DE2407916A1

DE2407916A1 - Bei hohen temperaturen verwendbares, einschleifbares dichtungsmaterial

Info

Publication number: DE2407916A1
Application number: DE19742407916
Authority: DE
Inventors: David Vincent Rigney; Peter William Schilke
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1973-03-28
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1974-10-10
Also published as: DE2407916C2; FR2223473A1; FR2223473B1; GB1456554A

Description

UNITED AIRCRAFT CORPORATION,
East Hartford, Conn. USA

"Eel hohen Temperaturen verwendbares, einschleifbares Dichtungsmaterial"

Die Erfindung bezieht sich auf einschleifbare Materialien und insbesondere auf einschleifbare Materialien niedriger Reibung, welche bei hohen Temperaturen gegenüber Oxydation beständig sind und welche sich besonders für Gasturbinenmotoren eignen. -

Es ist bekannt, daß der Nutzeffekt eines Gasturbinenmotors zum Teil von einer Verhinderung eines Gasdurchgangs zwischen den einzelnen Stufen sowohl im Kompressor als auch in der Turbine des Motors abhängt. Zwar wird der Motor mit sehr genauen Toleranzen konstruiert und hergestellt, aber es ist nötig, einen ausreichenden Kaltabstand zwischen den Spitzen der rotierenden Elemente und des Stators einzuhalten, um die unterschiedliche thermische Ausdehnung zwischen den Teilen zu berücksichtigen, wenn der Motor die normale Betriebs-

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temperatur annimmt. Zu diesem Kalt abstand müssen neben der: üblichen Herstellungstoleranzen auch noch zusätzliche Sicherheitsfaktoren addiert werden., ui;: auch einen kurzzeitigen Γ-otcrbetrieb bei Temperaturen über den Konstruktionster;.peraturen zu berücksichtigen. Die hierzu erforderlichen ' Abstünde sind irr: allgemeinen so groß, daß der Motor nicht ir.it dem maximalen theoretischen Nutzeffekt arbeitet.

Um diesen Schwierigkeiten bei zukommen, ist es bekannt, eine einsciileifbare Oberfläche auf den Teilen zu verwenden, welche die rotierenden Elemente umgeben, und die Kesserkanten oder Heuler-spitzen des Rotorsystems bei der thermischen Ausdehnung in den Belag eindringen zu lassen, so daß der Rotor praktisch ohne Abstand am Gehäuse anliegt. Eine typische einschleifbare Dichtungskonstruktion ist in der US-PS 3 413 136 zu sehen.

Tneoretisch könnten die einschleifoaren Dichtungen das Verhalter, des I-Ictcrs stark verbessern, aber die gegenwärtigen Techniken und elnschleifbaren Dichtungsstrukturen sind in ihrer praktischen Anv/endung auf die gegenwärtigen Hochleistungsjetmotoren .licht zufriedenstellend. Insbesondere konnte noch kein Dichtungsmaterial gefunden werden, das eine hohe thermische Stabilität und einen hohen Schmelzpunkt, eine im wesentlichen konstante Einscnlelfbarkeit und gute thermische Schockcharakteristiken aufweist und dabei bei einer erhöhten Temperatur gut auf einen Metallsubstrat haftet und eine gute.Festigkeit bis zu einer Temperatur von 12O5°C aufweist.

Die vorliegende Erfindung betrifft nunmehr ein einschleifbares Dichtungsflächenmaterial für bei hchen Temperaturen arbeitende Vorrichtungen und insbesondere ein homogenes und poröses einschleifbares Dichtungsmaterial auf Nickelbasis, welches hauptsächlich ß- und /^--Phasen enthält und bei Temperaturen bis

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1O95°C während eines konstanten Betriebs und bis zu 12O5°C während eines kurzen Betriebs verv.-endet werden kann. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials.

