DE2043053A1 - Superalloys contain separated, layered, densely packed phases - Google Patents

Superalloys contain separated, layered, densely packed phases

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DE2043053A1
DE2043053A1 DE19702043053 DE2043053A DE2043053A1 DE 2043053 A1 DE2043053 A1 DE 2043053A1 DE 19702043053 DE19702043053 DE 19702043053 DE 2043053 A DE2043053 A DE 2043053A DE 2043053 A1 DE2043053 A1 DE 2043053A1
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David Hooke Portland Molen Edward Harold van der. East Haddam Duhl David Noel Newington Sullivan Cornelius Patrick Branford Conn Wagner (V St A)
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt

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Description

UIiITED AIRCRAFT CORPORATION, East Hartford, Connecticut 06108 (Vereinigte Staaten von Nordamerika)UIiITED AIRCRAFT CORPORATION, East Hartford, Connecticut 06108 (United States of North America)

Superlegierungen enthaltend ausgeschiedene schichtenförmig dichtgepackte Phasen M Superalloys containing precipitated, layered, densely packed phases M

Diese Erfindung betrifft allgemein Nickel- und Kobalt- Superlegierungen, insbesondere diejenigen wesentliches Anwendungsmöglichkeit im Gasturbinenbau.This invention relates generally to nickel and cobalt superalloys, in particular those essential application possibilities in gas turbine construction.

Superlegierungen verstehen sich allgemein aus solchen Legierungen welche bei den in Gasturbinen erzeugten Temperaturen selir hohe Wiederstandskräfte entwickeln. Diese Legierungen enthalten kennzeichnend eine feste Lösung von Hartnickel oder Kobaltreicher Grundmasse mit ausgeschiedener Karbid-Phase zur Festigung der Kernbegrenzung. Ueblicherweise enthalten die härteren Nickellegierungen noch zusätzliche Ausscheidungen wie die intermetallische Verbindung durch die Pormal Ni, (Al,Ti) dargestellte, gewöhnlich als die " ή Phase" bezeichnet. Diese" v' Phase" kann in einer feinen, gleichmässig verteilten, starken Ausscheidung bestehen oder in globularer, Nierenförmiger Struktur, welche durch eine feste Phasenreaktion entstand. Durch ihre Grosse und Verteilung ist die vorerwähnte Art der γ Ausscheidung allgemein die wirkungsvollste zur Erhöhung der Festigkeit von Legierungen.Superalloys are generally understood to be those alloys which develop high resistance forces at the temperatures generated in gas turbines. These alloys typically contain a solid solution of hard nickel or cobalt-rich base material with a precipitated carbide phase to strengthen the core boundary. The harder nickel alloys usually contain additional precipitates such as the intermetallic compound represented by the normal Ni, (Al, Ti), usually referred to as the " ή phase". This "v 'phase" can consist of a fine, evenly distributed, strong excretion or a globular, kidney-shaped structure, which was created by a solid phase reaction. Due to its size and distribution, the aforementioned type of γ precipitation is generally the most effective for increasing the strength of alloys.

Die Bestimmun£~der Festigkeit von Nickel-Superlegierungen ergab sich aus drei verschiedenen mechanischen Vorgängen:The determination of the strength of nickel superalloys gave consists of three different mechanical processes:

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1) feste Lösung zum Erhärten; 2) Karbid-Ausscheidung und 3) y· Phasenausscheidung.1) solid solution to harden; 2) carbide precipitation and 3) y Phase elimination.

Die feste Lösung zum Erhärten der Legierung ensteht durch Zugabe vcn feuerfestem Material mit sehr hohem Schmelzpunkt, wie z.3. Wolfram, Molybdän, Tantal, Niobium und Chrom. Diese Härteerzeuger finden sich ursprünglich in der Grundmasse der untersuchten Legierungen. Die Karbid-Ausscheidung erfolgt durch Beigabe von Karbid erzeugenden Elementen und Kohlenstoff, wobei diese Zugaben Legierungsbestandteile enthalten können, welche auch zum festen Lösungs-Erhärten beitragen.The solid solution for hardening the alloy is created by adding refractory material with a very high melting point, such as 3. Tungsten, molybdenum, tantalum, niobium and chromium. These hardness generators are originally found in the matrix of the alloys examined. The carbide precipitation takes place by adding carbide-generating elements and carbon, these additions May contain alloy components, which also contribute to solid solution hardening.

