DE2037020A1

DE2037020A1 - Nickel base alloy of improved stress - rupture properties

Info

Publication number: DE2037020A1
Application number: DE19702037020
Authority: DE
Inventors: Richard John South Russell; Collins Henry Edward Cleveland; Ohio Quigg (V.StA.). P
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1970-07-25
Filing date: 1970-07-25
Publication date: 1972-01-27
Also published as: DE2037020B2

Abstract

Nickel base super alloy for manufacture of turbine blading for jet aircraft, consists of 0.05 - 0.25% C, 5 - 8% Cr, 0.5 - 4.0% Mo, 0.5 - 2.0% Ti, 4.5 - 6.5% Al, 1 - 10% Co, 4 - 8% W, 0 - 2% Re, 0.2 - 3.0% Hf, 0.01 - 0.50 Zr, 0.005 - 0.200 B, 6 - 10% Ta, 0 - 2% Nb, 0 - 1% V, balance Ni. The sum of Mo, W and Ta is 15 - 20% of the amount distribution being Ta > W > Mo. The stress rupture life of the alloy at an applied stress of 15,000 p.s.i. at 2000 degrees F is 20 hr. Spec. there is sufficient Ni present to provide the compound Ni3AlxTiy, where x + y=1, but y 0.6.

Description

Nickellegierung Die Erfindung betrifft Superlegierungen auf Nickelbasis, die sich insbesondere zur Herstellung von urbinenschaufeln für Düsenflugzeuge eignen. Diese Legierungen behalten ihre Festigkeit und ihre Kriechfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit sowie Wärmestandfestigkeit bei hohen Temperaturen bei und weisen daneben noch eine annehmbare Duktilität auf.Nickel Alloy The invention relates to nickel-based superalloys, which are particularly suitable for the manufacture of turbine blades for jet aircraft. These alloys retain their strength and creep resistance, resistance to oxidation as well as thermal stability at high temperatures and also have a acceptable ductility.

Die Entwicklung auf dem Gebiet der.Superlegierungen auf Nickelbasis für die Turbinenschaufeln von Düsenflugzeugen ist in den letzten Jahren stark fortgeschritten.The development in the field of nickel-based super alloys for jet aircraft turbine blades has made great progress in recent years.

Typisch auf diesem Gebiet sind die folgenden USA-Patentschriften: 2 570 193 2 977 222 2 945 578 3 061 426 2 951 757 3 164 465 2 974 056 3 166 412 Eine der neuesten Legierungendieser Art, welche größere Mengen hochschmelzender Metalle enthält, ist in der USA-Patentschrift 3276 866 beschrieben.The following US patents are typical in this area: 2 570 193 2 977 222 2 945 578 3 061 426 2 951 757 3 164 465 2 974 056 3 166 412 a the newest alloys of this kind, which contain larger amounts of refractory metals is described in U.S. Patent 3,276,866.

In der folgenden Tabelle sind im Handel erhältliche Superlegierungen auf Nickelbasis angegeben: Tabelle 1 Zusammensetzungen derzeitiger Superlegierungen auf Nickelbasis Legierung Schmelz-oder Knetlegierung C Cr Mo Ti Al Co W Zr B Ta Cb V Fe Nimonic 75 K 0,04 20,0 - - - - - - - - - - -Inconel X K 0,04 15,0 - 2,5 0,8 - - - - - 0,9 - 6,8 Waspaloy K 0,08 19,5 4,3 3,0 1,3 13,5 - 0,06 0,006 - - - -Rene 41 K 0,09 19,0 10,0 3,1 1,5 11,0 - - 0,005 - - - -Udimet 700 K 0,08 15,0 5,0 3,5 4,3 18,5 - 0,005 0,025 - - - -Inco 713 C S 0,12 12,5 4,2 0,8 6,1 - - 0,10 0,012 - 2,0 - -I@ 100 S 0,18 10,0 3,0 4,7 5,5 15,0 - 0,06 0,014 - - 1,0 -Mar M-200 S 0,15 9,0 - 2,0 5,0 10,0 12,5 0,05 0,015 - 1,0 - -TAZ 8 S 0,125 6,0 4,0 - 6,0 - 4,0 1,0 0,004 8,0 - 2,5 -TAZ 8A S 0,125 6,0 4,0 - 6,0 - 4,0 1,0 0,004 8,0 2,5 - - Obwohl somit die Technik auf diesem Gebiet sehr entwickelt ist, können die Festigkeitseigenschaften dieser Legierungen bei Spannungsbeanspruchung noch eine wesentliche Verbesserung erfahren. Soweit bekannt, übersteigt die Zeitstandfestigkeit dieser Legierungen bei einer angewendeten Spannung von 1050 kg/cm² und bei einer Temperatur von 1 0930 C nicht etwa 10 bis 15 Stunden. Im Gegensatz dazu besitzen die erfindungsgemässen Legierungen eine Zeitstandfestigkeit von mindestens 20 Stunden unter den gleichen Bedingungen und in der -Regel von über 30 Stunden.The following table shows commercially available superalloys indicated on nickel basis: Table 1 Compositions of Current Nickel-based superalloys Alloy Fused or wrought alloy C Cr Mo Ti Al Co W Zr B Ta Cb V Fe Nimonic 75 K 0.04 20.0 - - - - - - - - - - -Inconel X K 0.04 15.0 - 2.5 0.8 - - - - - 0.9 - 6.8 Waspaloy K 0.08 19.5 4.3 3.0 1.3 13.5 - 0.06 0.006 - - - -Rene 41 K 0.09 19.0 10.0 3.1 1.5 11.0 - - 0.005 - - - -Udimet 700 K 0.08 15.0 5.0 3.5 4.3 18.5 - 0.005 0.025 - - - -Inco 713 C S 0.12 12.5 4.2 0.8 6.1 - - 0.10 0.012 - 2.0 - -I @ 100 S 0.18 10.0 3.0 4.7 5.5 15.0 - 0.06 0.014 - - 1.0 -Mar M-200 S 0.15 9.0 - 2.0 5.0 10.0 12.5 0.05 0.015 - 1.0 - -TAZ 8 S 0.125 6.0 4.0 - 6.0 - 4.0 1.0 0.004 8.0 - 2.5 -TAZ 8A S 0.125 6.0 4.0 - 6.0 - 4.0 1.0 0.004 8.0 2.5 - - Although the technology in this field is very great developed, the strength properties of these alloys under tension still experienced a significant improvement. As far as is known, exceeds the creep rupture strength of these alloys at an applied tension of 1050 kg / cm² and at a Temperature of 10 930 C not about 10 to 15 hours. In contrast, own the alloys according to the invention have a creep rupture strength of at least 20 hours under the same conditions and usually for over 30 hours.

