DE2362650C3 - Process for improving the deformability of atomized powders - Google Patents

Process for improving the deformability of atomized powders

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DE2362650C3
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Description

2020th

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Warmverformbarkeit von Zerstäubungspulvern aus Knetlegierungen, insbesondere Superlegierungen. The invention relates to a method for improving the thermoformability of atomized powders made of wrought alloys, especially superalloys.

Die bekannten Superlegierungen müssen bei der Verwendung als Werkstoff für warmfeste Teile, beispielsweise Gasturbinenteile, eine hohe Kriechfestigkeit und Zeitstandfestigkeit besitzen. Dies bedingt wiederum eine hohe Härte mit entsprechend schlechter Warmverformbarkeit, so daß Superlegierungen häufig nicht warmverformt und nur als Gußwerkstoff eingesetzt werden können.The known superalloys must be used as a material for heat-resistant parts, for example Gas turbine parts, have high creep resistance and creep rupture strength. This requires again a high hardness with correspondingly poor hot formability, so that superalloys often not thermoformed and can only be used as a cast material.

Um den vorerwähnten Schwierigkeiten zu begegnen, ist es bekannt, beim Herstellen von Superlegierungen von einem nach dem Sprühveri'ahren hergestellten Pulver auszugehen. Dies führt zu einer gewissen Verbesserung der Warmverformbarkeit, geht jedoch auf Kosten des sehr feinen und homogenen Mikrogefüges. Das Pulver läßt sich durch Warmformen, beispielsweise durch ein isostatisches Heißpressen gegebenenfalls mit anschließender Warmverformung, zu Knetprodukten verarbeiten. Eine weitere Verbesserung ergab sich durch ein kombiniertes mechanisches und thermisches Behandeln des Preßkörpers; dies setzt jedoch die Einhaltung sehr enger Verfahhrensbedingungen voraus. *In order to meet the aforementioned difficulties, it is known in the manufacture of superalloys of a manufactured according to the Sprühveri'fahren Powder running out. This leads to some improvement in the hot formability, but it works Cost of the very fine and homogeneous microstructure. The powder can be thermoformed, for example by hot isostatic pressing, if necessary with subsequent hot deformation, to form kneaded products to process. A further improvement resulted from a combined mechanical and thermally treating the compact; however, this requires compliance with very strict procedural conditions in advance. *

Die mangelnde Verformbarkeit der Superlegierungen ist insbesondere beim Herstellen großer Teile, wie beispielsweise Turbinenscheiben mit einem Durchmesser bis zu 1,5 m, von großem Nachteil. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Superlegierung mit ausreichender Warmverformbarkeit zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf der Feststellung, daß sich die Verformbarkeit vorlegierter Zerstäubungspulver durch ein Verformen der Pulverteilchen ver- bessern läßt, bei dem den Pulverteilchen innere Spannungen erteilt werden.The lack of deformability of the superalloys is particularly important when making large parts, such as For example, turbine disks with a diameter of up to 1.5 m, a major disadvantage. The invention is therefore the object of a method for producing a superalloy with sufficient To create hot formability. The solution to this problem is based on the finding that the deformability of pre-alloyed atomizing powders is deformed by deforming the powder particles can improve, in which the powder particles are given internal tensions.

Besitzen die Pulverteilchen vor dem Pressen innere Spannungen, so erhöht sich ihre Warmverformbarkeit bzw. wird der Verformungswiderstand bei der Temperatur des Warmverformens verringert. Die bessere Warmverformbarkeit erlaubt es, das Pulver bei niedrigeren Temperaturen und/oder Drücken heißzupressen, bei gegebener Kapazität größere Teile herzustellen und eine hohe Maßhaltigkeit zu erreichen, wobei die gute Verformbarkeit auch bei nachfolgenden Verfahren erhalten bleibtIf the powder particles have internal stresses before pressing, their thermoformability increases or the deformation resistance is reduced at the temperature of the hot working. The better one Thermoformability allows the powder to be hot-pressed at lower temperatures and / or pressures, to produce larger parts with a given capacity and to achieve a high degree of dimensional accuracy, the good deformability also being retained in subsequent processes

Die Härte einer Legierung nimmt bekanntermaßen mit steigender Temperatur ab. Bei vorlegierten Pulvern ist es üblich, die Härte des Preßkörpers nach einem Pressen auf mindestens 99% der theoretischen Dichte zu messen.It is known that the hardness of an alloy decreases with increasing temperature. With pre-alloyed powders it is customary to reduce the hardness of the compact after pressing to at least 99% of the theoretical density to eat.