Das Hinzufügen von Titan, Zirkon und Hafnium fördert die Karbid-Bildung. Das Ausscheiden der γ Phase erfolgt durch Zugabe jener Elemente, welche diese Phase entwickeln. Dies sind hauptsächlich Aluminium und Titan, obschon oft auch begrenzte Mengen anderer Elemente in dieser Phase durch chemische Analyse gefunden werden.The addition of titanium, zirconium and hafnium promotes carbide formation. The γ phase is eliminated by adding those elements which develop this phase. These are mainly aluminum and titanium, although limited amounts of other elements are often found in this phase by chemical analysis.

Ausser den Karbid- und ac Phasen der verschiedenen Superlegierungen ist es auch möglich in einigen Fällen noch Ausscheidungen weiterer Phasen zu erlangen. Eine dieser weiteren Phasen, ist diejenige welche mit topologisch oder schichtenförmig dichtgepackte Phase d.h. Phase (TCP) bezeichnet wird. Die mit Sigma benannte Phase ist eine besonders gut bekannte Ausscheidung dieser all gemeinen Phasenart und viele im Handel erhältlichen Superlegierungen sind besonders gekennzeichnet, um die Bildung von Sigma zu vermeiden. Gewöhnlich erfolgt eine Verminderung der physikalischen Eigenschaften mit dem Ausscheiden von Sigma und deshalb enthalten oft die Materialangaben von Superlegierungen Kontrollnormen zur Vermeidung von Formulierungen, welche Ausscheidungen dieser unangenehmen Phasen ergeben.In addition to the carbide and a c phases of the various superalloys, it is also possible in some cases even excretions to gain further phases. One of these further phases is the one which is referred to as a topologically or layered close-packed phase, ie phase (TCP). The phase named sigma is a particularly well known precipitate of this general type of phase and many commercially available superalloys are specially labeled to avoid the formation of sigma. A reduction in physical properties usually occurs with the elimination of Sigma and therefore the material specifications for superalloys often contain control standards to avoid formulations which result in the elimination of these unpleasant phases.

Die Unerwünschtheit der TCP-Phasen resultiert von dem Umstand, dass sie typisch Lamellen oder Nadeln bilden, welche als natürliche Folge mechanische Schwäche ergeben und zuzüglich gegen die Grundmasse mit den festigenden Elementen ankämpft. Eine ausführliche Diskussion der Sigma-Phnse enthält die Veröffentlichung von E.C. Hall u.a. in "The Institute for Metals"Band 11 (1961) Seite 61.The undesirability of the TCP phases results from the fact that they typically form lamellae or needles, which are considered natural The result is mechanical weakness and also fights against the base material with the strengthening elements. A detailed one The publication contains a discussion of the Sigma-Phnse by E.C. Hall et al in "The Institute for Metals" Volume 11 (1961) page 61.

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In zu entwik-In to develop-

Somit ist es nun von Vorteil Superlegierungsformeln kein, welche, den vorstehenden technischen Ausführungen angepasst, zusätzliche Festigung ergeben, oder andere nützliche Eigenschaftsbesserungen durch Verwertung reichlicher Mengen verteilter TCP-Ausscheidungen eines im wesentlichen gleichgerichteten Pha senaufbaus.Thus, it is now advantageous superalloy formulas no, which, adapted to the above technical explanations, result in additional consolidation, or other useful property improvements by utilizing copious amounts of dispersed TCP precipitations of an essentially rectified phase structure.

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Superlegierungen im Nicke1-und Kobaltbereich, gekennzeichnet durch eine feine Streuung der schichtenförmig, dichtgepackten Phasen, wie Sigma, in gleichgerichtetem Phasenaufbau, sowie Zusammensetzungen und Verfahren zur Beschaffung solcher Superlegierungen.The present invention relates generally to superalloys in the nickel and cobalt range, characterized by a fine one Scattering of the layered, densely packed phases, such as Sigma, in a rectified phase structure, as well as compositions and Process for obtaining such superalloys.