Mit den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erzielt man eine durchschnittliche Zeitstandfestigkeit unter diesen Bedingungen von über 60 Stunden.The preferred embodiments of the invention achieve one average creep strength under these conditions of more than 60 hours.

Die erfindungsgemässen Superlegierungen auf Nickelbasis, die sich insbesondere für Teile von Düsenflugzeugen einsphliesslich Schaufeln, Flügeln und dergl. eignen, haben im wesentlichen die folgende Zusammensetzung: Kohlenstoff 0,05 - 0,25 Gew.% Chrom 5 - 8 " lt Molybdän 0,5 - 4,0 lt " Titan 0,5 - 2,0 tt lt Aluminium 4,5 - 6,5 ll lt Kobalt 1 - 10 l1 Wolfram 4 - 8 " " Rhenium 0 - 2 II 1? Hafnium 0,2 - 3,0 ll Zirkon 0,01 - 0,50 " " Bor 0,005- 0,200 lt " Tantal 6 - 10 tt II Niob 0 - 2 lt " Vanadin O - 1 lt.The nickel-based superalloys according to the invention, which especially for parts of jet aircraft including blades, wings and The like. have the following composition: carbon 0.05 - 0.25% by weight chromium 5 - 8 "lt molybdenum 0.5 - 4.0 lt" titanium 0.5 - 2.0 tt lt aluminum 4.5 - 6.5 ll lt cobalt 1 - 10 l1 tungsten 4 - 8 "" rhenium 0 - 2 II 1? Hafnium 0.2 - 3.0 ll zircon 0.01 - 0.50 "" boron 0.005-0.200 lt "tantalum 6 - 10 tt II niobium 0 - 2 lt "Vanadin O - 1 lt.

Nickel Rest Die Summe des Molybdän-, Wolfram-und Tantalgehalts soll zwischen etwa 15 und 20 Gew.% betragen, wobei das Wolfram in einer größeren Menge als das Molybdän, jedoch in geringerer Menge als Tantal zugegen ist. Nickel rest The sum of the molybdenum, tungsten and The tantalum content should be between about 15 and 20% by weight, with the tungsten in present in a larger amount than the molybdenum, but in a smaller amount than the tantalum is.

In den vorstehend angegebenen weiteren Bereich fallende besonders verbesserte Legierungen besitzen die folgenden Zusammensetzungen: Kohlenstoff 0,10 - 0,20 Gew.% Chrom 5 - 7 " Molybdän 1 - 3 lt II Titan 0w75 - 1,50 " Aluminium 5 - 6 tt Kobalt 2 - 8 " " Wolfram 5 - 7 " " Rhenium O - 1 II Hafnium 0,3 - 0,25 " Zirkon 0,02 - 0,30 " " Bor 0,01 - 0,1 " " Tantal 7 - 9 " lt Niob O - l " lt Vanadin O - 1 " lt Nickel Rest Bevorzugte Ausführungsform In den erfindungsgemässen Legierungen werden größere Mengen von in fester Lösung die Festigkeit erhöhenden Zusätzen, wie Tantal, Wolfram und Molybdän in einem solchen Verhältnis zueinander verwendet, dass man eine Festigkeit ohne Benachteiligung der Oxidationsbeständigkeit der Legierung erzielt. Der Zusatz von Hafnium hat sich als besonders wirksam zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften erwiesen. Der Zusatz von Rhenium erfolgt wahlweie, es kann jedoch zur Verbesserung der Korrosionseigenschaften der Legierungen in einigen Fällen dienen.In the further range given above, those particularly improved alloys have the following compositions: carbon 0.10 - 0.20% by weight chromium 5 - 7 "molybdenum 1 - 3 lt II titanium 0w75 - 1.50" aluminum 5 - 6 tt cobalt 2 - 8 "" tungsten 5 - 7 "" rhenium O - 1 II hafnium 0.3 - 0.25 " Zircon 0.02 - 0.30 "" Boron 0.01 - 0.1 "" Tantalum 7 - 9 "lt niobium O - l" lt vanadium O - 1 "lt nickel balance. Preferred embodiment In the alloys according to the invention larger amounts of strength-increasing additives in solid solution, such as Tantalum, tungsten and molybdenum in such a ratio to each other used that one has a strength without penalizing the oxidation resistance the alloy achieved. The addition of hafnium has been found to be particularly effective for Proven to achieve the desired properties. The addition of rhenium takes place optionally, however, it can improve the corrosion properties of the alloys serve in some cases.