Aus dem Diagramm der Zeichnung ergibt sich die Änderung der Härte in Abhängigkeit von der Temperatur. Dabei bezieht sich die Kurve A auf ein Zerstäubungspulver, dessen Teilchen erfindungsgemäß innere Spannungen aufweisen, und die Kurve B auf ein Zerstäubungspulver ohne innere Spannungen der Pülverteilchea Der Kurvenverlauf zeigt, daß trotz höherer Härte des Pulvers aus den Teilchen mit innerer Spannung bei Raumtemperatur bzw. während des Verformens der Pulverteilchen die Härte mit zunehmender Temperatur rascher abnimmt als im Falle des Pulvers B, dessen Härte vom Schnittpunkt TY0 an wesentlich langsamer abnimmt Ein Maß für die Verbesserung der Warmverformbarkeit aufgrund der inneren Spannungen der Pulverteilchen ergibt sich aus der BeziehungThe diagram in the drawing shows the change in hardness as a function of temperature. Curve A relates to an atomized powder, the particles of which have internal stresses according to the invention, and curve B to an atomised powder without internal stresses in the powder particles When the powder particles are deformed, the hardness decreases more rapidly with increasing temperature than in the case of powder B, the hardness of which decreases significantly more slowly from the point of intersection TY 0

(ATM) 1A H0, (ATM) 1 A H 0 ,

wobei AT dem sich aus dem Diagramm der Zeichnung ergebenden Temperaturunterschied zwischen den beiden Kurven bei 1A H0 und TM der absoluten Schmelztemperatur entsprichtwhere AT corresponds to the temperature difference between the two curves at 1 A H 0 and TM the absolute melting temperature resulting from the diagram in the drawing

Führen die erwähnten inneren Spannungen nicht zu einer Erhöhung der Härte, weil gleichzeitig auch eine härtende Phase zerstört wird, dann ist der Wert H0 durch die Härte der beiden Vergleichspulver bei Raumtemperatur zu ersetzen.If the internal stresses mentioned do not lead to an increase in hardness, because a hardening phase is also destroyed at the same time, then the value H 0 must be replaced by the hardness of the two reference powders at room temperature.

Die innere Spannung der Pulverteilchen sollte so eingestellt werden, daß sich eine Warmverformbarkeit von mindestens 1%, vorzugsweise von mindestens 2% oder besser noch von mindestens 5%, ergibt Im Einzelfall hängt die Höhe der erforderlichen inneren Spannung von der Natur des Pulvers ab.The internal tension of the powder particles should be adjusted in such a way that hot deformability is possible of at least 1%, preferably of at least 2% or even better of at least 5%, gives Im In individual cases, the level of internal tension required depends on the nature of the powder.

Die inneren Spannungen können den Teilchen eines Zerstäubungspulvers durch ein trockenes Hochenergie-Mahlen nach dem in der deutschen Offenlegungsschrift 1909 781 beschriebenen Verfahren erteilt werden. Dieses Verfahren besteht darin, die Legierung durch Mahlen von Pulvern der Legierungsbestandteile herzustellen, bei dem die Pulverteilchen wiederholt miteinander verschweißt und wieder zerkleinert werden, bis das Pulver seine Sättigungshärte erreicht Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens dient das trockene Hochenergie-Mahlen jedoch lediglich dazu, den Teilchen eines vorlegierten Zerstäubungspulvers die erforderlichen inneren Spannungen zu erteilen, ohne daß die Sättigungshärte erreicht werden muß oder sollte. Beim Hochenergie-Mahlen sollten die Mahlwerkzeuge, beispielsweise Mahlkugeln aus Stahl, Nickel oder Wolframkarbid, kinetisch im Zustand einer starken Relativbewegung gehalten werden, bei der sich zu einer gegebenen Zeit mindestens 50 bis 75% der Kugeln im berührungsfreien Zustand befinden. Auf diese Weise gewährleisten die Beschleunigungskräfte einen wiederholten Zusammenstoß der Kugeln. Zum Hochenergie-Mahlen eignen sich Spex- und Rührarm-Mühlen, wie Szegvari-Mühlen, sowie Vibrations- und Planeten-Kugelmühlen. Übliche Ku-The internal stresses can be applied to the particles of an atomized powder by high energy dry milling according to the procedure described in German Offenlegungsschrift 1909 781 will. This process consists in making the alloy by grinding powders of the alloy components in which the powder particles repeatedly welded together and crushed again until the powder reaches its saturation hardness achieved In the context of the process according to the invention, however, dry high-energy milling is used only to give the particles of a pre-alloyed atomizing powder the necessary internal stresses to grant without the saturation hardness must or should be reached. In high-energy milling should the grinding tools, for example grinding balls made of steel, nickel or tungsten carbide, kinetically im State of strong relative movement to be maintained, at least at a given time 50 to 75% of the balls are in a non-contact state. In this way the acceleration forces ensure a repeated collision of the bullets. Spex- and stirring arm mills, such as Szegvari mills, as well as vibratory and planetary ball mills. Usual Ku-

Prüftemperatur CQTest temperature CQ

gelmühlen erfordern dagegen, selbst wenn sie die Tabelle ΠGel mills require, on the other hand, even if they use the table Π

erforderliche Energie aufzubringen vermögen, im able to raise the required energy, im

allgemeinen eine zu lange Mahldauer.generally too long a grinding time.