Das homogene und poröse einschleifbare Dichtungsmaterial, welches hauptsächlich aus ß- und 'Jf'-Phasen besteht und für bei hohe Temperaturen arbeitende Vorrichtungen verwendet werden kann, besteht im wesentlichen annähernd aus 48 bis 68 Qev.-Z Ni, 7 bis 17 Gew.-35 Cr, 1 bis 20 Gew.-? Co, 10 bis 26 Gew.-% Al, bis zu 3 Gew.-Ji Elemente, die aus B, Si, P und W ausgewählt sind, bis zu 7 Gew.-Z eines feuerfesten Netalls, das aus Yttrium, Hafnium und Lanthan ausgewählt ist, und bis zu 7 Gew.-? dispergiertem pulverförmigem Material, das aus Glimmer, Kobaltoxyd, Graphit, Bornitrid, Molybdändisulfid, Diatomeenerde und Vermiculitasbest ausgewählt ist, wobei die Gesamtmenge an feuerfestem Metall und dlspergiertem pulverförmigem Material 10 Gew.-J nicht überschreitet. Es wird besonders bevorzugt, wenn der Gehalt an Nickel, Chrom, Kobalt und Aluminium so gewählt wird, daß annähernd 52 bis 65 Gew.-? Ni, 10 bis 14 Gew.-S Cr, 3 bis 15 Gew.-Jt Co und 13 bis 22 Gew.-? Al vorliegen. Eine optimale Zusammensetzung für eine selche einschleifbare Dichtung ist annähernd 56 Gew.-? Ni, 11 Gew.-Jt Cr, 9 Gew;-£ Co, 20 Gew.-? Al, 3 Gew.-? Glimmer und 1 Gewr-? Y, Si und B zusammen.

Untersuchungen haben gezeigt, daß die Gesamtporosität annähernd 35 bis -65?, vorzugsweise annähernd 40 bis 60? und insbesondere annähernd 56? betragen soll.

Die vorliegende Erfindung betrifft aber nicht nur da3 einschleifbare Dichtungsprodukt selbst, sondern auch ein Verfahren

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zur Herstellung desselben. Die HerEtellung erfolgt dadurch, daß Legierungspulver, die aus NlCrCoAl, HiCr und CoAl, und CoCr und NiAl ausgewählt sind, gesintert und dann oxydiert werden, um ein .homogenes und poröses einschleifbares Material herzustellen, das im wesentlichen aus annähernd 48 bis 68 Gew.-Z Ni, 7 bis 17 Gew.-? Cr, 1 bis 20 Gew.-JS Co und 10 bis 26 Gew.-? Al besteht. Es können die verschiedensten Modifiziermittel in die oben erwähnten Legierungspulver einverleibt werden, um die Festigkeit, die Oxydationsbeständigkeit oder Porosität des Systems weiter zu erhöhen. Es wird beispielsweise bevorzugt, kleine Mengen inerte Pulver eines Materials auf Silicatbasis, wie z.B. Glimmer, Diatomeenerde oder Vermiculitasbest, oder nicht auf Silicat basierender Materialien, wie z.B. Kobaltoxyd, Graphit, Bornitrid oder Molybdändisulfid einzuverleiben, um ein besseres Gleitvermögen wie auch eine bessere Porosität zu erzielen. Ee wird weiterhin bevorzugt, kleine Mengen eines feuerfesten Metalls aus der Gruppe 3b oder 4b des Periodensystems einzuverleiben, und zwar vorzugsweise Yttrium, Hafnium und Lanthan, um eine Oxydabblätterung zu hemmen. Neben den obigen beiden Modifiziermitteln werden vorteilhaft kleine Mengen Nickel- oder Kobaltbronzelegierungen einverleibt, um die Festigkeit des Systems zu erhöhen. Ein Jedes dieser Modifiziermittel kann in Mengen bis zu 7 Gew.-? zugegeben werden, wobei ihre Gesamtmenge 10 Gew.-? nicht überschreiten sollte. , ;

! Bei einem bevorzugten Verfahren wird der einschleifbare Belag dadurch hergestellt, daß man ein Pulvergemisch aus 40 bis Gew.-? Nickel/Chrom-Legierung, 15 bis 40 Gew.-? Kobalt/Aluminium/ .Yttrium-Legierung, 5 bis 15 Gew.-? Nickel/Alüminium-Legierung, 2 bis 10 Gew.-? Nickelbronzelegierung und 2 bis 5 Gew.-? inertes Material, das aus Glimmer, Kobaltoxyd, Graphit, Bornitrid, Molybdändisulfid, Diatomeenerde und Vermiculitasbest ausgewählt ist, herstellt , worauf dann das Geiniach in einer nlcht-oxydierenden Atmosphäre erhitzt wird,um die flüssige Phase zum

Sintern zu veranlassen, und schließlich das gesinterte Gemisch unter Sauerstoff erhitzt wird, um das Wachstum der Oxyde zu fördern.

Dichtungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, besitzen Eigenschaften, wie sie andere einschleifbare Materialien, welche oben erörtert wurden, nicht aufweisen. Es ist beispielsweise darauf hinzuweisen, daß die erfinäun£s_t.-ü:riiißeri Dichtungsmaterialien eine niedrige thermische Leitfähigkeit aufweisen und somit als Isolatoren wirken, wodurch ein steiler thermischer Gradient zwischen dem Weg des heißen Gases und dem äußeren Durchmesser der Dichtung aufrechterhalten werden kann und gleichzeitig thermische Verluste gering sind.

Das erfindungsgemäße Dichtungsmaterial wird vorzugsweise gemeinsam mit einem Halteteil verwendet, wie z.B.. mit einer herkömmlichen metallischen Bienenwabe aus einem geeigneten Material und mit einer geeigneten Form. Eine Reihe von Metallen kann verwendet werden, was von den speziellen Erfordernissen für den-Motor abhängt. Beispielsweise können zufriedenstellend rostfreie Stähle, wie z.B. A.I.S.I. der Type 321 und Legierungen auf Nickel- oder Nickel/Kobalt-Basis zufriedenstellend verwendet v;erden. Vor der Verwendung muß aber das Kältete! 1 mit Hilfe eines alkalischen Reinigungsmittels oder mit Hilfe von geeigneten Lösungsmitteln gereinigt und entfettet werden.

Nach dem Reinigen wird das Kalteteil mit einer Bronzelegierung, wie z.B. NiCrSi (70,8 Gew.-JS Ni, 19,0 Gew.-% Cr, 10,2 Gew.-S Si) und ir.it einem geeigneten Binder, wie z.B. einer Cellulosenitratlösung, beschichtet und dann trocknen gelassen. Als nächstes werden die Legierungspulver, die aus NiCrCoAl, NiCr und CoAl, und CoCr und NiAl ausgewählt sind, nötigenfalls sorgfältig

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tr~jl:j.n^-ir.:iac::t, se da£ die Cesarr.t-usarnnensetzurig der Pulver annähernd ^t bis 6u Gov;.-^ Ni, 7 bis 17 Cew.-ji Cr, 1 bis 20 C='.·:.-;.' Co und 10 bis 26 Gev.^r.-;i Ai entspricht. Die trockenen Pulver kür.ner. darin mit einem geeigneten Binder, wie z.B. einer·. Cellulcser.itratlösung, gemischt ur.d in die Bienenwabe, beiscielc-v:eise ir.it einem Spatel, eingestrichen v/erden. Der Träger wird dann verdampfen gelassen und in einer nicht-oxydierenden Atmosphäre, v;ie z.B. Argon oder Vakuum, gemäß einen Schema gesintert, v;elches se gewühlt wird, daß die Menge der anwesenden .flüssigen Phase zu einer gegebenen Zeit auf eine Menge unter diejenige beschränkt ν,-ird, die verursacht, daß aas Material zuaarir.ensackt und somit seine Porcsitc."t verliert. Es ist klar, aaß verschiedene zufriedenstellende Zeit/Temperatur-Zyklen 2un Siiicern verwendet vrerden können. Sie hängen von der Jeweiligen Zusammensetzung des zu behandelnaen Materials und seiner vergesehenen Anwendung ab. Im Anschluß an das Sintern wird das Mate-r-iai oxydiert, ur. es zu stabilisieren, indem eine Schutzoxydschieht aus AIpO.., CoAI₂On und NiAIpO^ darauf gebildet v:ira. Das gesinterte Material kann im allgemeinen in einer sauer-3tcffhaltigen Atmosphäre während einer ausreichenden Zeit erhitzt werden, um die Bildung der obigen Oxyde zu bewirken. In Luft wird beispielsweise das gesinterte Material annähernd 7 bis 30 otiinden, vorzugsweise ungefähr 20 Stunden, auf 982⁰C erhitzt*