Die Möglichkeit des Ausscheidens der TCP-Phasen einer gegebenen Bindung hängt von einer Anzahl Faktoren ab. In einer besonderen * Nicke1-3uperlegierung (von, in Gewichten, 15% Chrom, 15% Kobalt 4,4% Molybdän, 3«4% Titan, 4.3% Aluminum, 0.02% Bor, 0.07% Kohlenstoff, Rest Nickel) wurde vorangehend festgestellt , dass 4.66(atomare % Cr + atomare % Mo) + I.71 (atomare % Co) + 0.61 (atomare % restlichen Ni) - wie für die verbleibende Grundmasse angewendet-, zur Bestimmung des Anfangswertes der Sigma- Phasen-Ausscheidung benützt werden können.The possibility of retiring the TCP phases of a given binding depends on a number of factors. In a special * nickel 1-3 super alloy (of, by weight, 15% chromium, 15% cobalt, 4.4% molybdenum, 3-4% titanium, 4.3% aluminum, 0.02% boron, 0.07% carbon, remainder nickel) was previously determined that 4.66 (atomic% Cr + atomic% Mo) + I.71 (atomic % Co) + 0.61 (atomic% remaining Ni) - as applied for the remaining matrix - are used to determine the initial value of the sigma phase precipitation can.

Auf diese Weise und obschon die Gewichts-% der Legierungsbestand-' teile sehr sorgfältig kontrolliert werden, muss man ebenfalls die Kontrolle des gegenseitigen Wechselwirkens der Bestandteile berücksichtigen. In denjenigen Legierungen, welche zum Vermeiden des während des Arbeitsprozesses schädlichen Sigma-Phasen- M Ausscheidens vorgesehen wurden, bleibt der numerische Wert der vorstehenden Formel unter 2,32.In this way, and although the weight% of the alloy constituents are very carefully controlled, one must also take into account the control of the mutual interaction of the constituents. In those alloys which were intended to avoid sigma-phase M precipitation, which is harmful during the working process, the numerical value of the above formula remains below 2.32.

Die TCP-Phasen sind Zwischen-Phasen ohne genaues Mengenverhältniss. Allgemein wird die Bildung solcher Phasen in den Nickel-Super Ie gierungen durch die Beschaffung genügender Bestandteile gesichert, insbesondere jener Uebergangselemente welche Chrom, Kobalt und Molybdän enthalten und welche aktiv an der Bildung der TCP-Phasen teilnehmen. Gleichzeitig wird die Erschöpfung der Nickel-Grundiaasse die Neigung zur TCP-Phasen-Bildung vergrössern. Dies erfolgt in passender Weise durch Bereicherung der Legierung an Aluminium oder Titan, welche mehr Nickelfestigung in der -<■ Phase erzeugen und hierdurch die Grundmasse on J 109817/1205 The TCP phases are intermediate phases without a precise quantitative ratio. In general, the formation of such phases in the nickel super alloys is ensured by the procurement of sufficient components, in particular those transition elements which contain chromium, cobalt and molybdenum and which actively participate in the formation of the TCP phases. At the same time, the depletion of the nickel bases will increase the tendency towards the formation of TCP phases. This is done in a suitable way by enriching the alloy with aluminum or titanium, which generate more nickel reinforcement in the - <■ phase and thereby the basic mass of J 109817/1205

Nickel abnehmen lassen. Es wurde auch festgestellt, dass die Zugabe von Silizium in den Superlegiörungen die Bildung der TCP-Fhasen fördert. In den Kobalt-Superlegierungen sind Wolfram, Tantal, Chrom und Molybdän besonders wirksam zur Bildung der TCP-Fhasen-AusScheidungen. Let the nickel take off. It was also found that adding of silicon in the super-alloys the formation of the TCP phases promotes. The cobalt superalloys contain tungsten, tantalum, Chromium and molybdenum are particularly effective in forming the TCP phase precipitations.

Bei Verwertung'dieser Erfindung ula. im Gasturbinenbau, enthalten die Nickel-Superlegierungen allgemein, in Gewichten, 10-25% Chrom, 10-25% Kobalt, 0-7% Molybdän, 2 -5% Titan, 1.5-6% Aluminium, 0.01-0.1% Kohlenstoff und 0.005-0.02% Bor. Die Mengen- Bestimmung der einzelnen Legierungsbestandteile obiger Reihen erfolgt zusammen mit derjenigen der übrigen Zutaten, so dass die Ausscheidung genügender Mengen von TCP-Phasen gefördert wird.When using this invention ula. in gas turbine construction the nickel superalloys in general, by weight, 10-25% Chromium, 10-25% cobalt, 0-7% molybdenum, 2-5% titanium, 1.5-6% aluminum, 0.01-0.1% carbon and 0.005-0.02% boron. The determination of the amount of the individual alloy components of the above series takes place together with those of the other ingredients, so that the Elimination of sufficient quantities of TCP phases is encouraged.