Von entscheidender Bedeutung ist njcnt die Art der Mühle, sondern die den Pulverteilchen erteilte innere Spannung. Eine Szegvari-Kugelmühle mit durchgehärteten 8-mm-Kugeln aus dem Stahl AISIE 52100 mit 0,95 bis 1,10% Kohlenstoff, 0,25 bis 0,45% Mangan, höchstens 0,025% Schwefel, 0,2G bis 0,35% Silizium und 1,3 bis 1,60% Chrom, Rest Eisen, wird vorzugsweise mit einer 10% Methan enthaltenden Argonatmosphäre unter Berücksichtigung der sich aus der nachfolgenden Tabelle I ergebenden Bedingungen betrieben; selbstverständlich eignen sich auch andere Mahlatmosphären, wie Stickstoff- und Stickstoff/Sauerstoff-Atmosphären. Of decisive importance is the species the mill, but the internal tension imparted to the powder particles. A Szegvari ball mill with through hardened 8 mm balls made of AISIE steel 52100 with 0.95 to 1.10% carbon, 0.25 to 0.45% Manganese, not more than 0.025% sulfur, 0.2G to 0.35% Silicon and 1.3 to 1.60% chromium, the remainder being iron preferably with an argon atmosphere containing 10% methane, taking into account the results the conditions resulting from Table I operated below; of course others are also suitable Milling atmospheres such as nitrogen and nitrogen / oxygen atmospheres.

Tabelle ITable I.

Preßkörperhärte (RA) ungemahlen gemahlenCompact hardness (R A ) ground unground

RTRT

538 649 760 871 982 74,5
73,2
72,4
71,0
63,2
37,2
538 649 760 871 982 74.5
73.2
72.4
71.0
63.2
37.2

78,5
76,2
74,1
69,8
14,4
zu gering
78.5
76.2
74.1
69.8
14.4
too low

Fas-Fas- DurchBy Impeller-Impeller Kugel/Bullet/ sungs-sensational messerknife geschwin-speed Pulver-Powder- ver-ver digkeitage Volumen-Volume- mögento like verhältnisrelationship

0)0)

(m)(m)

(Upm)(Rpm)

MahldauerGrinding time

(h)(H)

3,83.8 2,742.74 300300 bisuntil 400400 5-50: 15-50: 1 11 bisuntil 1010 15,215.2 3,963.96 200200 bisuntil 300300 5-50: 15-50: 1 11 bisuntil 1010 37,937.9 4,884.88 125125 bisuntil 250250 5-50: 15-50: 1 11 bisuntil 1010 379379 10,9710.97 5050 bisuntil 150150 5-50: 15-50: 1 11 bisuntil WW.

2020th

2525th

3030th

Die Teilchengröße des Pulvers kann sehr unterschiedlich sein und bis mindestens 1000 μηι betragen, wenngleich die Teilchengröße bei den vorerwähnten Verfahrensbedingungen anfangs vorzugsweise 20 bis 350 μΐη beträgtThe particle size of the powder can be very different and be up to at least 1000 μm, although the particle size under the aforementioned process conditions is initially preferably 20 to 350 μΐη is

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfuhrungsbeispielen des näheren erläutert:The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments explained in more detail:

Beispiel 1example 1

Ein Zerstäubungspulver aus der Legierung IN-100 mit 15% Kobalt, 10% Chrom, 5,5% Aluminium, 4,75% Titan, 3% Molybdän, 0,02% Kohlenstoff, 0,15% Bor und 0,06% Zirkonium, Rest Nickel und einer Teilchengröße unter 43 μηι wurde zehn Stunden in einer 3,8-1-Rührarm-Kugelmühle in strömendem Stickstoff bei einer Impellergeschwindigkeit von 350 Upm gemahlen. Die Mühle enthielt 16,8 kg durchgehärteter Kugeln aus dem Stahl AISIE 52100 mit einem Durchmesser von 8 mm; das Volumenverhältnis Kugeln/Pulver betrug 17:1.An atomized powder made from the alloy IN-100 with 15% cobalt, 10% chromium, 5.5% aluminum, 4.75% titanium, 3% molybdenum, 0.02% carbon, 0.15% Boron and 0.06% zirconium, the balance nickel and a particle size below 43 μm was ten hours in a 3.8-1 agitator ball mill in flowing Ground nitrogen at an impeller speed of 350 rpm. The mill contained 16.8 kg of full hardened Balls made of AISIE 52100 steel with a diameter of 8 mm; the volume ratio Spheres / powder was 17: 1.