Das erhaltene Proaukt ist ein homogenes einschleifbares Dich- tungstaterial, das hauptsächlich aus ß- und of-Phasen besteht, und eine gesamte Porosität von annähernd 35 bis 65? aufweist.

ürr. die Eigenschaften des obigen au3 ^i Elementen bestehenden Sy.-;tan:s weiter zu verbessern, wird es bevorzugt, verschiedene Ilodifizierrnittel einzuverleiber.. Insbesondere wird es zur Hemmung

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einer Oxydabs^altung bevorzugt, eir. Pulver eines feuerfest er. Metalls vor den: Sintern in einer "enge bis zu 7 Cevj.-A suzugeben. Feuerfeste Metalle, die r.-.us den Gruppen 3b und h'c ausgewählt werden, wie z.B. Yttriuir:, Hafnium und Lanthan, sind zufriedenstellend. Die feuerfeste:. Metalle sollten im Dichtung material gleichförmig verteilt se_n. Sie liegen vorzugsweise in einer Hence von 0,01 bis 1,00 (ew.-s vor. Es wurde festre-stellt, daL die feuerfesten Iletaiie die Iiafi;ur:;~ üer aus Ll₀O-,, CoAlpOj, und iiiAlpOs bestehenden üy.ydschlcht an den Bichtur;«.-:=- teilcheri erhöhen. Zur Erhöhung der GleitfiLhirkeit und zur Einstellung der Porosität und darn.-t dei' Festigkeit v/ird es bevorzugt,, ein inertes pulverförmig;⁶³ Material in einer Mengi· bis zu 7 Gev:'.->2 vor dem Sintern zuzugeben. Zufriedensteller.Je iner'ce Pulver vrerden aus Glimmer, Kobaltoxyd, Graphit, Bornitrid, I-iolybdändisulfid, Diatcrceorierde und Vermiculit asbest aus£ev.ühlt, v:cbei die Materialien auf Silicatbasis, d.h. Glimmer, Diatciueer.erde und Versiiculitasbest, bevorzugt v.^rerden. Die inerten Materialien können eine Teilchengröße aufweisen, die im allgemeinen irr. Bereich von 0,150 bis 0,075 nun liegt. Sie sind vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 5 Gew.-£ »erhander..

Zusätzlich zu den eben erv/ilhnten 1-odifizierriittein kann ein drittes Ilodifiziermittei vcr dem Gintern entv.-eder alleir.e cder ge:..einsaiß mit diesen zugegeben, werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, bis zu 7 Gew.-%,Nickel- oder Kcbalrbrcnzelegierun£en zuz.ugeben,-.um die Festigkeit des Systems zu erhöhen.·Ein Beispiel für. eine geeignete Kickelbrcnzelegierunß, ist AMS 4778, und ein Beispiel fi'.r eine geeignete Kcbaltcrcnzelegierung ist eine solche der Zusammensetzung 0,80 Gew.-Z C, 21,0 Gew.-% Cr, 3,25 Gew. -% B, 10,0 Gew. -% VI, 3,0 Gew. -% Si₃ 17,0 Gev.^T.-£ :ii, Rest Co. Zwar ist jede Bronsenlegierur.s auf

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I".'ic;I:eI- ooer Kocaltbasis zufriede.~-steilend, jeüoch ist der Zlsu*.:: der Brcnzer.eleir.ente (welch,· hier als andere Eieren;,; sis --ii, Co, Cr oder Al definiert '..'erden, uie sie normaler·- '.vei^e ir. Iiicl-:el- und Kcbaitbror.zealegierungen gefunden werfer:} aus der Grutr-e B, C, Si, P und W in der Zusammensetzung der; einschleifbaren Dichtungsprodukts auf eine Menge beschränkt, die bis zu 3 Gew.-2, verzugsweise bis zu 2 Gew.-£ gehen kann. Die Zunar.rr.e eier Festigkeit aufgrund des Zusatzes dieser Ercflzenlo;_-ic-r-u:.^,en wurde anhand der Zunahme der Hilrte auf einer RcckweJ J-3ur.t-rficial-Y-Skala (^5 kg Belastung ; 12,7 nun Durchmesser der Eir-dr-ückkuge i) gerne ssen.

