DE2445462B2 - Verwendung einer Nickellegierung - Google Patents
Verwendung einer NickellegierungInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Nickellegierung aus 3 bis 8% Aluminium, 2 bis 8% Titan,
4 bis 30% Chrom, 0,03 bis weniger als 0,3% Kohlenstoff, 0 bis 6% Molybdän, 0 bis 12% Wolfram, 0 bis 10%
Tantal, 0 bis 10% Niob, 0 bis 8% Hafnium, 0 bis 5% Vanadium, 0 bis 1 % Zirkonium, 0 bis 1 % Bor, 0 bis 30%
Kobalt und Nickel als Rest mit zufälligen Verunreinigungen in Pulverform für Zwecke der Pulvermetallurgie
mit der Maßgabe, daß das Pulver nicht mehr als 3,6 Atom-% an Molybdän und/oder Wolfram und mindestens
0,3 Atom-% an Niob, Tantal, Hafnium und/oder Zirkonium enthält und sowohl im Pulver als auch im
Sinterkörper Karbid vorwiegend als MC-Karbid und ohne M23C6-Karbid vorhanden ist.
Das Gefüge verfestigter Gegenstände, die aus zerstäubtem Pulver hergestellt sind, kann eine bevorzugte
Anordnung von Karbiden in einer definierten räumlichen Anordnung aufweisen. Die Morphologie
dieser Anordnung läßt vermuten, daß die Karbidteilchen in dem konsolidierten Festkörper an Grenzflächen
angeordnet sind, die die äußeren Oberflächen des Pulvers vor dem Zusammenpressen waren.
Die Karbidsegregation bzw. -ausscheidung an früheren Korngrenzen ist im allgemeinen unerwünscht, da sie
die Bearbeitbarkeit und die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt. So werden z. B. beim Strangpressen
solche Segregationen in der Preßrichtung ausgerichtet und resultieren in einer ernsten Beeinträchtigung der
Eigenschaften in der Querrichtung. Während also die Eigenschaften eines pulvermetallurgisch hergestellten
Preßkörpers, z. B. aus einer Superlegierung auf Nickelbasis, in Längsrichtung ausgezeichnet sein können, sind
die Querfestigkeits-Eigenschaften, insbesondere die Duktilität, als sehr dürftig gefunden worden. So betrug
z. B. in einer üblicherweise verwendeten Superlegierung auf Nickelbasis die Querduktilität bei 760°C, gemessen
als prozentuale Dehnung, nur 1%, während die Längsdehnung 16% betrug, obschon sowohl die
Zugfestigkeit als auch die Streckgrenze in beiden Richtungen im wesentlichen gleich waren. Eine
Untersuchung der zerbrochenen Querprobekörper zeigte, daß der Bruch durch die Karbidgänge hindurch
erfolgt war. Der Verlust bei der Querduktilität scheint daher das direkte Resultat des Bruchpfades geringer
Festigkeit zu sein, der durch die Karbide gebildet wird, die sich an früheren Korngrenzen ausgeschieden haben.
Es wurde festgestellt, daß sich in vielen Fällen die
Karbide auf der Oberfläche der Pulver vor oder während der Konsolidierung gebildet hatten. Es ist auch
beobachtet worden, daß solche ausgeschiedenen Karbide während des Bearbeitens oder des nachfolgenden
Aussetzens gegenüber hohen Temperaturen während der Herstellung des Werkstücks nicht zerbrochen oder
aufgelöst werden.
In der FR-PS 12 81 502 ist eine Mischung aus Pulvern folgender Bestandteile beschrieben: 1 bis 8% AI, 1 bis
8% Ti, 8 bis 25% Cr, bis zu 0,5% C, 0 bis 10% Mo, mehr
als 5 bis weniger als 15% W, 0 bis 5% Ta, 0,1 bis 5% Nb,
0 bis 1% Zr, 0,005 bis 0,5% B, 0 bis 35% Co mit Ni als Rest Diese Pulvermischung wird zur Herstellung von
Gegenständen mittels Pulvermetallurgie benutzt
In der US-PS 36 77 747 sind Nickelgußlegierungen aus 4 bis 7% Al, 0,5 bis 6% Ti, 7 bis 13% Cr, 0,02 bis 0,5%
C, bis zu 8% Mo, bis zu 14% W, bis zu 5,5% Ta, bis zu 3% Nb, bis zu 5% Hf, bis zu 1,5% V, bis zu 0,3% Zr, 0,002
bis 0,2% B, bis zu 35% Co und Nickel als Rest beschrieben.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Nickellegierung in Pulverform für
Zwecke der Pulvermetallurgie zu verwenden, bei der die Zusammensetzung die Bildung von MaQ-Karbid und
die Abscheidung von Karbiden an früheren Korngrenzen verhindert. Diese Aufgabe wird durch den eingangs
genannten Gegenstand der Erfindung gelöst.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform hat das MC-Karbid einen Größenbereich von 0,2 bis 1 μπι.