Es genügt nicht nur darauf zu achten, wie die Legierungsbestände derartig zusammen kommen, um das Ausscheiden der TCP-Phase zu erzielen: Die metallurgischen Eigenschaften der Legierung müssen auch ermöglichen, dass die Ausscheidung nicht in der üblichen nachteiligen, einer nadligem Gefüge ähnlichen Art erfolgt, sondern in einem gleichgerichteten Phasenaufbau.It is not enough to just pay attention to how the alloy stocks come together in such a way to cause the separation of the TCP phase Achieve: The metallurgical properties of the alloy must also allow that the precipitation does not occur in the usual disadvantageous, a needle-like structure takes place, but in a rectified phase structure.

Das bei Nickel-Superlegierungen bevorzugte thermo-mechaniche Verfahren begraift: 1) Erhitzen der Legierung zur Lösung der Ausscheidungen; 2) Veredelung der Legierung zu einem Ausscheiden der -f -Phase von minimal 25 Volumen-% in einer homogenen Verteilung, deren effectiver Teilchen-Zwischenraum 5 Mikron nicht übersteigt, bei einer genügend hohen Temperatur zur Vermeidung eines wesentlichen Ausscheidens der TCP-Phasen; 3) v/arme Bear-' beitung der Legierung zur Erzielung einer Reduction des Bereiches von wenigstens 15%i hei Bewahrung hauptsächlich der gleichen Volumen-% und Verteilung der sich im Veredelungsprozess, gewöhnlich bei der Veredlungs-Temperatur eingestellten V· -Phase: A-) Warmbehandlung der Legierung zur Erzielung des TCP- Phasen-Ausscheidens in einer thermisch und mechanisch stabilen Ordnung von mikrokrystallinen Mängeln.The thermo-mechanical process preferred for nickel superalloys includes: 1) heating the alloy to dissolve the precipitates; 2) Refinement of the alloy to a separation of the -f phase of at least 25% by volume in a homogeneous distribution, their effective interparticle spacing is not 5 microns exceeds, at a high enough temperature to avoid a substantial retirement of the TCP phases; 3) poor machining of the alloy to achieve a reduction in the area of at least 15% i while preserving mainly the same Volume% and distribution of the finishing process, V · phase usually set at the refining temperature: A-) Heat treatment of the alloy to achieve the TCP phase precipitation in a thermally and mechanically stable order of microcrystalline defects.

Sb müssen die TCP-Phasen nicht nur in reichlichen Mengen ausgeschieden werden, um v/irksame Festigkeit oder Enthärtung zu erzeugen, sondern es müsste die Ausscheidung dieser Phasen mit Vorzug innerhalb einer Reihe von Temperaturen erfolgen, in wol-Sb, the TCP phases do not only have to be excreted in abundant quantities be in order to produce effective strength or softening, but it would have to eliminate these phases with Preferably take place within a range of temperatures in which

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eher die f -Phase stabil ist, ohne Jede der TCP-Phasen in Ausscheidungsform. Grundsätzlich wird dies durch eine Pormelierung erreicht, in welcher die ■$■ Lösungstemperatur der Legierung über und vorzugsweise, beträchtlich über der Ausscheidungstemperatur der TCP-Fhasen liegt.rather the f phase is stable without any of the TCP phases in elimination. This is achieved by a Pormelierung principle in which the ■ $ ■ solution temperature of the alloy is above, preferably significantly above the precipitation temperature of the TCP Fhasen.

Auf Jeden Fall muss der Ausscheidungsvorgang in den Nickel-Superlegierungs-Verfahren derartig sein, dass die Ausscheidung derIn any case, the precipitation process in the nickel superalloy process must be such that the excretion of the