Teilmengen des Pulvers wurden sowohl vor als auch nach dem Mahlen in Büchsen aus weichem Stahl gefüllt Nach dem Evakuieren wurden die Büchsen mit dem Pulver im Vakuum auf 316°C erwärmt und druckdicht verschlossen. Die Büchsen wurden dann jeweils auf 10380C erwärmt, in einer Strangpresse gegen einen Amboß gestaucht und unter Vermiculit abgekühlt Nach dem Entferne der Büchsen wurde die Rockwell-Härte der Preßkörper bei unterschiedlichem Temperaturen bestimmt, wobei sich die aus der nachfolgenden Tabelle II ersichtlichen Werte ereaben. Partial quantities of the powder were filled into cans made of soft steel both before and after the grinding. After evacuation, the cans with the powder were heated to 316 ° C. in a vacuum and sealed pressure-tight. The cans were then each heated to 1038 0 C, compressed in a continuous press against an anvil, and cooled under vermiculite After remove of the cans, the Rockwell hardness of the compacts was determined at different temperatures, wherein ereaben the apparent from the following Table II Values .

EHe Daten der Tabelle II lassen deutlich den bemerkenswerten Härteabfall des gemahlenen Pulvers bei Temperaturen ab 760°C als Folge der inneren Spannungen der Pulverteilchen erkennen. Bei 871°C liegt die Härte bereits unter dem sehr niedrigen Wert von 14,4 RA und bei 982CC bereits niedriger als die Rockwell-A-Skala reicht Im Gegensatz dazu besitzt das nicht gemahlene Pulver auch bei 982°C noch eine Härte von 37,2 RA. The data in Table II clearly show the remarkable drop in hardness of the ground powder at temperatures from 760 ° C. as a result of the internal stresses in the powder particles. At 871 ° C the hardness is already below the very low value of 14.4 R A and at 982 C C it is already lower than the Rockwell A scale. In contrast, the unmilled powder still has a hardness at 982 ° C of 37.2 R A.

Die Warmverformbarkeit ergab sich in der oben beschriebenen Weise zu 6%.The hot formability was found to be that described above Way to 6%.

Beispiel 2Example 2

Eine weitere Charge des Zerstäubungspulvers gemäß Beispiel 1 wurde, gemahlen, wobei vor und nach dem Mahlen Teilmengen entnommen und in der erwähnten Weise bei 10660C heißgepreßt wurden. Proben derPreßkörper wurden bei 982°C und einer Dehnung von 0,0025 bis 0,625 je Minute untersucht Dabei ergab sich für die Proben aus dem gemahlenen Pulver ein Fließwiderstand von 33,6 bis 77 N/mm2, eine Bruchdehnung von 144% und eine Einschnürung von 99%.A further batch of the atomized powder was prepared according to Example 1, ground, were being taken prior to and after grinding subsets and hot-pressed in the aforementioned manner at 1066 0 C. Samples of the pressed bodies were examined at 982 ° C and an elongation of 0.0025 to 0.625 per minute. The results for the samples from the milled powder were a flow resistance of 33.6 to 77 N / mm 2 , an elongation at break of 144% and a constriction of 99%.

Die Proben aus dem ungemahlenen Pulver besaßen dagegen einen Fließwiderstand von 59,8 bis 110 N/mm2, eine Dehnung von 10% und eine Einschnürung von 4,5%. Weitere Proben wurden vier Stunden bei 1149°C geglüht, in Öl abgeschreckt, vierundzwanzig Stunden bei 6490C geglüht, in Luft abgekühlt acht Stunden bei 7600C ausgehärtet und erneut in Luft abgekühlt sowie bei 732°C unter einer Belastung von 690 N/mm2 untersucht. Dabei ergab sich für die Probe aus dem gemahlenen Pulver eine Standzeit von 22,5 StundenIn contrast, the samples made from the unground powder had a flow resistance of 59.8 to 110 N / mm 2 , an elongation of 10% and a necking of 4.5%. Further samples were annealed for four hours at 1149 ° C, oil quenched, annealed twenty-four hours at 649 0 C, cooled in air for eight hours at 760 0 C cured and cooled again in the air and at 732 ° C under a load of 690 N / mm 2 examined. This resulted in a standing time of 22.5 hours for the sample from the ground powder

so und für die Probe aus dem ungemahlenen Pulver eine Standzeit von nur zwei Stunden.so and for the sample from the unground powder a standing time of only two hours.

Beispiel 3Example 3

55 Zwei weitere Chargen des erwähnten Zerstäubungspulvers mit einer Teilchengröße von 43 bis 246 μπι wurden fünf bzw. fünfzig Stunden in einer luftdichten M-cm-KugelrnühlemiteinerUmdrehungsgeschwtndigkeit von 80 Upm in Anwesenheit von durchgehärteten 9,5-mm-Kugeln aus dem Stahl AISIE 52100 bei einem Volumenverhältnis Kugeln/Pulvervon 10:1 gemahlen. Des weiteren wurden zwei Pulverchargen mit einer Teilchengröße unter 43 μπι eine bzw. drei Stunden in einer Kugelmühle gemäß Beispiel 1 gemahlen. Jede der vier Chargen wurde in der im Zusammenhang mit Beispiel 2 beschriebenen Weise heißgepreßt und untersucht wobei sich die aus der nachfolgenden Ta- 55 Two further batches of the above-mentioned atomized powder with a particle size of 43 to 246 μm were placed in an airtight M-cm ball hole with a rotational speed of 80 rpm in the presence of fully hardened 9.5 mm balls made of AISIE 52100 steel for five and fifty hours, respectively Balls / powder volume ratio of 10: 1 ground. Furthermore, two batches of powder with a particle size of less than 43 μm were ground for one or three hours in a ball mill according to Example 1. Each of the four batches was hot-pressed and examined in the manner described in connection with Example 2, with the results from the following table