Zur näheren Erläuterung der wesentlichen Verbesserungen der physikalischen Eigenschaften, die man mit den erfindungsgemässen Legierungen erzielt, sind nachstehend typische Zeitstandfestigkeiten für existierende Legierungen unter verschiedenen Bedingungen angegeben: Tabelle 2 Zeitstandfestigkeiten derzeitiger Legierungen A. Versuche bei 9820 C Standfestigkeit in Stunden für eine gegebene Spannung, 70 kg/cm2 Legierung 10 100 1000 10 000 Enetlegierungen auf Nickelbasis Rene 41 17 9 Udimet 700 26 16 7 Schmelznickellegierungen Inco 713 C 29 21 13 8 IN 100 . 25 15 MarM-200 37 28 20 15 TAZ 8 35 23 15(9900 C) B. Bei 1038°C durchgeführte Versuche Lebensdauer in Stunden für eine gegebene Spannung Legierung 10 100 1000 10 000 Knetlegierungen auf Nickelbasis Udimet 17 8 3 Schmelzlegierungen auf Nickelbasis Inco 713 C 12 IN 100 16 9 MarM-200 23 18 11 8 TAZ 8 15 (1045°C) TAZ 8A 15 (1035°C) Nach ausgedehnten Versuchen wurde festgestellt, daß die drei besten Legierungszusammensetzungen innerhalb der vorstehend angegebenen weiteren Zusammensetzungsbereiche die folgenden waren ( sie wurden Legierung IVX, VIA und VID genannt): tabelle 3 Legierung IV-Y Kohlenstoff 0,15 Gew.-% Chrom 6,0 " " Molybdän 2,0 lt lt Titan 1,0 " " Aluminium 5,4 " " Kobalt 5,0 lt Wolfram 5,5 lt lt Rhenium 1,0 " II hafnium 2,0 " " Zirkon 0,03 " " Bor 0,02 " Tantal 8,0 " " Niob 1,0 Gew.-% Nickel Rest Legierung VI-A Kohlenstoff 0,13 Gew.-% Chrom 6,1 " " Molybdän 2,0 " " Titan 1,0 " lt Aluminiumm 5,4 " " Kobalt 7,5 " " Wolfram 5,8 " Rhenium 0,5 " " Hafnium 0,43 " " Zirkon 0,13 " " Bor 0,02 " " Tantal 9,0 " " Wiob 0,5 " " Nickel Rest Legierung VI-D Kohlenstoff 0,15 Gew.-% Chrom 5,4 -" " Molybdän 2,0 " " Titan 1,0 " " Aluminium 5,4 " " Kobalt 5,0 " " Wolfram 6,0 " " Hafnium 1,75 " II Zirkon 0,08 " Bor 0,02 " Tantal 8,5 " Niob 0,5 " " Vanadin 0,5 " " Nickel Rest Die durchschnittliche eitstandfestigkeit dieser drei Legierungen bei 10930C und bei einer angewendeten Spannung von 1050 kg/cm2 betrug 41,3 Stunden für die Legierung IV-Y, 62,9 Stunden für die Legierung VI-A und 67,3 Stunden für die Legierung VI-D.For a more detailed explanation of the essential improvements in the physical Properties obtained with the alloys of the present invention are as follows typical creep strengths for existing alloys among various Conditions given: Table 2 Creep rupture strengths of current alloys A. Tests at 9820 C stability in hours for a given tension, 70 kg / cm2 Alloy 10 100 1000 10 000 Enet alloys based on nickel Rene 41 17 9 Udimet 700 26 16 7 fused nickel alloys Inco 713 C 29 21 13 8 IN 100. 25 15 MarM-200 37 28 20 15 TAZ 8 35 23 15 (9900 C) B. Tests carried out at 1038 ° C Lifetime in hours for a given voltage Alloy 10 100 1000 10 000 wrought alloys nickel-based Udimet 17 8 3 nickel-based fusible alloys Inco 713 C 12 IN 100 16 9 MarM-200 23 18 11 8 TAZ 8 15 (1045 ° C) TAZ 8A 15 (1035 ° C) after extended Experiments found the three best alloy compositions within of the other composition ranges given above were as follows (They were named Alloy IVX, VIA, and VID): Table 3 Alloy IV-Y carbon 0.15% by weight chromium 6.0 "" molybdenum 2.0 lt titanium 1.0 "" aluminum 5.4 "" cobalt 5.0 lt tungsten 5.5 lt rhenium 1.0 "II hafnium 2.0" "zirconium 0.03" "boron 0.02 "Tantalum 8.0" " Niobium 1.0% by weight nickel, the remainder of alloy VI-A carbon 0.13% by weight chromium 6.1 "" molybdenum 2.0 "" titanium 1.0 "lt aluminum 5.4" "cobalt 7.5 "" tungsten 5.8 "rhenium 0.5" "hafnium 0.43" "zircon 0.13" "boron 0.02 "" Tantalum 9.0 "" Wiob 0.5 "" Nickel balance alloy VI-D Carbon 0.15% by weight Chromium 5.4 - "" Molybdenum 2.0 "" Titanium 1.0 "" Aluminum 5.4 "" Cobalt 5.0 "" Tungsten 6.0 "" Hafnium 1.75 "II Zircon 0.08" Boron 0.02 "Tantalum 8.5" Niobium 0.5 "" Vanadium 0.5 "" nickel balance The average creep strength of this three alloys at 10930C and with an applied tension of 1050 kg / cm2 was 41.3 hours for Alloy IV-Y, 62.9 hours for Alloy VI-A and 67.3 hours for alloy VI-D.

Die physikalische Untersuchung der Proben wurde wie folgt durchgeführt. Die Zeitstandversuche erfolgten in Luft und in technisch reiner Argonatmosphäre. Bei den Argonversuchen wurden die Räume vor dem Brhitzen mit Argon ausgespült und dann wurde die Argonatmosphäre während des Tests aufrechterhalten, bis die Proben unter 538°C abgekühlt waren.Physical examination of the samples was carried out as follows. The creep tests were carried out in air and in a technically pure argon atmosphere. In the argon tests, the rooms were flushed out with argon before they were heated then the argon atmosphere was maintained during the test until the samples had cooled below 538 ° C.

Spannungsversuche wurden an frisch-gegossenen Proben sowie nach einer Wärmebehandlung durchgeführt, welche aus einer 300-stündigen Alterung bei 102500 in Argonatmosphäre bestand.Tension tests were carried out on freshly cast samples as well as after one Heat treatment carried out, resulting from a 300-hour aging at 102500 existed in an argon atmosphere.

Ein Charpyscher Pendelhammerversuch wurde auf einer Standardschlagtestvorrichtung nach ASTM-Metehoden durchgeführt. Die Pendelgeschwindigkeit betrug 17 Fuß pro Sekunde. Die Testproben waren ungekerbt mit Abmessungen von 2,165 x 0,394" x 0,39411 und wurden maschinell aus dem frisch gegossenen Material hergestellt.A Charpy pendulum hammer test was performed on a standard impact tester carried out according to ASTM methods. The pendulum speed was 17 feet per second. The test samples were unnotched with dimensions of 2.165 x 0.394 "x 0.39411 and were machined from the freshly cast material.