Der Entwurf fortgeschrittener energieerzeugender Apparate, wie Strahltriebwerke, hat die Metallurgen vor die Notwendigkeit gestellt, feste, bei höheren Temperaturen einsetzbare Legierungen zu schaffen. Nachdem diese Legierungen entwickelt waren, wurde jedoch festgestellt, daß es zunehmend schwieriger war, die Legierung herzustellen sowohl vom Standpunkt der Herstellung fehlerfreier dichter Barren, als auch der Verarbeitung der Legierung zu Triebwerksteilen unter Anwendung üblicher Methoden, wie Schmieden. Als Ergebnis wurde zunehmendes Gewicht auf die Pulvermetallurgie zur Herstellung der Teile gelegt.
Der Entwurf fortgeschrittener energieerzeugender Apparate, wie Strahltriebwerke, hat die Metallurgen vor die Notwendigkeit gestellt, feste, bei höheren Temperaturen einsetzbare Legierungen zu schaffen. Nachdem diese Legierungen entwickelt waren, wurde jedoch festgestellt, daß es zunehmend schwieriger war, die Legierung herzustellen sowohl vom Standpunkt der Herstellung fehlerfreier dichter Barren, als auch der Verarbeitung der Legierung zu Triebwerksteilen unter Anwendung üblicher Methoden, wie Schmieden. Als Ergebnis wurde zunehmendes Gewicht auf die Pulvermetallurgie zur Herstellung der Teile gelegt.
Dabei wurde festgestellt, daß die weiter oben beschriebene Karbidausscheidung an den früheren
Korngrenzen mit einer Tendenz der Legierung verbunden ist, sogar sehr geringe Mengen von
M23C6-Karbid zu bilden. Im Rahmen der Erfindung
wurde festgestellt, daß durch die Begrenzung der Karbidstruktur in einer Legierung im wesentlichen auf
das stabilere MC-Karbid in Anwesenheit einer begrenzten Menge von Elementen, die MöC-Karbid bilden, ein
Legierungspulver auf Nickelbasis definiert werden kann, das im Sinterkörper keine Ausscheidung von
Karbiden entlang früheren Korngrenzen zeigt.
So wurde erfindungsgemäß erkannt, daß durch die Kontrolle und die Koordination der Mengen von
Elementgruppen, die die erwünschten und die unerwünschten Karbidarten bilden, ein verbessertes Werkstück
aus einem Pulver mittels eines Verfahrens hergestellt werden kann, das die Ausscheidung von
Karbiden entlang den Korngrenzen der Teilchen
b5 vermeidet. Bei der erfindungsgemäß verwendeten
Legierung ist Kohlenstoff in einem Bereich von 0,03 bis weniger als 0,3 Gew.-% eingeschlossen. Gleichzeitig
werden die Elemente Molybdän oder Wolfram, die die
Neigung haben, das unerwünschte MeC-Karbid zu bilden, einzeln oder in ihrer kombinierten Menge auf
nicht mehr als 3,6 At-% begrenzt Darüber hinaus schließt die Legierung mindestens 0,3 At-% der
Elemente ein, die ausgewählt sind aus Nb, Ta, Hf und Zr, den starken Bildnern des erwüns :hten und stabilen
MC-Karbids. Gemäß einer Ausführungsform nach der erfindungsgemäßen Verwendung ist die einzige andere
Phase in der Nickel-Matrix zusätzlich zu Boride;; und
Zusammensetzung in Gew.-%
Rest Nickel und zufällige Verunreinigungen
Karbiden die /-Phase, da die Zusammensetzung so gewählt ist, daß die Tendenz, solche Phasen, wie die
Eta-Phase, μ-Phase, Sigma-Phase, Laves-Phase usw. zu bilden, ausgeschlossen ist
Während der Erprobung der Erfindung wurde eine Vielzahl von Legierungen in Pulverform zubereitet und
für die weitere Beurteilung zu einem bestimmten Körper gepreßt Die folgende Tabelle I gibt die
Zusammensetzung einiger dieser Legierungen an.