-$ Fhase, wenn nicht vorher, so doch rascher als diejenige der TCP-Phase eintritt, v/eil die f Phasen-Morphologie und- Verteilung, dem Verfahren entsprechend, als Kontrollfaktor zur Erzielung der gewünschten TCP-Phasen-Morphologie dient. Bei einer zu Grundlegung, in Gewichten, von 16.5% Chrom, 16.5% Kobalt, 5·2% Molybdän, 5.0% Aluminium, 4.6% Titan, 0.005% Bor, 0.025% Kohlenstoff, im übrigen Nickel, dürfte eine hohe γ -Lösungstemperatur entstehen welche einen hohen Gehalt von Aluminium plus Tit^n in der Legierung ergibt, von etwa 9%. Ueblicherweise wird empfohlen den Bestandteil von Aluminium zu Titan gleich nahe der Einheit zu halten. - $ Fhase, if not before, yet more rapidly than that of the TCP phase occurs, v / eil the f-phase morphology and-distribution, the method according serves as a control factor to achieve the desired TCP-phase morphology. Based on a basic weight of 16.5% chromium, 16.5% cobalt, 5 · 2% molybdenum, 5.0% aluminum, 4.6% titanium, 0.005% boron, 0.025% carbon, otherwise nickel, a high γ solution temperature should arise which gives a high content of aluminum plus titanium in the alloy, of about 9%. It is usually recommended to keep the component from aluminum to titanium equally close to the unit.

Beispielexample

Zwei Barren wurden wie folgt chemisch untersucht: CrTiMoCoAlB Zr C Ni BarA 16.5 4.6 5-2 16.5 5-0 .005 .001 .025 Rest BarB 16.5 4.6 5.2 16.5 5·1 .ΟΟ5 .001 .025 RestTwo bars were chemically examined as follows: CrTiMoCoAlB Zr C Ni BarA 16.5 4.6 5-2 16.5 5-0 .005 .001 .025 remainder BarB 16.5 4.6 5.2 16.5 5 · 1 .ΟΟ5 .001 .025 remainder

Die Legierungen bestanden aus unter Vakuum-Einwirkung geschmolzenen, gleich Elektroden gebildeten und infolgedessen verbrennbaren Bögen welche unter Vakuum in zwei Barren von je einem Zoll-Durchmesser umgeschmolzen wurden. Die Barren wurden während 4 Stunden auf 11770C geglüht und schnell luftgekühlt. Barren A wurde sodann wieder fur 4 Stunden auf 1080°C erhitzt zum Ausscheiden der Jf-Phase und er wurde bei 1080°C zu 60% Reduktion seines Volumens gebracht, d.h. mit 6% Reduktion je 10 Minuten Erhitzung. Barren B erhielt die Ausscheidungshitze bei 10240C, aber ohne Formveränderung und er wurde als Norm gebraucht. Barren A erhielt letzte Hitze Einwirkungen von 4 und 24 Stunden bei Temperaturen von 10240C - 6490C.The alloys consisted of arcs that were melted under the action of a vacuum, formed like electrodes and consequently combustible, which were melted under vacuum into two bars, each one inch in diameter. The bars were annealed to 1177 ° C. for 4 hours and quickly air-cooled. Ingot A was then heated again for 4 hours at 1080 ° C. to precipitate the Jf phase and it was brought to 60% reduction in volume at 1080 ° C., ie with 6% reduction per 10 minutes of heating. Ingot B received the precipitation heat at 1024 ° C., but without any change in shape and it was used as a standard. Ingot A received final heat exposure of 4 and 24 hours at temperatures of 1024 0 C - 649 0 C.

Die Härte des unter Hitze bearbeiteten Materials war bezeichnenderweine höher eis diejenige der herkömmlichen Nickel-Superlegie-The hardness of the heat worked material was significant higher than that of the conventional nickel super alloy

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rungen. Härtewerte von Rc 50 wurden nach Veredelung bei Temperaturen unter 92?°C erreicht. Als Vergleich diene, dass die Härte von höchst erhitzter Legierung der Handelsmarke Udimet 7OO ungefähr Rc 39 beträgt. Ausserdem war die Druck-Festigkeit von varm verarbeiteten Mustern bezeichnenderweise höher als bei den herkömmlichen Superlegierungen. Bei Zimmertemperatur war die Dehnbarkeit des am stärksten varmverarbeiteten Musters höher als diejenige von Stahlblech, obschon die Streckgrenze um 7030 kg/cm niedriger lag.struggles. Hardness values of Rc 50 were obtained after finishing at temperatures reached below 92? ° C. The hardness serves as a comparison of highly heated alloy of the Udimet trademark 7OO approximately Rc is 39. In addition, the compressive strength of pre-processed samples was significantly higher than that of conventional ones Superalloys. The extensibility was at room temperature of the most processed pattern is higher than that of sheet steel, although the yield strength is around 7030 kg / cm was lower.