belle III ersichtlichen Daten ergaben. Die Daten der Tabelle III enthalten auch die Versuchsergebnisse des. ungemahlenen Pulvers und des zehn Stunden gemahlenen Pulvers gemäß Tabelle I sowie aus der Literatui stammende Härtewerte einer üblichen IN-100-Gußlegierung. Belle III resulted in apparent data. The data in Table III also contain the test results of the. unground powder and the ten-hour milled powder according to Table I and from the literature hardness values derived from a conventional IN-100 cast alloy.

Tabelle IIITable III AusgangsStarting Rockwell-Härte RA Rockwell hardness R A 50 h50 h RührarmmühleAgitator mill 3 h3 h 10 h10 h GußzustandAs-cast state pulverpowder KugelmühleBall mill 75,875.8 77,277.2 78,578.5 Temperaturtemperature 73,873.8 1 h1 h 76,076.0 76,276.2 74,574.5 5h5h 73,273.2 76,476.4 74,074.0 74,174.1 69,569.5 (C)(C) 73,273.2 74,874.8 71,571.5 74,474.4 69,469.4 69,869.8 68,268.2 RTRT Tl A
I i,T
Tl A
I i, T
73,973.9 55,755.7 74,174.1 33,033.0 14,414.4 68,268.2
593593 71,071.0 73,873.8 *)*) 70,070.0 *)*) *)*) 67,867.8 649649 63,263.2 71,371.3 47,247.2 65,065.0 760760 37,237.2 61,761.7 *)*) 58,558.5 871871 27,427.4 982982

Warm verformbarkeit (%) 1,2
*) Für die Messung zu gering.
Hot formability (%) 1.2
*) Too small for the measurement.

3,53.5

4,34.3

5,75.7

Die Daten der Tabelle III zeigen, daß ein nur einstündiges Mahlen des Pulvers in einer Rührarm-Kugelmühle zu einer wesentlich besseren Verformbarkeit bei Temperaturen über 76O0C führt als ein fünfstündiges trockenes Kugel-Mahlen. Dabei ist die Verformbarkeit noch etwas besser als diejenige eines fünfzig Stunden lang kugelgemahlenen Pulvers. Diese Verbesserung der Verformbarkeit ist eine Folge der inneren Spannungen der Pulverteilchen. Dagegen bleibt die Härte der Gußlegierung über den gesamten Temperaturbereich praktisch unverändert.The data in Table III show that grinding the powder for only one hour in a stirring arm ball mill leads to significantly better deformability at temperatures above 76O 0 C than five hours of dry ball milling. The deformability is a little better than that of a powder ball-milled for fifty hours. This improvement in deformability is a result of the internal stresses in the powder particles. In contrast, the hardness of the cast alloy remains practically unchanged over the entire temperature range.

Die Unterschiede im Fließwiderstand und der Duktilität zwischen dem gemahlenen und dem ungemahlenen Pulver gemäß Beispiel 2 sind mindestens zum Teil auf die wesentlich feineren Teilchen oder das Versetzungsgefüge der Teilchen mit inneren Spannungen zurückzuführen. Das Verformen der Pulverteilchen beim Mahlen führt außerdem zu einer feinerdispersen Verteilung der spröden Phasen. Beim Pressen eines unbehandelten Zerstäubungspulvers ergeben sich dagegen Schwierigkeiten wegen der Oberflächenphasen der Pulverteilchen.The differences in flow resistance and ductility between the ground and unground Powders according to Example 2 are at least partly due to the much finer particles or the Due to the dislocation structure of the particles with internal stresses. The deformation of the powder particles grinding also leads to a finely dispersed distribution of the brittle phases. When pressing an untreated atomizing powder, however, difficulties arise because of the surface phases the powder particles.