~£z v;ird darauf hingewiesen, daß die Sinterung deshalb ausgeführt wird, U-Ti eine Bindung zwischen den Teilchen selbst Jind zwischen den Teilchen und dem Halteten zu erzielen, wie auch oxydationsbestc.ndige Legierungen zu bilden. Das als Ausgangsmaterial verwendete alur.iiniurr.haltige Legierun™spulver wirkt, ob es nun aus CoAl, J-JiAl oder CoAlY, NiAlY usw. besteht, als aktiver Bestandteil. Durch seine Einverleibung ergibt sich eine Flüssigphasen- Sinterung, wodurch der Sinterprozess beschleunigt wird, was eine bessere Diffusion und Bindung zur Folge hat, als sie bisher bekannt war.

Die Konditionierung (Oxydation) fOrdert das Wachstun der Cxyde, stabilisiert das Dichtungsmaterial und macht es zäh. Während dieses Verfahrens wächst die Oxy dc chi cht. aus AIpO,, CoAl^O^. und NiAl^C₂, rund um alle Teilchen außer um inerte Katerialien, wie Glirnn.er. .Das Oxydgemisch ist ziemlich schmierig. Die poröse Struktur ergibt zusammen mit dem anwesenden dispergierten Gliimner ein Dichtungsmaterial, welches sich durch eine einzigartige Gleitfähigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen auszeichnet.

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Das abcchleifbare Dichtungsfilllrnaterial ist in gewissem Sinne ein freistehendes-SInt-erprcdukt und deshalb ziemlich pcr-^.s/ wobei die Porosität im Bereich vor. annähernd 35 bis 6^:j % liegt . Iir breiten Sinn ist es auch ein Zement, weil sowohl ·metall als auch Oxyd vorließt, die zu den strukturellen und physikalischen Eigenschaften des Systems beitragen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. Alle Prozentangaben sind in Gewicht ausgedrückt, sofern nichts anderes angegeben ist."

Beispiel 1

Ein Pulvergemisch mit der folgenden Zusammensetzung wurde sorgfältig trocken zusammengemischt:

57,3"'ρ-NiCr '(8OJJ NI, 202 Cr) Met co 43F NS 26,55* CoAlY (30? Co₃ 6B% Al, 1% Y) - 0,044 mm δ,7£.ϊΙΙΛ1 (95,52 -Ni, "4,53 Al)""Metco 450 "

4,82 NiSi-Bronze (AMS 4778) - 0,044 mm - .

2,7% Glimmer - 0,094 mm ' '

Das obige Gemisch wurde-mit einer Cellulosenitratlüsung als TrLger gemischt ur.d in eine NicraLoy-Verstärkungsfolie (Nicraloy ist ein eingetragenes Warenzeichen) eingepackt. Nach Verdampfen des Trägers wurde das Material 4 Stunden bei 982°C, 2 Stunden bei 10o6°C und eine Stunde bei 1107°C gesintert. Anschliessend wurde es 20 Stunden In Luft auf 982⁰C erhitzt. Das erhaltene Produkt war''.ein poröses homogenes einschleifbares Material mit einer offenen Porosität von annähernd 48£ und einer gesamten .Porosität von annähernd 56/'-. Die mittlere PorengröiJe. betrug dabei 0,002 cm. Die Struktur bestand hauptsächlich aus Js- und Q"*-?hasen und hatte im wesentlicher: die folgende Zusammensetzung:

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ϊό,ί;: ::ι, 11,55 Cr, Q,6% Cc, 19,9% Ai, o,3O;S Y, ο,2k% si, 0,1 ο ,'; B und 2,7 % C1 iiciae r.