Wärmeermüdungsteste wurden auf folgende Weise durchgeführt. Die Proben wurden mit einer Sauerstoff-Acetylenflamme erhitzt; sie bestanden aus präzisionsgegossenen 2 " langen Keilen mit einer Abmessung von 3/8 " am breiten Ende und von 1/32 " am spitzen Ende und einer Breite von 13/32 " Einige Proben wurden bei einer Temperatur von 114900 und andere bei 1025°C getestet. Die Temperatu-bestimmungen erfol-gten mit einen optischen Pyrometer. Eine Ablesung wurde nach den ersten 10 Zyklen, nach jeweils 20 Zyklen bis zu 50 Zyklen und dann in Intervallen von 50 Zyklen bis zum Erreichen der Prüftemperatur vorgenommen. Die Intervalle der Zyklen für die Riss prüfung variierten für die beiden Testtempereaturen. Bei 1149°C wurden die Proben in Intervallen von 30 Zyklen bis zu 150 Zyklen, von 50 Zyklen bis zu 400 Zyklen, in Intervallen von 100 Zyklen bis zu 1500 Zyklen, in Intervallen von 200 Zyklen bis zu 3100 Zyklen und in Intervallen von 500 Zyklen bis zum Versagen der Probe untersucht. Die Anzahl Zyklen bis zum AuStreten eines ersten Risses wurde aufgezeichnet. Bei 1025°C wurden die Proben in Intervallen von 50 Zyklen bis zu 200 Zyklen, von 100 Zyklen bis zu 1000 Zyklen, von 200 Zyklen bis zu 2400 Zyklen und von 400 Zyklen danach bis zu einem Maximum von 4000 Zyklen untersucht.Thermal fatigue tests were carried out in the following manner. Samples were heated with an oxygen-acetylene flame; they consisted of precision cast 2 "long wedges measuring 3/8" on the wide end and 1/32 "on the pointed end and a width of 13/32 "Some samples were at a temperature tested by 114900 and others at 1025 ° C. The temperature regulations were done with an optical pyrometer. A reading was taken after the first 10 Cycles, after every 20 cycles up to 50 cycles and then at intervals of 50 cycles carried out until the test temperature is reached. The intervals of the cycles for the crack test varied for the two test temperatures. At 1149 ° C were the samples at intervals of 30 cycles up to 150 cycles, from 50 cycles up to 400 cycles, at intervals of 100 cycles up to 1500 cycles, at intervals of 200 cycles up to 3100 cycles and at 500 cycle intervals until failure the sample examined. The number of cycles until the first crack appeared recorded. At 1025 ° C, the samples were cycled at intervals of 50 up to 200 cycles, from 100 cycles to 1000 cycles, from 200 cycles to 2400 cycles and examined from 400 cycles thereafter to a maximum of 4000 cycles.

Zwei Methoden, und zwar Oxidationsteste und Heißkorrosionsteste, wurden zur Feststellung der Eorrosionsbeständigkeit der Legierungen angewendet. Die für den Oxidationstest verwendeten Proben waren 1/2 " lange Zylinder mit einem Durchmesser von 0,5 ". Die Proben wurden in Tiegel aus hochreinem Aluminiumoxid gebracht und vor dem Erhitzen gewogen. Die Proben in den Tiegeln wurden dann in Luft auf einmal auf die Testtemperaturen während der Testzeiten erhitzt. Für jede Versuchsbedingung wurde eine neue Probe verwendet. Nach Entnahme aus dem Ofen wurden die Tiegel bedeckt, um Verluste an Oxidationszunder infolge einer Flockenbildung während des Abkühlens zu vermeiden. Nach dem Abkühlen wurden der Tiegel und sein Inhalt dann zur Bestimmung der Gewichtsänderung infolge Oxidation gewogen.Two methods, namely oxidation testing and hot corrosion testing, were used used to determine the erosion resistance of the alloys. The for Samples used in the oxidation test were 1/2 "long, diameter cylinders of 0.5 ". The samples were placed in high purity alumina crucibles and weighed before heating. The samples in the crucibles were then in air all at once heated to the test temperatures during the test times. For each test condition a new sample was used. After removing from the furnace, the crucibles were covered, loss of oxidation scale as a result of flake formation during cooling to avoid. After cooling, the crucible and its contents were then used for determination the Weight change due to oxidation weighed.

Die Heißkorrosionsteste erfolgten mittels einer gravimetrischen Methode unter Verwendung von Proben mit der gleichen Größe wie bei den Oxidationstests.The hot corrosion tests were carried out using a gravimetric method using samples the same size as the oxidation tests.

Die Proben wurden gewogen und dann zum Teil mit einem Gemisch aus 1 Natriumchlorid und 99 Natriumsulfat in Kieselsäuretiegeln bedeckt. Die Tiegel mit den Proben und der Salzmischung wurden in Luft eine Stunde auf 98200 erhitzt. Der während der Korrosion der Proben gebildete Zunder wurde durch kathodische Entzunderung in geschmolzenem Natriumhydroxid entfernt. Nach der Entzunderung wurden die Proben erneut gewogen und der Gewichtsverlust diente als Maß für den Sulfidangriff.The samples were weighed and then partially made with a mixture 1 sodium chloride and 99 sodium sulfate covered in silica crucibles. The crucibles with the samples and the salt mixture were heated to 98200 in air for one hour. The scale formed during the corrosion of the samples was removed by cathodic descaling removed in molten sodium hydroxide. After descaling, the samples were weighed again and the weight loss served as a measure of sulfide attack.

Die folgenden Tabellen enthalten typische Werte, die beim Testen der drei bevorzugten Legierungen gemäß der Erfindung erhalten wurden.The following tables contain typical values that would be used when testing the three preferred alloys according to the invention were obtained.