Preßkörper aus erfindungsgemäß gemahlenen Zerstäubungspulvern besitzen außerdem ein völlig anderes Gefüge als unbehandelte Pulver, insbesondere dann, wenn es sich um Pulver aus stets Kohlenstoff enthaltenden Superlegierungen handelt. Im unbehandeltcn Zustand finden sich zumeist verhältnismäßig große Karbide mit einer Größe über 1 μπα als inkohärenter Gefugebestandteil, deren atomares Gefuge keine Beziehung zu dem sie umgebenden Grundgefüge besitzen. Bei Preßkörpern aus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Pulvern liegen dagegen die Karbide zumeist als feindispers verteilte halbkohärente Teilchen vor. Dieser Unterschied im Karbidgefüge ist auf die starke Verformung der Pulverteilchen beim Mahlen zurückzuführen, die zu einer Zerkleinerung und Umverteilung der Karbide fuhrt Beim nachfolgenden Erwärmen auf die Heißpreßtemperatur gehen die feinen Karbide in Lösung und scheiden sich bei Temperaturen wieder ab, bei denen die Atombeweglichkeit verhältnismäßig gering und das chemische Potential hoch .ist Dies fuhrt zur Bildung eines sehr feinen, kohärenten Karbid-Ausscheidungsgefüge. Die Teilchen eines nicht behandelten Zerstäubungspulvers enthalten dagegen unzerkleinerte Karbide, die verhältnismäßig stabil sind und ihre kompakte Größe beibehalten.Pressed bodies made from atomized powders ground according to the invention also have a completely different one Structure as an untreated powder, especially when it is a powder made of always carbon Superalloys. In the untreated In this state, there are usually relatively large carbides with a size over 1 μπα as incoherent Structural component whose atomic structure has no relationship to the basic structure surrounding them. With compacts from according to the invention Process treated powders, on the other hand, the carbides are mostly finely dispersed semi-coherent particles. This difference in the carbide structure is due to the severe deformation of the powder particles during grinding, which leads to a comminution and redistribution of the carbides During the subsequent heating to the hot pressing temperature, the fine carbides go into solution and are deposited again at temperatures at which the atomic mobility is relatively low and the chemical potential is high. This leads to the formation of a very fine, coherent carbide precipitate structure. On the other hand, the particles of an untreated atomizing powder contain non-comminuted Carbides that are relatively stable and maintain their compact size.

Bei den höheren Temperaturen des Heißpressens findet zwar ein gewisses Lösen der kompakten Karbide statt. Die höheren Temperaturen erhöhen jedoch gleichzeitig auch die atomare Beweglichkeit, so daß sich die gelösten Karbide beim Abkühlen an der Korngrenzen oder anderen Oberflächen erneut abscheiden. At the higher temperatures of hot pressing there is a certain loosening of the compact carbides instead of. However, the higher temperatures also increase the atomic mobility at the same time, so that the dissolved carbides precipitate again on cooling at the grain boundaries or other surfaces.

Die Erhöhung der Warmverformbarkeit eines Zerstäubungspulvers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erlaubt die Anwendung der verschiedenster Formgebungsverfahren. Hierzu gehört das Vakuum-Heißpressen, Schmieden, Walzen, das isostatische Heißpressen bei niedrigeren Temperaturen als sonst üblich sowie das Warmstrangpressen. Auf diese Weise können kleine Turbinenscheiben im geschlossenen Gesenk mit Werkzeugstempeln geschmiedet werden, wobei völlig porenfreie Scheiben anfallen, die sogleich wärmebehandelt und bearbeitet werden können. Beim Herstellen großer Turbinenscheiben wird ein Vor-The increase in the hot deformability of an atomized powder by the method according to the invention allows the use of a wide variety of shaping processes. This includes vacuum hot pressing, Forging, rolling, hot isostatic pressing at lower temperatures than usual common as well as hot extrusion. In this way, small turbine disks can be closed Die forged with tool stamps, resulting in completely pore-free disks, which are immediately can be heat treated and machined. When manufacturing large turbine disks, a preliminary

so körper kreuzgewalzt oder im geschlossenen Gesenk fast bis zur Endform und -größe geschmiedet Von besonderem Vorteil ist dabei der geringe Materialverlust der teueren Superiegierungen bei minimalei Bearbeitung. Selbstverständlich muß das Verformen bei Temperaturen oberhalb der Temperatur von H1 erfolgen.cross-rolled in this way or forged in a closed die to almost the final shape and size. The low material loss of the expensive super alloys with minimal machining is a particular advantage. Of course, the deformation must take place at temperatures above the temperature of H 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit der verschiedensten vorlegierten Pulvern, insbesondere aus Superlegierungen und anderen schwer verformbaren Legierungen, durchführen. Dazu gehören Nickel-Superlegierungen mit bis 60%, beispielsweise 1 bis 25%, Chrom, bis 30%, beispielsweise 5 bis 25 %. Kobalt, bis 10%, beispielsweise 1 bis 9%, Aluminium. bis 8%, beispielsweise 1 bis 7%, Titan, einzeln odei nebeneinander, und insbesondere mit mindestens 4 oder 5% Aluminium und Titan, bis 30%, beispielsweise 1 bis 8%, Molybdän, bis 25%, beispielsweise 2 bis 20%. Wolfram, bis 10% Niob, bis 10% TantalThe method according to the invention can be carried out with the most varied of pre-alloyed powders, in particular made of superalloys and other alloys that are difficult to deform. These include nickel superalloys with up to 60%, for example 1 to 25%, chromium, up to 30%, for example 5 to 25 %. Cobalt, up to 10%, for example 1 to 9%, aluminum. up to 8%, for example 1 to 7%, titanium, individually or next to one another, and in particular with at least 4 or 5% aluminum and titanium, up to 30%, for example 1 to 8%, molybdenum, up to 25%, for example 2 to 20%. Tungsten, up to 10% niobium, up to 10% tantalum