Das gesinterte und oxydierte Material dieser Probe besaß 6in& Dichte von 3jl i" 0,2 g Je cm"' und zeigte eine thermische Leitfähigkeit im Bereich von 2,0 i:cal/m.h.°C bei 107°C bis Z, el kcal/.T.h.°C bei 1058⁰C. Nach 1000 Stunden bei 1093⁰C einer isothermen Oxydation ergab sich keine durch Kratzhärte je::.t:sser.e änderung der Karte des einschleifbaren riaterials. Lir;o· Prüfunr; in einem Motor während 2000 .LCP-Zyklen ergab ebenfalls keine Hilrteclnderung. Es ist v;ichtig festzuhalten, Zeil die Einschleifbarkeit sich während des Betriebs nicht ändert. Die meisten einschleifbaren Dichtungsmaterialien nehmen in ihrer Härte zu, und zwar wegen einer Oxydbildung.

Laberversuche und Versuche an richtigen Motoren auf Keißgaserosicn waren äußerst günstig. Beispielsweise zeigten bei Testbedingungen von 0,8 Mach in Düsentreibstoff und Luft die Proben bei 1093⁰C während 100 Stunden keinerlei Erosion. Außerdem trat keinerlei Rißbildung oder Abblätterung des Materials auf.

Beisriel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit einem Pulvergemisch der folgenden Zusammensetzung wiederholt:

50% KiCr (3G2 iii, 202 Cr) Hetco if3F NS ZöZ CoAl (302 Co, 70;T Al) - 0,044 ram 1OS KiAl (95% Ni, 5% Al) Ketco 4^0
5% Glimmer - 0,094 mm

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liach der Verdampfung des Trägers wurde das Material in Aracn bei 9o2°C 5 Stunden lang ur.a dann bei 1O66°C 2 Stunden Ιάη^ gesintert. Im. Anschluß darar. v:urde es in Luft l4 Stur.deη auf 9ö2°C erhitzt. Das erhaltene Produkt v;ar porös, und einschleifbar. Es bestand irr. v.'esentlichen aus ß- und 'Tf'-Phasen einer Zusammensetzung, die im wesentlichen aus 51,3Oew.-2 Ni, lO,?_-Gew..-£ Cr, 10,9 Gew.-ft Co, 22,3 Gew.-;; Al und 5,2 Gfew.-^ Glimmer bestand.

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 2 wurc.e rr.it einem Pulvergemisch der folgenden Zusammensetzung wiederholt:

5Ü% iiiCr (802 Ni, 20£ Cr) Met co ^3P NS

2% CoAl (30% Co, 70% Al) - 0,04i| mm ' -■

1Q% UiAl (95S Ni, .5? Al) Metco 450

3% Glimmer - 0,09^ mm

Das Katerial v:urde v;ie in Beispiel 2 gesintert und oxydiert. Das erhaltene Produkt war porös, homogen und einschleifbar und bestand im wesentlichen aus L- und ^jf-Phasen einer Zusammensetzung, die im \vesentlichen 55,£ Gew.-ji Hi, 11,7 0ew.-£ Cr_s 8,7 G.evi.-% Co, 20,9 Gew.-% Al una 2,9 Gew. -%■ Glimmer enthielt.

Beispiel H

662 NiCr (80^ Ki, 20<S Cr) Metco ^3F NS 195 CoAl (302 Co, "7OJ6 Al) - 0,04i; mm 93S NiAl (952 Ni, 5 ίί Al) riet co 450

3% Glimmer - 0,094 mm

3;; NiSi-Bronze (AIiS 4778) - 0,044 mm

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Uaah dor Verdampfung" des Trierers v:urde das Material in. Arjcr. 3 Stunden bei 982°C und zwei Stunden bei 1066°C gesintert. Kc v;urde dann in Luft l4 Stunden bei 9S2°C behandeln. Da^ erhaltene Produkt war porös, homogen und einschleif bar. Es btiotund irr. \:e sent Ii ehe η aus ß- und 'jf-Phasen einer Zusammensetzung, die i:.. wesentlichen aus 63,2 Gew.-Ji Ki, 13,4 Gew.-S Ci-, $,9 Gcw.-i: Co, ±4,3 Cev:.-£ Al, 0,1 Gew.-;,' Si, 0,1 Gew.-;? B und 3,0 0cv.-% Glimmer·bestand.

