ Bei aer Verwendung eines ©rfindungsgemäßen Binaeraitfeelpulvers liegt öle eigentliche Verbindungtemperatur» auefo al© e^ste Temperatur bezeichnet* Im Bereich ^ron 1O65_S6 bis 1232_s2°0 {1950 öls 2250 B') ο Die VsrbIsmimgsfcempeffafcttX⁰ wirä örafees² ä©x° Temperatur erhalten_d öl® einen naehtelli^en Einfluß auf öle mechanischen Eigensehaffeeim der su verbindenden Baiife©il<s feat_a sowie unterhalb de? Temperatur _p bei öei= die Legierung ö Bauteile zn setaeIssr bep,innt,o

/Ml

-2-ί-

Nach dem Verbinden im Hochvakuum wird die Verbindungsstelle unter nichtoxydierenden Bedingungen, vorzugsweise unter vermindertem Druck, ausreichend lange homogenisiert, daß eine weitere Verbindung durch Diffusion zwischen den Bauteilen und dem Blnaemittelpulver stattfindet. Die Homogenisierung wird bei einer Temperatur durchgeführt, die hier als zweite Temperatur bezeichnet wird und unterhalb der ersten Temperatur liegt, bei der das eigentliche Verbinden erfolgt. Gemäß den in den vorstehenden Tabellen wiedergegebenen Versuchen liegt diese Temperatur bei den untersuchten Pulvern und Legierungen im Bereich von etwa 871,1 bis 1118,9⁰C (l6OO bis 21O0°F).

Obwohl die erfindungsgemäß hergestellte Verbindungsstelle stark und duktil ist, kann sie weiter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgrund der Zusammensetzung verfestigt weraen. Diese Verfestigung wird durch Altern bei einer dritten Temperatur durchgeführt, die unterhalb der ersten Temperatur liegt und gewöhnlich, ausgenommen einige besondere Legierungen, auch unterhalb der zweiten Temperatur. Wie im Zusammenhang mit den aufgeführten Beispielen angegeben ist, liegt die dritte Temperatur oder Alterungstemperatur im Bereich von etwa 704,4 bis 1093,3⁰C (I3OO bis 2000⁰P).

Die Erfindung kann unter Verwendung von Verbindungsspalten bis zu etwa 0,51 mra (0,02 inch) durchgeführt werden. Es ist Jedoch bevorzugt, daß der Spalt im Bereich von etwa 0,025 bis 0,127 mm (0,001 bis 0,005 inch) gehalten wird. Wie sich aus aen obigen Werten ergibt, können die Festigkeiten von Verbindungen über solche Spalte nahe an diejenigen der Basismetalle der verbunae-» nen Teile herankommen.

Mlkrophotographische und chemische Analysen der erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen haben gezeigt, aaß eine beeinflußte Zone an Jeder Seite des ursprünglichen Spalts von bis su etwa 0,127 mm (0,005 inch),im allgemeinen nicht mehr als etwa 0,051 mm (0,02 inch) an jeder Seite, vorliegt. Die ge-

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samte Verbindungsstelle bei einem erfindungsgemäß hergestellten Gegenstand würde einschließlich des ursprünglichen Spaltes bis zu etwa 0,76 mm (0,03 Inch) und vorzugsweise nur bis zu etwa 0,25 mm (0,01 Inch) betragen. Innerhalb dieser Verbindungsstelle existiert, wie gefunden wurde, eine Phase, aie sich von den Phasen der verbundenen Teile unterscheidet und an solchen Elementen angereichert ist, die als Mittel zur Senkung der Schmelztemperatur zugesetzt worden sind. Beispielsweise zeigt sich die Gegenwart von Borgehalten durch die typische Phase der "chinesischen Schriftzeichen" an und die Gegenwart von Silicium ist durch blockartige Silicide gekennzeichnet. Die Konzentrationen sind im Zentralgebiet der Verbindungsstelle stärker und nehmen ab, wenn eine Diffusion aufgetreten iet.