Als trotzdem, bei 5390C die Festigkeit von Stahlblech äusserr.t reduziert war, verlor die warm verarbeitete Legierung mit den TCP-Phasen sehr wenig an Uiederstandskraft. Auf diese Weis wurde klar bewiesen, dass nicht nur die schädlichen Einflüsse des Lamellenhaften Sir-iaa-Ausscheidens in den Superlegierungen vermindert werden, sondern dass auch bezeichnende Eigenschafts-Verbesserungen durch Anwendung des TCP-Phasen- Ausscheidens in einem wesentlich gleichgerichteten Phasenaufbau erzielt werden.As yet, at 539 0 C, the strength was reduced from äusserr.t steel sheet, the hot processed alloy with the TCP phases lost very little of Uiederstandskraft. In this way it was clearly proven that not only the harmful effects of lamellar Sir-iaa precipitation in the superalloys are reduced, but that significant property improvements are also achieved by using the TCP phase precipitation in a substantially unidirectional phase structure.

Hier einige Beispiele von zusätzlichen Zusammensetzungen welche reichliche Mengen von TCP-Ausscheidungen beschaffen und welche durch thermomechanische Mittel in das Verfahren bezogen werden, zur Erzeugung des gleichgerichteten TCP- Phasenaufbaus:Here are some examples of additional compositions Obtain copious amounts of TCP precipitates and which are drawn into the process by thermomechanical means, to generate the rectified TCP phase structure:

Bezeichnung
Legierung 1
description
Alloy 1

Legierung 2
Legierung 3
Legierung 4
Legierung 5
6
Alloy 2
Alloy 3
Alloy 4
Alloy 5
6th

Legierung 7Alloy 7

Zusammensetzung; (in Gewichts%)Composition; (in weight%)

10% Cr, 15% Co, 4.0% Ti, 6% Al, 6.0% W, 4,0% Ta,"10% Cr, 15% Co, 4.0% Ti, 6% Al, 6.0% W, 4.0% Ta, "

3,0% Mo, 1.0% Cb, 0.1% C, 0.015% B, 0.05% Zr, Rest3.0% Mo, 1.0% Cb, 0.1% C, 0.015% B, 0.05% Zr, remainder

Ni.Ni.

12% Cr, 15% Co, 5,5% Ti, 5.5% Al, 2.04% Mo, 3.0%Ta12% Cr, 15% Co, 5.5% Ti, 5.5% Al, 2.04% Mo, 3.0% Ta

2.0% Cb, o.l% C, O.ol5% B, 0.08% Zr, Rest Ni.2.0% Cb, o.l% C, O.ol5% B, 0.08% Zr, balance Ni.

20% Cr, 20% Co, 3«5%Ti, 3·5% Al1 3.5% Mo, 1.5% Cb,20% Cr, 20% Co, 3 «5% Ti, 3 · 5% Al 1 3.5% Mo, 1.5% Cb,

0.05% C, 0.015% B, 0.08% Zr, Rest Ni.0.05% C, 0.015% B, 0.08% Zr, balance Ni.

20% Cr, 10% Co, 2.0% Ti, 1.5% Al, 3-5% Mo, 7-0% Cb,20% Cr, 10% Co, 2.0% Ti, 1.5% Al, 3-5% Mo, 7-0% Cb,

2,0% W. 20% Fe, o.005% B, 0.05% C, Rest Ni.2.0% W. 20% Fe, o.005% B, 0.05% C, balance Ni.

16,5% Cr, 16,5% Co, 4.5% Al, 4.6% Ti, 0,5% Si, 5.2% Mo, 0.025% C, 0.005% B, Rest Ni. 16,5% Cr, 16,5% Co, 5% Al, 4,6% Ti, 6.5% Mo, 0.005% B, Rest Ni.16.5% Cr, 16.5% Co, 4.5% Al, 4.6% Ti, 0.5% Si, 5.2% Mo, 0.025% C, 0.005% B, balance Ni. 16.5% Cr, 16.5% Co, 5% Al, 4.6% Ti, 6.5% Mo, 0.005% B, remainder Ni.

25% Gr, 10% W, 10% Mi, 7.5% Ta, 5% Fe, 0.6% C, 0.01% B, 0.01% Zr, Rest Co.25% Gr, 10% W, 10% Mi, 7.5% Ta, 5% Fe, 0.6% C, 0.01% B, 0.01% Zr, balance Co.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Bezeichnung Zusrmreensetzunp; (in Gewichts %) Legierung 8 25% Cr, 10% Ni, 15% W1 1.5% Mn, 0.5% Si, 0.08% C, Name Zusrmreensetzunp; (in % by weight) Alloy 8 25% Cr, 10% Ni, 15% W 1 1.5% Mn, 0.5% Si, 0.08% C,

Rest Co.Rest Co.