Beispiel 5

Das Verfahren.von Beispiel 1 wurde mit einem Pulvergemisch der folgenden Zusammensetzung wiederholt:

65;i NiCr (80ί Ni, 20£ Cr) Ketco ^iJF NS 14;: CcAl (30g Cc, 10% Al) - 0,cm ma 10» NiAl (35% i^i, 5i5 Al) Ketco 45C 3Jo Clir^er - 0,09'l mm

5% NiSi-Bronze (AMS if778) - 0,0^4 mm

Dieses Material wurde in Argon 2 Stunden bei 982⁰C und 3 Stunden bei lC6o^CC gesintert und 20 Stunden in Luft bei 982⁰C oxydiert. Das Irodukt war den obigen ähnlich, und bestand im wesentlichen aus 63,2 Ce\-:.-% Ni, 1^,2 Gew.-% Cr, 4,6 «Tew.-Ji Co, 11,2 Gew.-5-Al, 0,1 Gew.-2 Y, 0,2 Gew.-;t Si, 0,2 Gew.-% B und 3,0 Gew.-^ Glider.

Beisriel C ' ^

Es v.'urde die gleiche Technik wie in Beispiel 1 mit dem folgenden Pulvergemisch verwendet:

53% NiCr (80/5 Mi, '20S Cr) Metco I13F NS 25^ CoAlY "(30g Co, 69% Al, 1% Y) - 0,044 mm 6% NiAl (952 Ni, 5% Al) Metco 450 3£ Glimmer - 0,094 mm

10,1 NiSi-Eronze (AI-IS 4778) - 0,044 mm

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Das Material wurde unter don gleichen Bedingungen v;3 e irr. Bei er. ic· I 5 eben gesintert ur.d oxydiert. Das erhaltene Produkt bescX eine ähnliche 'Struktur v.'ie die oben beschriebenen. Ks hatte irr. wesentlichen die folrer.de Zusammensetzung. 53>^;~ iii, 11,6 Gew.-j6 Cr, 9,2 Gew.-% Co₅ 22,0 Gew.-Ji Al, 0,1 Gew.-?; Y, 0,5 Gew.-% Si, 0,3 Gew.-% B und 3,3 Gew.-2 Glir.irr.er.

Es wurden Versuche unter Veränderung des Glimrf.err;ehalts vor. 0,0 Gew.-Ii Glimmer auf 15,5 Gew.-;' Glimmer ausgeführt. Die erhaltene Harte der Proben variierte rr.it der i^er.ge des Glimmers, "wobei bei höherern Glimmergehalt die resultierende Härte geringer war. Eine Menge im Bereich von 2 bis 5% wird bevorzugt. Das Optimum ist ungefähr 2,t i 0,2?.Hese Mengen wurden durch dynamische Versuche der Wirkungen der Schaufelspitzen und des Abtrags ermittelt, bei denen die Schaufelfori.ien. und die Gasgeschwindigkeiten in der Turbine aufeinander abgestimmt wurden. Zwar wurden die Versuche unter Verwendung von Glimrc-r· ausgeführt, aber es können auch andere dispergierte Materialier:, wie z.Bi Kobaltoxyd, Graphit,'Bornitrid, Holybdandisulfid und Vermiculitasbest oder dergleichen verwendet werden. Es ist bekannt, daß einige dieser Materialien die Eigenschaft aufweisen, bei erhöhten Temperaturen zu schmieren, wodurch die Verhinderung des Festfressens unterstützt wird. Es wurden auch Versuche unter Veränderung der Menge an ΑΓ-iS AYTö-Bronzeniegierun (-0,044 mm) von O₁O bis 20,0 % durchgeführt. Die Resultate zeigten, daß eine Zunahme der Karte erhalten wird, wenn die Men£ der Bronzenlegierung gesteigert wird und umgekehrt. Der Prozentsatz -der anderen Bestandteile wurce ebenfalls verändert. Gzydaticnsversuche zeigten, daß die anregebenen Verhältnisse eine optimale Oxydationsbeständigkeit bei richtigen Sinterungscharakt ristiken ergeben.