Erfinaungsgemäß werden nicht nur Verbinaungsstellen mit erheblich verbesserten Festigkeitseigenschaften gegenüber solchen, die in üblicher Weise durch Hartlöten oder gewöhnliches DIffueionsverbinden im festen Zustand erreichbar sind, erhalten, sondern die Erfindung erlaubt auch die Verbindung von Teilen, die durch andere Verfahren nur sehr schwer ausreichend verbunden werden können. Es ist beispielsweise sehr schwierig, durch gewöhnliche Diffusionsverbindungsverfahren im festen Zustand oder durch Schweißverschmelzung zwei Teile aus der Legierung C gemäß Tabelle I erfiigreich zu verbinden. Wie sich aus den Werten aer Tabelle X ergibt, können nach dem erflndungegemäßen Verfahren Festigkeiten von Stoffverbindungen erhalten werden, die an die Festigkeit der Legierung der Teile selbst herankommen. Derart verbesserte Festigkeitseigenschaften resultieren wenigstens teilweise daraus, daß die Kerbbildung an der Kante der durch Diffusion im festen Zustand verbundenen Verbindungsstellen fortfällt. Dadurch, daß der Verbindungspalt auf etwa 0,127 mm (0,005 inch) oder darunter gehalten wird,, wird die Erzielung hoher Festigkeitswerte unterstützt.

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Weitere Untersuchungen an überlappten Verbindungen, insbesondere bei verbundenen Teilen mit mehreren überlappenden Verbindungsstellen, zeigten erheblich bessere Festigkeitseigenschuften, die erfindungsgemöß erreicht werden. Beispiele solcher überlappter Verbindungen, in diesem Fall doppelt überlappte Verbindungen, sind in den Flg. 3 und k dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine Schaufel einer Turbine, wie sie gewöhnxich in einein Gasturbinenantrieb verwendet wird, mit einem Flügel 10 und einer Basis 14. Flügel und Basis sind an der überlappenden Verbindungestelle 1*1 verbunden, die hier als doppelt überlappte Verbindung bezeichnet wird. Ein solcher Verbundkörper kann gegebenenfalls entweder zur Gewichtsverminderung oder zur Schaffung eines Flüssigkeltsdurchgangs einen hohlen Teil l6 zwischen dem Flügel 10 und der Basis 12 besitzen. Ein Flüssigkeit säur chgang 16 kann mit ein oder mehreren Kanälen oaer Kammern 18 für ein Kühlmittel für die Flügel in Verbindung stehen. Wenn dies für eine größere Festigkeit erwünscht ist, kann Jedoch der Durchgang 16 fortgelassen werden und eine weitere Verbindungsstelle, in diesem Fall eine Stoßverbindung, zwischen dem Flügel 10 und der Basis 12 zusätzlich zu aen überlappenden Verbindungsstellen Ik vorgesehen werden^Falls erwünscnt Kann oer Flügel aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, die an einer längslaufenden oder radial verlaufenden Verbindungsstelle verbunden sind, damit beispielsweise die Flügel an der einen Kante andere Eigenschaften haben wie an der anderen Kante.

Eine Kombination zwischen einer doppelt überlappeaaen Verbindungsstelle und einer Stoßverbindung 1st in Fig. k dargestellt, wobei 3chematisch ein mit einer Schaufel versehener Rotor der Art dargestellt 1st, wie er gewöhnlich in einem Gasturbinenantrieb verwendet wird. Die bei 20 dargestellte Schaufel besteht aus dem Flügelblatt 22 und einem Fuß 2*1. Der Fuß 2A ist mit dem Rad 26 am Badkranz 27 durch eine doppelt I&erlappen&e Verbindungestelle und eine Stoßverbindung verbunden.