Legierung | Co | Cr | Mo | W | Al | Ti | Ta | Nb | Zr | Hf | B | C | V |
1 | 14,3 | 9,4 | 0 | 6,0 | 4,2 | 3,2 | 0 | 3,9 | 0,05 | 0 | 0,02 | 0,19 | 0 |
2 | 8,4 | 11,7 | 0 | 6,1 | 4,3 | 3,3 | 0 | 2,8 | 0,05 | 0 | 0,02 | 0,05 | 0 |
3 | 7,8 | 8,9 | 1,1 | 1,6 | 4,7 | 3,5 | 0 | 2,3 | 0,05 | 2,0 | 0,02 | 0,15 | 0 |
4 | 15,1 | 10,7 | 2,9 | 5,9 | 3,8 | 3,9 | 0 | 1,7 | 0,05 | 2,0 | 0,02 | 0,15 | 0 |
5 | 14,8 | 10,1 | 0 | 9,0 | 5,2 | 3,0 | 0 | 0 | 0,05 | 0 | 0,02 | 0,05 | 0 |
6 | 16,0 | 12,0 | 3,0 | 0 | 5,5 | 2,5 | 0 | 1,5 | 0,05 | 0 | 0,02 | 0,05 | 0 |
7 | 10,0 | 9,3 | 2,0 | 7,0 | 4,3 | 4,0 | 3,8 | 0 | 0,05 | 0 | 0,015 | 0,17 | 0 |
8 | 8,0 | 12,0 | 6,0 | 3,0 | 4,5 | 3,5 | 0 | 1,5 | 0,05 | 2,0 | 0,02 | 0,15 | 0 |
9 | 16,0 | 11,5 | 5,0 | 0 | 5,5 | 3,5 | 0 | 0 | 0,05 | 0 | 0,02 | 0,15 | 0 |
10 | 13,8 | 9,6 | 8,9 | 0 | 4,7 | 3,7 | 0 | 0 | 0,05 | 2,1 | 0,02 | 0,15 | 0 |
11 | 14,5 | 10,0 | 6,2 | 5,8 | 3,4 | 4,4 | 3,6 | 0,8 | 0,05 | 0 | 0,02 | 0,15 | 0 |
12 | 14,8 | 10,2 | 4,8 | 5,8 | 4,3 | 4,4 | 0 | 0,6 | 0,05 | 0 | 0,02 | 0,15 | 0 |
13 | 12,8 | 7,9 | 2,3 | 5,7 | 4,6 | 5,1 | 0 | 2,2 | 0,05 | 0 | 0,015 | 0,15 | 0 |
14 | 10,2 | 4,7 | 1,8 | 5,4 | 5,3 | 6,0 | 0 | 2,7 | 0,05 | 0 | 0,015 | 0,15 | 0 |
15 | 12,1 | 12,3 | 2,4 | 7,6 | 3,7 | 4,1 | 2,6 | 0,9 | 0,05 | 0 | 0,015 | 0,17 | 0 |
16 | 9,2 | 7,8 | 1,8 | 7,0 | 3,6 | 4,6 | 4,4 | 0 | 0,05 | 0 | 0,015 | 0,17 | 0 |
17 | 8,6 | 7,1 | 1,7 | 6,7 | 4,8 | 4,7 | 4,5 | 0 | 0,05 | 0 | 0,015 | 0,17 | 0 |
18 | 6,7 | 4,0 | 1,3 | 6,2 | 5,6 | 5,6 | 5,5 | 0 | 0,05 | 0 | 0,015 | 0,17 | 0 |
19 | 12,5 | 7,3 | 4,6 | 0 | 4,3 | 6,2 | 0 | 0 | 0,06 | 0 | 0,014 | 0,18 | 1,4 |
20 | 11,0 | 5,7 | 2,2 | 0 | 5,3 | 5,8 | 3,2 | 0,6 | 0,06 | 0 | 0,014 | 0,18 | 1,3 |
21 | 12,4 | 7,5 | 2,3 | 5,6 | 4,7 | 5,3 | 0 | 2,3 | 0,05 | 0 | 0,02 | 0,30 | 0 |
23 | 13,0 | 8,4 | 2,6 | 5,3 | 4,0 | 4,1 | 0 | 2,0 | 0,05 | 4,6 | 0,02 | 0,15 | 0 |