Tabelle 4 Zeitstandfestigkeit für gegossene Legierungen in Luft bei 760°C 85000 pfund/Zoll² 90000 Pfund/Zoll² 94000 Pfund/Zoll² Legierungen Lebensdauer Deh- R. A. Lebensdauer Deh- R. A. Lebensdauer Deh- R. A.Table 4 Creep rupture strength for cast alloys in air 760 ° C 85,000 pounds / in² 90000 pounds / in² 94,000 pounds / in² alloys lifetime Deh- R. A. Lifetime Deh- R. A. Lifetime Deh- R. A.

(Stunden) nung % (Stunden) nung % (Stunden) nung % IV Y 355,3 1,6 2,0 146,4 0,6 0,8 0,2 0 0 777,7 3,7 12,8 617,1 2,5 3,1 1309,6 2,7 7,4 371,8 3,5 3,4 406,2 30 3,9 VI A 592,6 3,1 3,2 72,6 0,4 2,0 144,9 1,8 3,9 943,6 1,7 3,1 641,1 2,0 2,8 400,4 2,0 2,4 1355,5 1,9 2,8 665,4 1,3 2,2 516,7 2,9 7,2 VI D 534,9 1,0 2,4 49,5 1,7 3,7 214,2 1,9 4,0 1124,1 3,1 2,0 546,7 2,2 5,5 312,4 2,0 6,1 Tabelle 5 Zeitstandfestigkeit für gegossene Legierungen in Luft bei 1025°C 15000 Pfund/Zoll² 25000 pfund/Zoll² 35000 Pfund/Zoll² Legierung Lebensdauer Deh- R. A. Lebensdauer Deh- R. A. Lebensdauer Deh- R. A. (Hours) nation% (hours) nation% (hours) nation% IV Y 355.3 1.6 2.0 146.4 0.6 0.8 0.2 0 0 777.7 3.7 12.8 617.1 2.5 3.1 1309.6 2.7 7.4 371.8 3.5 3.4 406.2 30 3.9 VI A 592.6 3.1 3.2 72.6 0.4 2.0 144.9 1.8 3.9 943.6 1.7 3.1 641, 1 2.0 2.8 400.4 2.0 2.4 1355.5 1.9 2.8 665.4 1.3 2.2 516.7 2.9 7.2 VI D 534.9 1.0 2.4 49.5 1.7 3.7 214.2 1.9 4.0 1124.1 3.1 2.0 546.7 2.2 5.5 312.4 2.0 6.1 Tabel 5 Creep rupture strength for cast alloys in air at 1025 ° C 15,000 pounds / in² 25,000 pounds / in² 35,000 pounds / in² Alloy Lifetime Deh. R.A. Lifetime Deh- R. A. Service life Deh- R. A.

(Stunden) nung % (Stunden) nung % (Stunden) nung % IV Y 468,2 5,0 5,5 29,9 4,6 3,1 6,3 3,4 0,4 842,9 3,3 3,9 76,9 4,1 5,6 13,3 7,7 2,8 252,2 6,5 14,4 78,3 8,6 4,7 11,7 6,9 8,6 VI A 1174,3 4,0 8,2 69,1 5,9 7,0 9,4 2,4 3,9 693,4 5,7 9,7 54,4 5,1 3,9 8,7 4,8 2,4 771,3 8,0 10,0 82,7 8,3 14,4 13,3 4,5 7,0 VI D 721,3 8,5 8,5 10,3 4,1 6,3 6,2 2,5 1,2 799,0 4,6 4,1 31,9 2,4 3,1 3,8 3,1 0,8 667,5 4,3 5,6 57,6 6,1 6,6 8,1 4,2 7,8 Tabelle 6 Zeitstandfestigkeit für gegossene Legiereungen in Luft bei 1066°C 15000 Pfund/Zoll² 20000 Pfund/Zoll² 25000 Pfund/Zoll² Legiereung Lebensdauer Deh- R. A. Lebensdauer Deh- R. A. Lebensdauer Deh- R. A. (Hours) nation% (hours) nation% (hours) nation% IV Y 468.2 5.0 5.5 29.9 4.6 3.1 6.3 3.4 0.4 842.9 3.3 3.9 76.9 4.1 5.6 13.3 7.7 2.8 252, 2 6.5 14.4 78.3 8.6 4.7 11.7 6.9 8.6 VI A 1174.3 4.0 8.2 69.1 5.9 7.0 9.4 2.4 3.9 693.4 5.7 9.7 54.4 5.1 3.9 8.7 4.8 2.4 771.3 8.0 10.0 82.7 8.3 14.4 13.3 4.5 7.0 VI D 721.3 8.5 8.5 10.3 4.1 6.3 6.2 2.5 1.2 799.0 4.6 4.1 31.9 2.4 3.1 3.8 3.1 0. 8,667.5 4.3 5.6 57.6 6.1 6.6 8.1 4.2 7.8 Table 6 Creep rupture strength for cast alloys in air at 1066 ° C 15,000 pounds / in² 20,000 pounds / in² 25,000 Lbs / In² Alloy Lifetime El.A. Lifetime El.A. Lifetime Deh- R. A.

(Stunden) nung % (Stunden) nung % (Stunden) nung % IV Y 77,7 2,5 1,0 8,4 2,7 1,6 15,7 3,0 2,5 217,8 0,9 2,7 39,2 5,5 8,0 14,6 3,5 8,2 101,1 4,3 6,6 2,1 2,3 2,4 6,2 2,7 6,3 VI A 187,9 6,2 5,1 40,6 4,5 7,0 1,2 3,8 5,1 156,1 5,1 7,4 33,1 6,5 8,0 12,1 5,9 7,4 208,2 7,5 13,0 55,1 10,3 11,5 83,8 8,6 8,5 VI D 114,3 7,6 11,5 29,6 4,4 5,4 14,6 4,1 9,0 149,2 2,7 3,9 24,5 1,8 3,1 6,3 2,1 3,1 151,8 4,5 6,0 28,6 5,1 7,8 0,8 3,1 5,3 Tabelle 7 Zeitstandfestigkeit für gegossene Legierungen in Argon bei 15 000 Pfund/Zoll² Belastung 1025°C 1066°C Legierung Lebensdauer Dehnung R.A. Lebensdauer Dehnung R.A. (Hours) nung% (hours) nung% (hours) nung% IV Y 77.7 2.5 1.0 8.4 2.7 1.6 15.7 3.0 2.5 217.8 0.9 2.7 39.2 5.5 8.0 14.6 3.5 8.2 101, 1 4.3 6.6 2.1 2.3 2.4 6.2 2.7 6.3 VI A 187.9 6.2 5.1 40.6 4.5 7.0 1.2 3.8 5.1 156.1 5.1 7.4 33.1 6.5 8.0 12.1 5.9 7.4 208.2 7.5 13.0 55.1 10.3 11.5 83.8 8.6 8.5 VI D 114.3 7.6 11.5 29.6 4.4 5.4 14.6 4.1 9.0 149.2 2.7 3.9 24.5 1.8 3.1 6.3 2.1 3, 1,151.8 4.5 6.0 28.6 5.1 7.8 0.8 3.1 5.3 Table 7 Creep rupture strength for cast alloys in argon at 15,000 pounds / in² load 1025 ° C 1066 ° C Alloy service life elongation R.A. Life elongation R.A.