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Die Gegenstände gemäß den Flg. 3 und Ί stellen allgemein Flügel, Flügelräder und Räder als Beispiele νοκ zwei miteinander verbundenen Bauteilen dar, Jedoch können Gegenstände auch einzeln oder In Kombination durch Verbinden verschiedener Teilkombinationen hergestellt werden. Beispielsweise kann der Flügel an den Fuß gebunden werden und der FuE kannfesitweder an den Radkranz oder an eine Baal® geblanden werden« E® kann erwünscht sein, daß der Flügel aus eiweiß gegossenen Material besteht, während der Fuß aus" einer As»t von. wawBverforraten Material und das Rad oder die Basis aus Einern anderen wanmrerformten Material bestehen» Es kann außerdem erwünscht i@in„ zwei Flügelblätter längs einer radialen BasisTerbisüdüSig zu verbinden, damit eine gemeinsame Basis geschaffen wird» Weiterhin kann es erwünscht »ein, ein hohles Rad durch Verbinden von zwei Radhälften herzustellen.

Kie erwähnt, wird durch das erfindungBgeiaäße Verfahren die Kerbe an der Kante von durch üblich® Dniekdiffusionsverfahren im festen Zustand hergestellten Verbindungsstellen vermieden. Diese Kerbe kann schlechtere Ermüdungeeig@nschaften bei geringem Belastungswechsel bei überlappenden Seherverblndurigen ergäben, z. B. bei einer doppelten Verbindung gemäß den Fig. 3 und 4, Es wurde eine Reihe von Untersuchungen durchgeführt, wobei doppelt überlappte Verbindungen» die erfindungsgemäß hergestellt waren, mit üblichen Druckdiffusionsverbinaun/'en im festen Zustand verglichen wurden und die Verbindung der beiden Teile einer Anordnung gemäß Fig. 3 geprüft wurde. Der Teil, der dem Flügel 10 entsprach, bestand aus der Gußlegierung A und der Teil, der der Basis 12 entsprach, bestand aus der warmverformten Legierung B. Das bei der erfinaun^sgemäßen Verfahrensweise verwendete Bindemittelpulver war das Pulver Nr. 10 gemäß Tabelle IXI, das bei einer Temperatur von 1210⁰C (2210⁰F) 15 Minuten abgebunden wurde. Die Homogenleierungaetufe und die Alterungestufe wurden erflndungs- genäfi bei 1093,3°C (2OOO°F)/l6 h; 1050,7°C <1925°F)M h und-813,3°C (155O°F)/16 h durchgeführt. Wie eich aus den Werten

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In Pic· 5 ergibt> waren die Ermüdungsfestigkeitswerte bei geringem Belastungswechsel bei 6^8,9⁰C (1200⁰P) bei den erfindungsgemäß hergestellten Verbindungsstellen denjenigen überlegen, die durch daß übliche Druckdiffusionsverbinaungsverfahren im festen Zustand bei gleicher Behandlung hergestellt waren, wobei lediglich das erflnaungsgemäß verwendete Bindemittelpulver fortgelassen wurde, aber eine nicht geschmolzene Zwischenschicht angewendet wurde und ein Druck von etwa

ο
1*11 kg/cm (2000 psi) etwa 2 Stunden aufgebracht wurde.

Das Bindemittelpulver gemäß der Erfindung ermöglicht somit bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Herstellung eines Gegenstandes mit einer verbesserten Verbindungsstelle, die erheblich fester 1st als eine Verbindungsstelle, die durch bekannte Verfahren erhalten wird.