Vie aus den vorstehenden Beispielen ersichtlich, enthalten die Formulierungen der durch Verwertung des TCP- Phasen- Ausscheidens besonders auf Verbesserung von Festigkeit und Härte empfindlichen Nickel-Superlegierungen allgemein, in Gewichten: 10-25% Chrcn zum Widerstand gegen Oxidierung, 10-25a% Kobalt, 0-7% Molybdän, 15-7% Aluminium., 0.01-5% Kohlenstoff und O.OO3- 0.02% Bor.As can be seen from the above examples, the formulations of the nickel superalloys, which are particularly sensitive to improvement of strength and hardness through utilization of the TCP phase precipitation, contain in general, in weights: 10-25% Chrcn for resistance to oxidation, 10-25 a % Cobalt, 0-7% molybdenum, 15-7% aluminum., 0.01-5% carbon and O.OO3-0.02% boron.

Diesen Legierungen können verschiedene andere feuerfeste Metalle hinzugefügt werden, wie Wolfram, Niobium oder Tantal zur Erhöhung der Festigkeit sowie Silizium als Förderung der TCP-Phasen-Ausscheidung. Mit dieser Grundformulierung bestehen eine Anzahl jener Legierungen welche der Hauptforderung zur TCP-Phasen-Festigung entsprechen, nämlich eine reichliche Menge von TCP-Phasen-Ausscheidungen, thermomechanisch dem Verfahren zugänglich, so dass diese Phase einem wesentlich gleichgerichteten Phasenaufbau entspricht.These alloys can include various other refractory metals can be added, such as tungsten, niobium or tantalum to increase strength and silicon to promote TCP phase precipitation. With this basic formulation, there are a number of those alloys that meet the main requirement for TCP phase strengthening, namely a plentiful amount of TCP phase precipitates, thermomechanically accessible to the process, so that these Phase corresponds to a substantially rectified phase structure.

Die Kobalt-Superlegierungs-Systeme haben allgemein einen höheren Chromgehalt. Mit 20-30% Chrom, 5-20% Nickel, 10-20% Wolfram oder Molybdän, C-15% Tantal, 0.25 -1% Silizium und 0.05-1% Kohlenstoff bewirken sie reichliche Mengen der TCP-Phasen und dürften also dem vorliegenden Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit entsprechen.The cobalt superalloy systems generally have a higher level Chromium content. With 20-30% chromium, 5-20% nickel, 10-20% tungsten or molybdenum, C-15% tantalum, 0.25-1% silicon and 0.05-1% carbon they effect copious amounts of the TCP phases and so are likely to that correspond to existing methods of increasing strength.

Insbesondere im Bereich der Nickellegierungen sind die vorstehenden Formulierungen, in Verbindung mit dem festigenden und erhärtenden Effekt des gleich gerichteten Sigma, von fundamentaler Bedeutung für die Industrie der Gasturbinenmotoren. Da die TCP-Phasen Ausscheidung gewöhnlich mit höherem Aluminium und Titangehalt verbunden ist als bei den konventionellen Superlegierungen, ergeven sich niedrige Legierungsdichten.The above are particularly in the area of nickel alloys Formulations, in connection with the strengthening and hardening effect of the sigma in the same direction, are fundamental Significance for the gas turbine engine industry. Since the TCP phases Precipitation is usually associated with higher aluminum and titanium content than conventional superalloys, Low alloy densities result.

Obschon die vorliegende Erfindung zum besseren Verstehen im Einzelnen mit Bezug auf spezielle Beispiele beschrieben wurde, beschränkt sie sich nicht, in weiterer Sicht auf die angegebenen besonderen Einzelheiten und es ist hier mit unverkennbaren Varianten zu rechnen ·Although the present invention has been described in detail with reference to specific examples for better understanding, It does not limit itself, in further view, to the specified particular details and it is here with unmistakable ones Variants to be calculated

BADBATH

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Claims (8)