bis 7% Zirkonium, bis 0,5% Bor, bis 5% Hafnium, bis 2% Vanadin, bis 6% Kupfer, bis 5% Mangan, bis 70% Eisen und bis 4% Silizium. Geeignet sind auch Koball-Superlegierungen und die Legierung IN-738 mit 0,17% Kohlenstoff, 8,5% Kobalt, 16% Chrom, 1,75% Molybdän, 2,6% Wolfram, 1,75% Tantal, 0,9% Niob, 3,4% Aluminium, 3,4% Titan, 0,01% Bor und 0,10% Zirkonium, Rest Nickel sowie IN-792 mit 12,7% Chrom, 9% Kobalt, 2% Molybdän, je 3,9% Wolfram und Tantal, 3,2% Aluminium, 4,2% Titan, 0,21% Kohlenstoff, 0,1% Zirkonium und 0,02% Bor, Rest Nickel und Rene 41 mit 0,09% Kohlenstoff, 19% Chrom, 11% Kobalt, 1,5% Aluminium, 3,1% Titan, 10% Molybdän, bis 5% Eisen und 0,007% Bor, Rest Nickel, oder Rene 95 mit 0,15% Kohlenstoff, 14% Chrom, 8% Kobalt, 3,5% Aluminium, 2,5% Titan, je 3,5% Molybdän, Wolfram und Niob, 0,01% Bor und 0,05% Zirkonium, Rest Nickel.up to 7% zirconium, up to 0.5% boron, up to 5% hafnium, up to 2% vanadium, up to 6% copper, up to 5% manganese, up to 70% iron and up to 4% silicon. Koball superalloys and the alloy are also suitable IN-738 with 0.17% carbon, 8.5% cobalt, 16% Chromium, 1.75% molybdenum, 2.6% tungsten, 1.75% tantalum, 0.9% niobium, 3.4% aluminum, 3.4% titanium, 0.01% boron and 0.10% zirconium, the remainder nickel and IN-792 with 12.7% chromium, 9% cobalt, 2% molybdenum, 3.9% each Tungsten and tantalum, 3.2% aluminum, 4.2% titanium, 0.21% carbon, 0.1% zirconium and 0.02% boron, Remainder nickel and Rene 41 with 0.09% carbon, 19% chromium, 11% cobalt, 1.5% aluminum, 3.1% Titanium, 10% molybdenum, up to 5% iron and 0.007% boron, balance nickel, or Rene 95 with 0.15% carbon, 14% chromium, 8% cobalt, 3.5% aluminum, 2.5% titanium, 3.5% each of molybdenum, tungsten and niobium, 0.01% boron and 0.05% zirconium, the balance nickel.

Weiterhin eignen sich die Legierungen Inconel 718 mil 0,04% Kohlenstoff, 18,6% Chrom, 0,4% Aluminium, 3,1% Molybdän, 5% Niob und 18,5% Eisen, Rest Nickel, Waspaloy mit 0,07% Kohlenstoff, 19,5% Chrom, 13,5% Kobalt, 1,4% Aluminium, 3% Titan, 4,3% Molybdän, 2% Eisen, 0,006% Bor und 0,07% Zirkonium, Rest Nickel, Astroloy mit 0,06% Kohlenstoff, je 15% Chrom und Kobalt, 4,4% Aluminium, 3,5% Titan, 5,25% Molybdän und 0,03% Bor, Rest Nickel, Mar-M 200 mit 0,15% Kohlenstoff, 9% Chrom, 10% Kobalt, 5% Aluminium, 2% Titan, 12,5% Wolfram, 1% Niob, 0,015% Bor und 0,05% Zirkonium, Rest Nickel, oder Mar-M 246 mit 0,15% Kohlenstoff, 9% Chrom, 10% Kobalt, 5,5% Aluminium, 1,5% Titan, 2,5% Molybdän, 10% Wolfram, 1,5% Tantal, 0,015% Bor und 0,05% Zirkonium, Rest Nickel.
Als vorlegiertes Pulver kommen auch Nimocasl 713 mit 0,12% Kohlenstoff, 12,5% Chrom, 6,1% Aluminium, 0,8% Titan, 4,2% Molybdän, 2,2% Niob, 0,012% Bor und 0,1% Zirkonium, Rest Nickel, UdimetSOO mit bis 0,15% Kohlenstoff, 17,5% Chrom, 16,5%
The alloys Inconel 718 with 0.04% carbon, 18.6% chromium, 0.4% aluminum, 3.1% molybdenum, 5% niobium and 18.5% iron, the remainder nickel, Waspaloy with 0.07 are also suitable % Carbon, 19.5% chromium, 13.5% cobalt, 1.4% aluminum, 3% titanium, 4.3% molybdenum, 2% iron, 0.006% boron and 0.07% zirconium, the remainder nickel, astroloy with 0.06% carbon, 15% chromium and cobalt each, 4.4% aluminum, 3.5% titanium, 5.25% molybdenum and 0.03% boron, the remainder nickel, Mar-M 200 with 0.15% carbon , 9% chromium, 10% cobalt, 5% aluminum, 2% titanium, 12.5% tungsten, 1% niobium, 0.015% boron and 0.05% zirconium, balance nickel, or Mar-M 246 with 0.15% Carbon, 9% chromium, 10% cobalt, 5.5% aluminum, 1.5% titanium, 2.5% molybdenum, 10% tungsten, 1.5% tantalum, 0.015% boron and 0.05% zirconium, the remainder nickel .
Also available as pre-alloyed powder are Nimocasl 713 with 0.12% carbon, 12.5% chromium, 6.1% aluminum, 0.8% titanium, 4.2% molybdenum, 2.2% niobium, 0.012% boron and 0, 1% zirconium, balance nickel, UdimetSOO with up to 0.15% carbon, 17.5% chromium, 16.5%