(Stunden) (%) (%) (Stunden) (%) (%) IV Y 298,1 4,2 7,7 66,0 1,7 2,0 967,7 4,1 6,4 177,9 6,4 3,3 683,7 6,1 6,3 97,2 4,4 6,6 VI A 704,0 5,1 8,5 195,7 6,5 7,6 650,0 4,4 6,3 140,9 8,0 8,9 788,5 7,5 18,1 164,9 7,2 4,1 VI D 391,8 2,3 6,8 145,5 7,3 9,3 0,9 0,6 1,6 109,6 4,1 2,0 739,5 9,4 14,5 145,0 6,7 10,0 Tabelle 8 Zugfestigkeit gegossener Legierungen Raumtemperatur 649°C Zugfestig- 0,2% Dehn- Deh- R.A. Zugfestig- 0,2% Dehn- Deh- R.A. (Hours) (%) (%) (hours) (%) (%) IV Y 298.1 4.2 7.7 66.0 1.7 2.0 967.7 4.1 6.4 177.9 6.4 3.3 683.7 6.1 6.3 97.2 4.4 6.6 VI A 704.0 5.1 8.5 195.7 6.5 7.6 650.0 4.4 6.3 140.9 8.0 8.9 788.5 7.5 18.1 164.9 7.2 4.1 VI D 391.8 2.3 6.8 145.5 7.3 9.3 0.9 0.6 1.6 109.6 4.1 2.0 739.5 9.4 14.5 145.0 6.7 10.0 Tabel 8 Tensile strength of cast alloys room temperature 649 ° C tensile strength 0.2% elongation Deh- R.A. Tensile strength- 0.2% elongation- elongation- R.A.

Legierung keit (10³ grenze (10³ nung (%) keit (10³ grenze (10³ nung (%) Pfund/Zoll²) Pfund/Zoll²) (%) Pfund/Zoll²) Pfund/Zoll²) (%) IV Y 146,0 136,6 1,9 7,4 157,4 132,3 7,0 12,3 140,9 134,0 3,2 7,4 163,0 134,0 4,7 8,1 VI A 154,6 135,4 4,7 7,4 168,8 137,4 4,8 7,4 157,0 139,5 4,5 7,0 163,8 137,2 3,0 6,6 VI D 148,2 132,0 2,6 5,5 153,8 136,0 2,9 5,1 150,6 131,3 3,8 5,5 155,0* 138,4 1,4 1,2 * in der Schulter gebrochen 760°C 871°C Zugfestig- 0,2% Dehn- Deh- R.A. Zugfestig- 0,2% Dehn- Deh- R.A.Alloy speed (10³ limit (10³ voltage (%) speed (10³ limit (10³ voltage (%) Pounds / in²) pounds / in²) (%) pounds / in²) pounds / in²) (%) IV Y 146.0 136.6 1.9 7.4 157.4 132.3 7.0 12.3 140.9 134.0 3.2 7.4 163.0 134.0 4.7 8.1 VI A 154.6 135.4 4.7 7.4 168.8 137.4 4.8 7.4 157.0 139.5 4.5 7.0 163.8 137.2 3.0 6.6 VI D 148.2 132.0 2.6 5.5 153.8 136.0 2.9 5.1 150.6 131.3 3.8 5.5 155.0 * 138.4 1.4 1.2 * in broken shoulder 760 ° C 871 ° C tensile strength- 0.2% stretch- stretch- R.A. Tensile strength- 0.2% elongation- elongation- R.A.

Legierung keit (10³ grenze (10³ nung (%) keit (10³ grenze (10³ nung (%) Pfund/Zoll²) Pfund/Zoll²) (%) Pfund/Zoll²) Pfund/Zoll²) (%) IV Y 155,4 134,8 4,9 8,1 124,2 115,4 7,6 5,9 163,0 139,1 4,4 6,6 118,3 115,1 4,5 9,6 VI A 159,8 138,0 3,8 5,5 126,5 2,8 5,1 161,4 139,2 4,0 4,3 126,4 112,0 2,2 3,1 VI D 156,8 140,4 1,3 4,7 126,0 115,0 2,2 4,3 157,4 137,0 4,3 6,6 125,6 115,6 3,4 3,9 1025°C 1066°C Zugfestig- 0,2% Dehn- Deh- R.A. Zugfestig- 0,2% Dehn- Deh- R.A.Alloy speed (10³ limit (10³ voltage (%) speed (10³ limit (10³ voltage (%) Pounds / in²) pounds / in²) (%) pounds / in²) pounds / in²) (%) IV Y 155.4 134.8 4.9 8.1 124.2 115.4 7.6 5.9 163.0 139.1 4.4 6.6 118.3 115.1 4.5 9.6 VI A 159.8 138.0 3.8 5.5 126.5 2.8 5.1 161.4 139.2 4.0 4.3 126.4 112.0 2.2 3.1 VI D 156.8 140.4 1.3 4.7 126.0 115.0 2.2 4.3 157.4 137.0 4.3 6.6 125.6 115.6 3.4 3.9 1025 ° C 1066 ° C tensile strength- 0.2% elongation- elongation- R.A. Tensile strength- 0.2% elongation- elongation- R.A.