25 | 15,5 | 16,7 | 3,3 | 0 | 6,5 | 2,7 | 0 | 0,7 | 0,06 | 0 | 0,02 | 0,18 | 0,8 |
28 | 7,8 | 6,8 | 4,9 | 0,8 | 7,1 | 2,6 | 0 | 0 | 0,06 | 1,0 | 0,02 | 0,18 | 0 |
A | 11,0 | 19,0 | 9,8 | 0 | 1,5 | .3,2 | 0 | 0 | 0,0 | 0 | 0,01 | 0,12 | 0 |
B | 18,5 | 15,0 | 5,0 | 0 | 4,2 | 3,2 | 0 | 0 | 0,06 | 0 | 0,03 | 0,10 | 0 |
C | 15,2 | 10,0 | 3,0 | 0 | 5,6 | 4,6 | 0 | 0 | 0,07 | 0 | 0,01 | 0,17 | 1,0 |
D | 9,5 | 14,1 | 4,0 | 3,9 | 3,0 | 5,0 | 0 | 0 | 0,03 | 0 | 0,02 | 0,18 | 0 |
E | 8,0 | 14,0 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 2,5 | 0 | 3,5 | 0,05 | 0 | 0,01 | 0,07 | 0 |
Die Legierungs-Zusammensetzungen der Tabelle 1 wurden im Vakuum induktionsgeschmolzen und gegossen,
bevor man sie durch Inertgas-Zerstäubung in Pulver umwandelte. Für die Herstellung der Testkörper
wurde dann das Pulver gesiebt und der Pulveranteil ausgewählt, der im Bereich von 44 bis 250 μπι lag. Das
Pulver wurde in deformierbaren Behältern, in diesem Falle Metallbehältern aus rostfreiem Stahl, angeordnet,
die vor dem Verschließen auf einen Druck von 10 bis 15 μιη Hg evakuiert worden waren. Die so erhaltenen
Knüppel wurden dann in einem Temperaturbereich von etwa 1010 bis etwa 12300C zu Stangen mit quadratischem
Querschnitt stranggepreßt. Unterhalb dieses Temperaturbereiches sind sehr große Kräfte erforderlich,
um strangzupressen oder die volle Dichte zu erhalten. Oberhalb von etwa 1230° C iit man dem
Schmelzpunkt der Nickelsuperlegierung zu nahe.
to Nach dem Strangpressen wurde eine Reihe von
Untersuchungen an den Legierungen ausgeführt, deren Ergebnisse in der folgenden Tabelle II enthalten sind,
einschließlich Wärmebehandeln, Untersuchen der mechanischen Eigenschaften, metallographische Untersuchungen
und Berechnen des Vol.-°/o-Gehaltes der Karbide und des At.-°/o-Gehaltes der kritischen
Elemente der Legierungszusammensetzung.