ίο Kobalt, je 2,9% Aluminium und Titan, 4% Molybdän, bis 4% Eisen und bis 0,01% Bor, Rest Nickel, Udimet700 mit höchstens 0,15% Kohlenstoff, 15 Chrom, 17% Kobalt, 4,3% Aluminium, 3,4% Titan, 5,3% Molybdän, höchstens 4% Eisen und höchstens 0,05% Bor, Rest Nickel, und A-286 mit 0,05% Kohlenstoff, 15% Chrom, 26% Nickel, 1,25% Molybdän, 2,2% Titan, 0,2% Aluminium, 0,03% Bor und 0,3% Vanadin, Rest Eisen, in Frage. Schließlich eignen sich auch Titan-Legierungen sowie die Feuerfest-Legierungen SU-16 mit 11% Wolfram, 3% Molybdän, 2% Hafnium und 0,08% Kohlenstoff, Rest Niob, TZM mit 0,025% Kohlenstoff, 0,48% Titan und 0,09% Zirkonium, Rest Molybdän, sowie Zircaloy beispielsweise mit 1,5% Zinn, 0,12% Eisen, 0,1% Chrom und 0,05% Nickel, Rest Zirkonium, oder mit höchstens 0,05% Kohlenstoff, 0,25% Zinn und 0,25% Eisen, Rest Zirkonium, und dispersionsverfestigte Legierungen mit bis 10 Volumenprozent und mehr eines Dispersoids, wie Yttriumoxyd, Thoriumoxyd oder Lanthanoxyd.ίο cobalt, each 2.9% aluminum and titanium, 4% molybdenum, up to 4% iron and up to 0.01% boron, remainder nickel, Udimet700 with a maximum of 0.15% carbon, 15 Chromium, 17% cobalt, 4.3% aluminum, 3.4% titanium, 5.3% molybdenum, at most 4% iron and at most 0.05% boron, balance nickel, and A-286 with 0.05% carbon, 15% chromium, 26% nickel, 1.25% molybdenum, 2.2% titanium, 0.2% aluminum, 0.03% boron and 0.3% vanadium, the remainder iron, in question. Finally, are suitable also titanium alloys and the refractory alloys SU-16 with 11% tungsten, 3% molybdenum, 2% Hafnium and 0.08% carbon, balance niobium, TZM with 0.025% carbon, 0.48% titanium and 0.09% zirconium, Remainder molybdenum, as well as Zircaloy for example with 1.5% tin, 0.12% iron, 0.1% chromium and 0.05% Nickel, balance zirconium, or with a maximum of 0.05% carbon, 0.25% tin and 0.25% iron, balance zirconium, and dispersion strengthened alloys with up to 10 volume percent and more of a dispersoid, such as yttrium oxide, thorium oxide or lanthanum oxide.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: L Verfahren zur Verbesserung der Wannverformbarkeit von Zerstäubungspulvern aus Knetiegierungen, insbesondere Superlegierungen, dadurchgekennzeichnet, daß die Pulverteilchen zunächst kalt verformt und dadurch mit inneren Spannungen versehen werden.L Process to improve the deformability of the bath of atomizing powders made from kneaded alloys, in particular superalloys, characterized that the powder particles are initially cold deformed and thus with internal stresses be provided. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen in einer Rührarm-Mühle kalt verformt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that that the powder particles are cold deformed in a stirring arm mill. 3. Verwendung des gemäß Anspruch 1 oder 2 vorbehandelten Zerstäubungspulvers für die Herstellung von Turbinenscheiben.3. Use of the atomizing powder pretreated according to claim 1 or 2 for production of turbine disks.
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