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BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1. Bindemittelpulver zum Verbinden mehrerer Hochleistungslegierungsteile auf der Grundlage von Eisen-, Kobalt- oder Nickellegierungen, das durch Altern härtbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Liquidustemperatur unterhalb etwa 123O°C (225O°F) hat und, auf das Gewicht bezogen, folgende Zusammensetzung hat: 0,02 - 0,3 % C, 8 - 25 % Cr, 5 - 20 % Co, 2 - 12 % Mo, 0,3 - 7 % Al, 0,5 - 6 Ji Ti, bis 5 % W, bis 2 % V, bis 0,2 % Zr, bis 25 % Fe, über 1 JK bis 15 % B, Si, Mn, Nb, Ta oder deren Gemische, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen «

2. Bindemittelpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Zusammensetzung, auf das Gewicht bezogen, besitzt: 0,1 - 0,2 % C, 12 - 15 % Cr, 6 - 12 % Co, 3 - 5 % Mo, 2 - '* % Al, *» - 6 * Ti, 3 - 5 Ji W, 0,01 - 0,05 % Zr, 1,5 - 10 Jt B, Si, Mn, Nb, Ta oder deren Gemische insgesamt, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen.

3. Bindemittelpulver nach Anspruch 1,2, dadurch gekennzeichnet , daß dessen Gehalt an Mangan, Niob oder Tantal, falls dieie nicht mit Bor kombiniert vorliegen, wenigstens 2, vorzugsweise 4 bis 6 Gewichtsprozent, der Borgehalt, wenn Bor nicht mit Silizium, Mangan, Niob oder Tantal kombiniert vorliegt, mehr als 1, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 Gewichtsprozent beträgt und der Niobgehalt, wenn Niob nicht mit Bor, Silizium, Mangan oder Tantal kombiniert vorliegt, wenigsten» 10 Gewichtsprozent beträgt.

ή. Verwendung des Bindemittelpulvers n&ch Anspruch 1 bis 3 zur Herstellung von Gegenständen mit einer durch Altern härtbaren Verbindungsstelle zwischen mehreren Hochltistungs-

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legierungBteilen auf der Basis von Eisen, Kobalt oder Nickel, wobei die Verbindungsstelle sich bis zu etwa 0,8 mm zwischen die Legierungstelle erstreckt, eine chemische Zusammensetzung besitzt, die an diejenige der Legierungstelle angepaßt ist und eine Phase an der Verbindungsstelle besitzt, die sich von den Phasen der Legierungstelle unterscheidet und an Bor, Silizium, Mangan, Niob oder Tantal reicher ist als die Phasen der Legierungsteile.

Verwendung des Bindemittelpulvers nach Anspruch 1 bis 3 zur Herstellung von Turbinenantriebsteilen aus Hochleistungslegierungen auf Nickelbasis mit Verbindungsstellen, die sich· bis 0,25 mm erstrecken und eine durchschnittliche chemische Zusammensetzung, auf das Gewicht bezogen, von 0,02 - 0,3 % C, 8 - 25 % Cr, 5- 20 % Co, 2 - 12 % Ko, 0,3 - 7 % Al, 0,5 - β % Ti, bis 5 % W, bis 2 % V, bis 0,2 % Zr, bis 25 % Fe, über 1 % bis 15 % B, Sl, Mn, Nb oder Ta, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen besitzen.

6. Verwendung des Bindemittelpulvers nach Anspruch 1 bis 3 Herstellung von Turbinenantriebsteilen, wobei deren Verbindungsstellen eine durchschnittliche chemische Zusammensetzung, auf das Gewicht bezogen, von 0,1 bis 0,2 % C, 12 - 15 % Cr, 6 - 12 % Co, 3 - 5 % Mo, 2 - H % Al, 4 - 6 % Ti, 3 - 5 % W, 0,01 - 0,05 % Zr, 1,5 - 10 % B, Si, Mn, Nb oder Ta, Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen besitzen.

7. Verwendung nach Anspruch 5 zur Herstellung von Turbinenantriebsteilen, wobei die Verbindungsstelle eine borreiche Phase ("chinesische Schriftzeichenphase¹¹) enthält.

8. Verwendung der chemischen Durchschnittszusammensetzung nach Anspruch 5 zur Herstellung von Turbinenantriebsteilen, wobei die Verbindungsstelle eine blockartige siliziumreiche Phase enthält,

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ι*.

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