Tabelle II | Karbide (VoI.- | 24 | %) | 45 462 | 6 | (Al.-%) | |
5 | Legierung | M6C | M23C6 | 1,9 | |||
0 | 0 | Nb + Ta + Hf+Zr Mo + W | 1,9 | ||||
I 1 | 0 | 0 | (At.-%, | U | |||
2 | 0 | 0 | MC | 2,4 | 1,7 | ||
3 | 0 | 0 | 1,8 | 1,7 | 3,4 | ||
6 | 0 | 0 | 0,5 | 2,0 | 3,2 | ||
7 | 0 | 0 | 1,4 | 0,9 | 2,8 | ||
13 | 0 | 0 | 0,5 | 1,2 | t Λ | ||
14 | 0 | 0 | 1,7 | 1,4 | 3,1 | ||
16 | 0 | 0 | 1,4 | 1,7 | 2,8 | ||
17 | 0 | 0 | 1,5 | 1,5 | 1,3 | ||
18 | 0 | 0 | 0,8 | 1,5 | 3,3 | ||
20 | 0 | 0 | 0,8 | 1,8 | 1,8 | ||
23 | 0 | 0 | 0,8 | 1,4 | 3,0 | ||
25 | 0 | 0 | 0,8 | 2,8 | 3,3 | ||
28 | 0 | 0 | 1,5 | 0,4 | 2,8 | ||
E | 0 | 0,6 | 1,6 | 0,4 | 2,9 | ||
II 5 | 0 | 1,7 | 1,6 | 2,2 | 2,6 | ||
9 | 0 | 2,0 | 1,4 | O | 3,1 | ||
19 | 0 | 0 | 0,2 | O | 5,9 | ||
21 | 2,8 | 0,4 | 0,7 | O | 2,9 | ||
A | 0 | !,1 | 0,4 | 1,4 | 1,7 | ||
B | 0 | 1,9 | 2,8 | O | 3,6 | ||
C | 0,1 | 2,1 | 0,2 | O | 3,6 | ||
D | 0,2 | 0 | 0,4 | O | 5,3 | ||
UI 4 | 2,1 | 0 | 0,8 | O | 4,7 | ||
10 | 1,4 | 0 | 0,8 | 1,8 | 3,9 | ||
12 | 0,5 | 0 | 1,4 | 0,7 | |||
15 | 1,4 | 0,4 | |||||
1,0 | 1,4 | ||||||
1,5 | |||||||
Die Legierungen der Tabelle II sind in Abhängigkeit von ihrer Tendenz, Karbide an früheren Korngrenzen
auszuscheiden, in drei Gruppen unterteilt worden. In Gruppe I sind Legierungen aufgeführt, deren Gefüge
weder M23CV noch !vUC-Karbide, sondern nur MC-Karbide
einschließt. Von diesen Legierungen der Gruppe I zeigte keine eine Karbidausscheidung an früheren
Korngrenzen. Die Legierung E ist eine käuflich erhältliche Nickelsuperlegierung, die für die Herstellung
von warm verformten Produkten verwendet wurde, jedoch nicht für pulvermetallurgische Zwecke. Es ist zu
bemerken, daß die Elemente Molybdän und Wolfram, die eine Neigung zur Bildung von MeC-Karbid haben,
erfindungsgemäß innerhalb des Bereiches bis zu maximal 3,6 At-% gehalten werden. Darüber hinaus
sind die starken MC-Karbidbildner Niob, Tantal, Hafnium und Zirkonium in einem Bereich von
mindestens 03 At-% vorhanden.
Demgegenüber zeigten die Legierungen der Gruppe II Karbidausscheidung an früheren Korngrenzen. Alle
Legierungen der Gruppe II mit Ausnahme der Legierung 21, die später näher besprochen werden soll,
wiesen M^Ce-Karbid in ihrem Gefüge auf. Ausgenommen für Legierung 21 ist auf die Abwesenheit der oben
aufgeführten starken MC-Karbidbildner hinzuweisen. Die Legierungen A, B, C und D sind alle käuflich
erhältliche Nickel-Superlegierungen. Die Legierung 21
ist in die Gruppe II der Tabelle II als eine Legierung aufgenommen worden, die wegen ihres Kohlenstoffgehaltes
von 0,3 Gew.-°/o eine gewisse Tendenz zur Karbidausscheidung an früheren Korngrenzen hat. Es
ist festgestellt worden, daß Legierungen, die solche Kohlenstoffmengen enthalten, nach isostatischem Heißpressen
eine Karbidausscheidung an früheren Korngrenzen zeigten. Die Erfindung ist daher definiert als
Verwendung einer Legierung, die weniger als 03 Gew.-% Kohlenstoff enthält Die untere Grenze für
Kohlenstoff ist als 0,03 Gew.-O/o definiert, weil Legierungen mit weniger als dieser Menge ungenügend
Kohlenstoff zur Bildung von Karbiden enthalten, um solche Ausscheidungsprobleme zu verursachen.
Jegliche Anwesenheit von M^CVKarbid ist für die
erfindungsgemäße Verwendung schädlich. Es wurde festgestellt daß die vollständige Abwesenheit des
MeC-Karbids nicht so kritisch ist In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Legierung können geringe
Mengen des M6C-Karbids toleriert werden. Typische
Beispiele von Legierungen, in denen MeC-Karbid im Hinblick auf eine Neigung zur Karbidausscheidung an
früheren Korngrenzen toleriert werden kann oder nicht sind in Gruppe III der Tabelle II gezeigt Eine
Auswertung hat gezeigt daß die Legierung 4 eine solche
Karbidausscheidung an früheren Korngrenzen nicht aufweist, während die Legierungen 10, 12 und 15 eine
solche schädliche Karbidausscheidung aufweisen. Die verwendete Legierung darf daher einen Gesamtgehalt
von nicht mehr als 3,6 At.-% der Summe aus Molybdän und Wolfram enthalten, um die Bildung des MtC-Karbids
zu begrenzen und so die Tendenz der Legierung zur Karbidausscheidung an früheren Korngrenzen zu
beschränken.