Legierung keit (10³ grenze (10³ nung (%) keit (10³ grenze (10³ nung (%) Pfund/Zoll²) Pfund/Zoll²) (%) Pfund/Zoll²) Pfund/Zoll²) (%) IV Y 69,8 61,0 6,5 6,6 58,2 52,0 6,3 8,1 71,1 61,8 5,9 5,9 58,0 51,9 5,2 6,2 VI A 73,0 62,1 4,4 5,5 57,1 50,0 6,0 5,9 73,0 63,2 3,9 4,7 57,4 50,4 3,8 2,7 VI D 73,6 65,5 3,3 9,6 60,0 54,8 2,1 2,0 74,1 66,6 2,2 5,9 61,2 56,1 2,3 2,4 Tabelle 9 Wärme ermüdung gegossener Legierungen Legierung erste beobachte- Ermüdungs- XestteBpete Rißbildung bruch ratur C IV Y 1 4100 5100 1149 VI A 1 1300 . 3600 1149 2 1400 2900 1149 3 1500 4100 1149 4 1900 3600 1149 VI D 1 700 900 1149 2 200 600 1149 3 1400 2100 1149 4 900 2900 1149 Inco 7130 1 1000 1400 1149 2 1150 1600 1149 IN 100 1 450 1600 1149 2 150 1600 1149 IN 100 (Rücklauf) 1 450 1050 1149 2 300 300 1149 WI 52 (Luftschmelze) 1 900 1250 1149 2 200 350 1149 Tabelle 10 Ergebnisse von Oxidationstests für gegossene Legierungen Versuchsdauer Gewichtszunhame in mg/cm² Legierung Stunden 1025°C 1066°C 1149°C IV Y 50 0,7 0,9 0,5 200 1,2 1,6 0,9 500 2,2 2,0 1,3* 1000 2,2 4,1 21,8 * VI A 50 0,4 0,6 0,9 200 0,7 1,2 5,0 500 - 1,1 1,8 30,5 1000 1,4 3,2 11,4 VI D 50 6,9 4,1 3,9 * es wurde ein oberflächliches Schmelzen beobachtet Tabelle 11 Ergebnisse von Heißkorrosionstest für gegossene Legierungen Legierung Gewichtsverlust (Gramm) IV Y 0,529 VI A 0,150 0,271 VI D 1,633 1,968 Außer der Regelung des Molybdän-, Wolfram- und Tantalgehalts, wie sie vorstehend angegeben sind, sollen zur Erzielung bester Ergebnisse auch der Nickel-, Aluminium und Titangehalt geregelt werden. In dieser Beziehung wird erfindungsgemäß bevorzugt ein Verhältnis zwischen diesen Metallen verwendet, wie es in der US-Patentschrift 3 254 994 angegeben ist. Gemäß dieser Patentschrift empfiehlt sich die Erzeugung einer intermetallischen Verbindung zwischen den drei Metallen, wobei diese Verbindung die Formel Ni2AlxTiy besitzt, worin x plus y = 1, jedoch y nicht größer als 0,6 ist.Alloy speed (10³ limit (10³ voltage (%) speed (10³ limit (10³ voltage (%) Pounds / in²) pounds / in²) (%) pounds / in²) pounds / in²) (%) IV Y 69.8 61.0 6.5 6.6 58.2 52.0 6.3 8.1 71.1 61.8 5.9 5.9 58.0 51.9 5.2 6.2 VI A 73.0 62.1 4.4 5.5 57.1 50.0 6.0 5.9 73.0 63.2 3.9 4.7 57.4 50.4 3.8 2.7 VI D 73.6 65.5 3.3 9.6 60.0 54.8 2.1 2.0 74.1 66.6 2.2 5.9 61.2 56.1 2.3 2.4 Table 9 heat fatigue cast alloys alloy first observed- fatigue XestteBpete Crack formation fracture temperature C IV Y 1 4100 5100 1149 VI A 1 1300. 3600 1149 2 1400 2900 1149 3 1500 4100 1149 4 1900 3600 1149 VI D 1 700 900 1149 2 200 600 1149 3 1400 2100 1149 4 900 2900 1149 Inco 7130 1 1000 1400 1149 2 1150 1600 1149 IN 100 1 450 1600 1149 2 150 1600 1149 IN 100 (return) 1 450 1050 1149 2 300 300 1149 WI 52 (Air melt) 1 900 1250 1149 2 200 350 1149 Table 10 Results of oxidation tests for cast alloys Test duration Weight increase in mg / cm² Alloy hours 1025 ° C 1066 ° C 1149 ° C IV Y 50 0.7 0.9 0.5 200 1.2 1.6 0.9 500 2.2 2.0 1.3 * 1000 2.2 4.1 21.8 * VI A 50 0.4 0.6 0.9 200 0.7 1.2 5.0 500 - 1.1 1.8 30, 5 1000 1.4 3.2 11.4 VI D 50 6.9 4.1 3.9 * superficial melting was observed Tabel 11 Results of Hot Corrosion Test for Cast Alloys Alloy Weight Loss (Grams) IV Y 0.529 VI A 0.150 0.271 VI D 1.633 1.968 Except the Control of the molybdenum, tungsten and tantalum content as indicated above the nickel, aluminum and titanium content should also be used to achieve the best results be managed. In this regard, a ratio is preferred according to the present invention used between these metals as disclosed in U.S. Patent 3,254,994 is. According to this patent, the production of an intermetallic is recommended Connection between the three metals, this connection having the formula Ni2AlxTiy where x plus y = 1, but y is not greater than 0.6.

Diese intermetallische Verbindung besitzt eine kubisch flächenzentrierte Struktur, welche die Gamma-Grundphase des Nickel-Aluminiumphasendiagramms darstellt.This intermetallic compound has a face-centered cubic one Structure representing the basic gamma phase of the nickel-aluminum phase diagram.