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Claims

-Ik- PATENTANSPRÜCHE:

1. Koiaoger.es und poröses einschleifbares Dichtungsmaterial, welches im wesentlichen aus ß- und τί^-Phasen besteht und v;elches in bei hohen Temperaturen arbeitenden Vorrichtungen verwendet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen die folgende Zusammensetzung aufweist:

48-68 Gew.-? Ni, 7-17 Gew.-? Cr, 1-20 Gew.-? Co, 10-26 Gew.-2 Al, bis zu 3 Gew.-? Elemente, die aus B, C, Si, P und W ausgewählt sind, bis zu 7 Gew.-? eines feuerfesten Metalls, das aus Yttrium, Hafnium und Lanthan ausgewählt ist, und bis zu 7 Gew.-? eines dispergierten pulverförmigen Materials, das aus Glimmer, Kobaltoxyd, Graphit, Bornitrid, Molybdändisulfid und Vermiculitasbest ausgewählt ist, wobei die Gesamtmenge des feuerfesten Metalls und des dispergierten pulverförmigen Materials 10 Gew.-? nicht überschreitet.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine gesamte Porosität von annähernd 35 bis 65% aufweist.

3. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß es im wesentlichen die folgende Zusammensetzung aufweist: 52-64 Gew.-? Ni, 10-14 Gew.-? Cr, 3-15 Gew.-? Co, 13-22 Gew.-2 Al, bis zu 2 Gew.-? Elemente, die aus B, C, Si, P und W ausgewählt sind, 0,01-1,00 Gew.-? eines feuerfesten Metalls, das aus Yttrium, Hafnium und.Lanthan ausgewählt ist, und 2-5 Gew.-? dispergiertes pulverförmiges Material, das aus Glimmer, Kobaltoxyd, Graphit, Bornitrid, Molybdändisulfid und Vermiculitasbest ausgewählt ist, wobei die Gesamtmenge an feuerfestem Metall und dispergiertem pulverförmigem Material 10 Gew.-? nicht überschreitet.

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4. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus 56 Cew'„-# Ni, 11 Gew.->£ Cr, 9 Gew.-JS Co, 20 Gew.-% Al, 3 Gew.-JS Glimmer und 1 Gew.-5 Y, Si und B (zus aimnenge rechnet) besteht.

5. Verfahren zur Herstellung eines Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches sich als Bauteile für Jetmotorer; eignet, die Temperaturen bis zu 1O93°C ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Pulvergemisch aus 40-70 Gew.-* Nickel/Chrom-Legierung, 15-40 Gew.-% Kobalt/ Aluminium/Yttrium-Legierung, 5-15 Gew.-55 Niekel/Aluminium-Legierung, 2-10 Gew.-* Nickelbronzelegierung und 2-5 Gew.-? dispergiertem Material, das aus Glimmer, Kobaltoxyd, Graphit _t Bornitrid, Molybdändisulfid, Diatomeenerde und Vermiculitasbest ausgewählt ist, herstellt, das Gemisch in einer nlchtoxydierenden Atmosphäre nach einem solchen Schema erhitzt, daß eine Flüssigphasensinterung ohne Klumpenbildung stattfindet, und das genannte gesinterte Gemisch in einer säuerst offhaltigen Umgebung erhitzt, um das Wachstum von Oxyden zu fördern.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch in Argon, etwa 4 Stunden bei 982°C, 2 Stunden bei 1O66°C und 1 Stunde bei 1107°C gesintert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gesinterte Gemisch in Luft annähernd 20 Stunden auf an-■nähernd 982°C erhitzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß als disperglertes Material Glimmer verwendet wird.

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