In Tabelle Il wurde der Vol.-%-Gehalt der Karbide unter folgenden Annahmen errechnet: Ist die Summe
von Molybdän und Wolfram größer als oder gleich 3,5 At.-%, dann bildet der Überschuß über diese Menge
MeC-Karbid; ist die Summe von Niob, Tantal, Hafnium und Zirkonium größer als oder gleich 0,3 At.-%, dann
bilder der Kohlenstoff das MC-Karbid; und ist die Summe von Niob, Tantal, Hafnium und Zirkonium
geringer als 0,3 At.-%, dann bildet eine Hälfte des Kohlenstoffes M2^C6- und die andere Hälfte MC-Karbid.
Zu den speziell bevorzugten Ausführungsformen nach der erfindungsgemäßen Verwendung, wie sie in
den Tabellen I und II gezeigt sind, gehören die Legierungen 4, 7 und 13 innerhalb des Zusammensetzungsbereiches
in Gew.-%: 3 bis 5 Al, 3,5 bis 5,5 Ti, 7 bis 11 Cr, 0,15 bis 0,2 C, 2 bis 3 Mo, 5 bis 7 W, 0 bis 4 Ta, 0 bis
2,5 Nb, 0 bis 2 Hf, 0 bis 0,1 Zr. 0,01 bis 0,05 B, 10 bis 16 Co und der Rest sind Nickel und zufällige Verunreinigungen
und die Summe von Ta, Nb, Zr und Hf ist mindestens gleich 0,3 At.-%.
Der Anmeldungsgegenstand betrifft die Verwendung einer Legierung mit einer kontrollierten und koordinierten
Zusammensetzung aus einer Reihe von Gründen, von denen ein wichtiger die Vermeidung von Karbidausscheidung
an früheren Korngrenzen ist. Andere Elemente sind jedoch aus einer Reihe von anderen
Gründen in der Zusammensetzung beschränkt:
Aluminium, das vorzugsweise im Bereich von 3 bis 7 Gew.-% vorhanden ist, ist auf nicht mehr als 8%
beschränkt, da eine größere Menge zu der Bildung von zuviel /-Phase oder der Bildung eines Eutektikums
führen würde.
Ti ist vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 6 Gew.-% enthalten, darf jedoch wegen der Bildung von
zuviel /-Phase und der Bildung der Eta-Phase 8 Gew.-°/o nicht übersteigen.
Chrom führt, wenn es in Mengen größer als 30 Gew.-% enthalten list, zur Bildung der Sigma-Phase,
während es in einer Menge von weniger als 4 Gew.-% zu Korrosionsproblemen führt. Der bevorzugte Bereich
für Chrom ist 4 bis 17 Gew.-%.
Wie bereits im einzelnen ausgeführt, sind die Elemente Molybdän und Wolfram, die zu einer
Legierung mit einer Tendenz zur Bildung des weniger erwünschten MöC-Karbids führen, in einer Gesamtmenge
von nicht mehr als 3,6 At-% vorhanden. Wegen optimaler Dichte dürfen darüber hinaus Molybdän 6
Gew.-% und Wolfram 12 Gew.-% nicht übersteigen.
Sowohl Tantal als auch Niob können in zu großen Mengen zur Bildung von Eta-Phase führen. Darüber
hinaus führt zuviel Niob zur Bildung von zuviel /-Phase. Daher sind sowohl Tantal als auch Niob auf nicht mehr
als 10 Gew.-% beschränkt
Hafnium hat eine deutliche Wirkung auf den beginnenden Schmelzpunkt einer Legierung. Es dürfen
daher nicht mehr als 8 Gew.-°/o Hafnium in der Legierung enthalten sein.
Das Element Vanadium ist ein Karbidbildner und ist auf nicht mehr als 5 Gew.-% beschränkt.