Aus den durchgeführten Untersuchungen hat sich ergeben, daß die bevorzugten erfindungsgemässen Legierungen eine wesentliche Verbesserung der Zeitstandfestigkeit gegenüber derzeitigen Legierungen bringen. Die mit VI A bezeichnete Legierung besitzt von allen Dreien die besten Hochtemperatureigenschaften. Ihre Zeitstandfestigkeit ist die höchste und bedeutet eine Temperaturerhöhung um etwa ro°a gegenüber der Lebensdauer der derzeitigen hochfesten Legierungen auf Nickelbasis. Ihre Zugfestigkeit und ihre Schlagfestigkeitseigenschaftensind mit den derzeitigen Legierungen vergleichbar.From the tests carried out, it was found that the preferred alloys according to the invention a significant improvement in the creep rupture strength compared to current alloys. The alloy designated VI A has the best high temperature properties of all three. Your creep strength is the highest and means a temperature increase of about ro ° a compared to the Lifetime of current high-strength nickel-based alloys. Your tensile strength and their impact resistance properties are comparable to current alloys.

Ihre Duktilität scheint angemessen zu sein und sie erleidet offensichtlich keine ernsthafte Herabsetzung der Spannungsduktilität im Bereich von 760 bis 87100.Her ductility seems adequate and she obviously suffers no serious reduction in stress ductility in the range of 760 to 87100.

Außerdem besitzt die Legierung VI Ä eine gute Warmefestigkeit und Korrosionsbeständigkeit fär eine hochfeste Legierung und leidet offensichtlich auch nicht unter einer Mikrostrukturinstabilität, d.h. unter der Bildung einer Sigma-, Laves- oder mu-Phase.In addition, the alloy VI Ä has good heat resistance and Corrosion resistance for a high strength alloy and obviously suffers too not under microstructure instability, i.e. under formation a sigma, laves or mu phase.

Die Erfindung kann weitgehende Abanderungen erfahren, ohne daß dadurch ihr Rahmen verlassen wird.The invention can undergo extensive modifications without thereby is out of bounds.

Claims

1. Nickel alloy with improved creep rupture strength, consisting made of: carbon 0.05 - 0.25% chromium 5 - 8 molybdenum 0.5 - 4.0% titanium 0.5 - 2.0% Aluminum 4.5 - 6.5% Cobalt 1 - 10 Tungsten 4 - 8 Rhenium O - 2 Hafnium 0.2 - 3.0 % Zircon 0.01 - 0.50% boron 0.005 - 0.200% tantalum 6 - 10 niobium C - 2 vanadium O - 1 0 Nickel remainder, with the sum of the molybdenum, tungsten and tantalum content between 15 and 20% is that tungsten is greater than molybdenum, but less Amount as the tantalum is present and the creep rupture strength of the alloy at one Exposure to 15,000 pounds per square inch at a temperature of at least 1093 ° C 20 hours.

2. Nickel alloy with improved creep rupture strength, consisting made of: carbon 0.10 - 0.20% chromium 5 - 7 molybdenum 1 - 3 titanium 0.75 - 1.50 ffi aluminum 5 - 6 Cobalt 2 - 8 Tungsten 5 - 7 Rhenium 0 - 1 Hafnium 0.3 - 2.5% Zircon 0.02 - 0.30 ß boron 0.01 - 0.1 X tantalum 7 - g niobium û - 1 0 vanadium O - 1 nickel balance, whereby the sum of the molybdenum, tungsten and tantalum content is between 15 and 20%, that Tungsten in a larger amount than molybdenum, but in a smaller amount than that Tantalum is present and the creep strength of the alloy under stress of 15,000 pounds / in2 at a temperature of 109,300 is at least 20 hours.

3. Nickel alloy with improved creep rupture strength, consisting the end: Carbon 0.13 - 0.15% Chromium 5.4 - 6.1% Molybdenum 1 - 3 % Titanium 0.75 - 1.50% aluminum 5.0 - 6.0% cobalt 5.0 - 7.5% tungsten 5.5 - 6.0 % Rhenium 0 - 1.0% hafnium 0.43 - 2.0% zircon 0.03 - 0.13% boron 0.01 - 0.1% tantalum 8.0 - 9.0% vanadium O - 0.5% nickel balance / where the sum of molybdenum, tungsten and tantalum content is between 15 and 20v / ó and the creep strength of the alloy at a stress of 15,000 pounds / in² at a temperature of at least 1093 ° C 20 hours.

4. Alloy according to claim 1, characterized in that the Nickelgehait sufficient to form the compound Ni3SlxTiy, where x plus y = 1, but y is not is greater than 0.6.

5. Nickel alloy with improved creep rupture strength, consisting made of: carbon 0.15% chromium 6.0 ß molybdenum 2.0% titanium 1.0, aluminum 5.4, 0 cobalt 5.0 çib tungsten 5.5% Rhenium 1.0% hafnium 2.0% zirconium 0.03% boron 0.02% tantalum 8.0% niobium 1.0% nickel balance with a creep rupture strength of one Exposure to 15,000 pounds per square inch at 1093 ° C for at least 20 hours.

6. Nickel alloy with improved creep rupture strength, consisting made of: carbon 0.13% chromium 6.1% molybdenum 2.0 ffi titanium 1.0% aluminum 5.4 cobalt 7.5% tungsten 5.8% rhenium 0.5% hafnium 0.43% zirconium 0.13% boron 0.02% tantalum 9.0 O Niobium 0.5% nickel balance, with a creep rupture strength under stress of 15,000 pounds / inch2 at a temperature of 109,300 for at least 20 hours.

7. Composed of nickel alloy with improved creep rupture strength made of: carbon 0.15 ß chromium 5.4% molybdenum 2.0% titanium 1.0 ° p aluminum 5.4% cobalt. 5.0% tungsten 6.0% hafnium 1.75% zirconium 0.08% boron 0.02% tantalum 8.5 0 niobium 0.5% Vanadium 0.5% nickel balance, with a creep rupture strength under stress of 15,000 pounds / inch2 at a temperature of 1093 ° C for at least 20 hours.

8. Use of the alloy according to claim 1 for turbine blades.

9. Use of the alloy according to claim 2 for turbine blades.

10. Use of the alloy according to claim 3 for turbine blades.