PATIiNTANSPRUEGH E;PATIiNTANSPRUEGH E; 1) Legierung mit hoher Festigkeit und Härte bei hohen Temperaturen, hergestellt aus einer Legierung von Nickel- und Kobalt-Superlegierungen, gekennzeichnet durch den gleichförmig verteilten Gehalt einer shcichtenförmig dichtgepackten Phase in einem wesentlichen gleichgerichtetem Phasenaufbau.1) Alloy with high strength and hardness at high temperature, made from an alloy of nickel and cobalt superalloys, characterized by the uniformly distributed content of a layered close-packed phase in one essential rectified phase structure. 2) Nickel-Superlegierung nach Anspruch 1)gekennzeichnet durch hohe Festigkeit und Härte bei hoher Temperatur, hauptsächlich bestehend aus einer Nickellegierungsgrundmasse mit hohem Schmelzpunkt, einer darin gleichförmig verbreiteten ■**· -Phase, sowie einer verteilten, schichtenförmig dichtgepackten Phase mit wesentlichem gleichgerichtetem Phasenaufbau.2) Nickel superalloy according to claim 1) characterized by high strength and hardness at high temperature, mainly Consists of a nickel alloy matrix with a high melting point, a uniformly distributed ■ ** phase, as well as a distributed, layered, densely packed phase substantial rectified phase structure. 3) Gegenstand gemäss Anspruch 2),gekennzeichnet durch eine Legierung deren MikroStruktur von polygonaler Unterstruktur ist, bestehend aus Versetzungen, um eine regelmässige Anordnung von Fehlern zu geben.3) Object according to claim 2), characterized by a Alloy whose microstructure is a polygonal substructure, consisting of dislocations to form a regular arrangement of To give mistakes. 4) Gegenstand nach Anspruch 2),dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungs-Mikrostruktur eine wahllose, nicht orientierte Versetzungsverteilung aufweist.4) Object according to claim 2), characterized in that the alloy microstructure is random, non-oriented Has dislocation distribution. 5) Material nach Anspruch 2), dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung, in Gewichten, 10- 25% Chrom 10-25% Kobalt, 0-?% Molybdän, 1.5-7% Titan, 1.5-7% Aluminium, 0.01- 0.05% Kohlenstoff und 0.003- 0.02% Bor enthält.5) Material according to claim 2), characterized in that the alloy, in weight, 10-25% chromium, 10-25% cobalt, 0 -?% Molybdenum, 1.5-7% titanium, 1.5-7% aluminum, 0.01-0.05% carbon and contains 0.003-0.02% boron. 6) Material nach Anspruch 5)ι dadurch gekennzeichnet,dass die Legierung in Gewichten, 16-17 % Chrom, 16-18% Kobalt, 5-6% Molybdän, 4-5% Titan, 4,5-5.5% Aluminium, 0.01-0.08 % Kohlenstoff und 0.004- 0.01% Bor enthält.6) Material according to claim 5) ι characterized in that the alloy by weight, 16-17% chromium, 16-18% cobalt, 5-6% molybdenum, 4-5% titanium, 4.5-5.5% aluminum, 0.01-0.08% carbon and contains 0.004-0.01% boron. 7) Kobalt- Superlegierung nach Anspruch l), gekennzeichnet durch hohe Festigkeit und Härte bei hoher Temperatur, enthaltend hauptsächlich 20-30% Chrom, 5-20% Nickel, 10-20% Wolfram oder Molybdän, 0-15% Tantal, 0-1% Silizium und 0.05 -1% Kohlenstoff, mit dem Ausscheiden einer zerstreuten, schichtenförmig7) cobalt superalloy according to claim l), characterized due to high strength and hardness at high temperature, containing mainly 20-30% chromium, 5-20% nickel, 10-20% tungsten or molybdenum, 0-15% tantalum, 0-1% silicon and 0.05-1% carbon, with the excretion of a scattered, stratified 109817/1205109817/1205 dichtgepackten Phase in einem wesentlichen gleichgerichteten Pha s enaufb au.close-packed phase in a substantially rectified phase structure. 8) Material nach Anspruch 7j gekennzeichnet durch den Gehalt an folgenden Legierungsbestandteilen, in Gewichten:
23-27% Chrom, 8-12% Nickel, 15-17% Wolfram, Molybdän oder Tantal O.25- O.75 %.Silizium, 0.05-0.1% Kohlenstoff und 1-2% Mangan.
8) Material according to claim 7j characterized by the content of the following alloy components, in weights:
23-27% chromium, 8-12% nickel, 15-17% tungsten, molybdenum or tantalum, 25-0.75%, silicon, 0.05-0.1% carbon and 1-2% manganese.
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