Kobalt, das weitgehend in der Literatur beschrieben ist, wird im allgemeinen für die Formbarkeit aufgenommen.
Es darf nicht in Mengen von mehr als 30 Gew.-% enthalten sein.
Jedes der Elemente Zirkonium und Bor ist in Mengen von bis zu 1% enthalten. Ein Überschuß über diese
Menge führt zur Herabsetzung des Schmelzbereiches der Legierung.
Ein bevorzugter Bereich für eine erfindungsgemäß verwendete Legierung in Gew.-% isi somit 3 bis 7% Al,
2 bis 6% Ti, 4 bis 17% Cr, 0,05 bis 0,2% C, 0 bis 6% Mo, 0 bis 9% W, 0 bis 6% Ta, 0 bis 4% Nb, 0 bis 5% Hf, 0 bis
3% V, je 0 bis 0,1 % Zr und B, 5 bis 20% Co und Nickel und zufällige Verunreinigungen als Rest, wobei die
vorgenannten weiteren Bedingungen gelten.
Das Herstellen eines Werkstücks aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung auf Nickelbasis
durch pulvermetallurgisches Verdichten umfaßt das Pressen des Pulvers in einem verformbaren, evakuierten
Behälter, aus z. B. Metall. Der Begriff »Werkstück« betrifft sowohl Halbzeug, wie Stäbe, Stangen, Knüppel,
als auch Fertigteile, wie Gasturbinenscheiben, Schaufelteile.
JO Obwohl als Ergebnis der erfindungsgemäßen Verwendung nach dem Verdichten durch Schliffbild-Untersuchung frühere Korngrenzen nicht feststellbar sind,
kann das Werkstück durch die Größe der Karbide im Mikrogefügc von solchen Werkstücken unterschieden
3j werden, die durch konventionelle schmelzmetallurgische
Techniken erhalten wurden. Das durch dile erfindungsgemäße Verwendung erhaltene Werkstück
weist Karbide auf, die hauptsächlich im Größenbereich von 0,2 bis 1 μπι liegen. Im Gegensatz dazu führt das
konventionelle Herstellen, wie Schmieden aus einem gegossenen Knüppel, im allgemeinen zur Erzeugung
von Karbiden, die hauptsächlich mindestens 5 μιτι oder
größer sind.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein Schliffbild mit lOOfacher Vergrößerung von einer Legierung, die Karbidausscheidung an
früheren Korngrenzen aufweist, und
Fig. 2 ein Schliffbild mit lOOfacher Vergrößerung einer Legierung ohne Karbidausscheidung an früheren
Korngrenzen.
Die Fig. 1 zeigt ein Schliffbild mit lOOfacher Vergrößerung der Legierung D, das die kreisförmigen
Anzeichen von Karbidausscheidung an früheren Korngrenzen nach isostatischem Heißpressen bei einer
Temperatur von etwa 11900C und einem Druck von
etwa 1055 bar zeigt Demgegenüber zeigt die F i g. 2 ein
Schliffbild in lOOfacher Vergrößerung der Legierung E,
die keine Karbidausscheidung an früheren Korngrenzen
bo aufweist nachdem sie unter den gleichen Bedingungen
bearbeitet wurde. Nur die irregulär gestalteten Körner sind zu sehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verwendung einer Nickellegierung aus 3 bis 8% Aluminium, 2 bis 8% Titan, 4 bis 30% Chrom, 0,03 bis
weniger als 0,3% Kohlenstoff, 0 bis 6% Molybdän, 0 bis 12% Wolfram, 0 bis 10% Tantal, 0 bis 10% Niob,
0 bis 8% Hafnium, 0 bis 5% Vanadium, 0 bis 1% Zirkonium, 0 bis 1% Bor, 0 bis 30% Kobalt und
Nickel als Rest mit zufälligen Verunreinigungen in Pulverform für Zwecke der Pulvermetallurgie mit
der Maßgabe, daß das Pulver nicht mehr als 3,6 Atom-% an Molybdän und/oder Wolfram und
mindestens 03 Atom-% an Niob, Tantal, Hafnium und/oder Zirkonium enthält und sowohl im Pulver
als auch im Sinterkörper Karbid vorwiegend als MC-Karbid und ohne M^Ce-Karbid vorhanden ist.
2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit MC-Karbid mit einem Durchmesser von 0,2 bis
1 μπι.
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