DE2522636A1 - Verfahren zur herstellung eines im gefuege grobkoernigen koerpers aus einer superlegierung und nach dem verfahren hergestellter koerper - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines im gefuege grobkoernigen koerpers aus einer superlegierung und nach dem verfahren hergestellter koerperInfo
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Description
52/75
Pi
BBC Aktiengesellschaft Brown Boveri & Cie, Baden
Verfahren zur Herstellung eines im Gefüge grobkörnigen Körpers
aus einer Superlegierung und nach dem Verfahren hergestellter
Körper
Bei Superlegierungen ist es bekannt, dass daraus pulvermetallurgi sch
hergestellte Körper, deren Gefüge Korngrössen von ca. 100 yuvn aufweist, eine geringere Festigkeit
609846/0854
ORIGINAL INSPECTED
- 2 - ' 52/75
bei Temperaturen von 1000° C und mehr besitzen als schmelzmetallurgisch hergestellte, deren Gefüge Korngrössen
von 1000yum und mehr aufweist. Da bis heute pulvermetallurgisch
keine Körper, die im Gefüge einen mittleren Korndurchmesser von mehr als 100 pm aufweisen, herstellbar waren, konnten pulvermetallurgisch demzufolge keine hochtemperaturfesten Körper hergestellt werden. In der Praxis wäre es indessen oft zweckmässig,
bestimmte, hochtemperaturf estE Körper, z.B. Turbinenschaufeln, aus einer Superlegierung pulvermetallurgisch statt schmelzmetallurgisch
herstellen zu können.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das die pulvermetallurgische Herstellung von Kör- "*
pern mit einem grobkörnigen Gefüge gestattet,
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
- dass die Körner einer in Pulverform vorliegenden oxid-dispersionsfreien
Legierung oder ihrer Komponenten kaltverfestigt werden,
- dass danach das aus kaltverfestigten Körnern bestehende Pulver der Superlegierung oder die im Legierungsverhältnis
gemischten pulverförmigen Legierungskomponenten zu einem Grünling aufgeschüttet,
- heiss isostatisch zu einem Rohling gepresst und
- danach zur Bildung des Körpers einer Grobkornglühung unterworfen
wird, wozu der Rohling mindestens bis zum Temperaturausgleich einer Temperatur zwischen der Rekristallisationstemperatur und der SοIidustemperatur ausgesetzt wird.
609846/0854
- 3 - 52/75
In der Zeichnung ist das erfindungsgemässe Verfahren schematisch
dargestellt. Danach werden die Körner einer in Pulverform vorliegenden Superlegierung oder ihrer ebenfalls in Pulverform vorliegenden
Legierungskomponenten kaltverformt (Superlegierungen
sind in ASTM No DS 9E definiert). Beim Kaltverformen der in Pulverform
vorliegenden Legierungskomponenten werden diese gleichzeitig mechanisch legiert.
Danach wird das Pulver in Weicheisenkapseln zu einem in der Form dem Körper entsprechenden Grünling aufgeschüttet.
Der Grünling wird in einer Presse unter Schutzgas, vorzugsweise
Argon, heiss isostatisch zu einem Rohling gepresst. Solche Pressen sind bekannt (Keramische Zeitschrift, Nr. 9/1971»
Seiten 5IO-514). Der Rohling wird danach in einem üblichen Glühofen
zur Bildung des Körpers unter Schutzgas einer Grobkornglühung unterworfen.
Zur Bildung eines Körpers aus einer austenitischen Superlegierung
auf Nickelbasis wurden Pulver der nachstehenden netalle bzw. Legierungen
im angegebenen Gewichtsverhältnis und in der angegebenen Korngrösse miteinander vermengt.
Gew, % Korngrösse jam
0,04 C 2,3 '
8,5 Co 2,3
16,0 Cr 9,0
609846/085^
Gew. %
1,75 Mo 2,6 W
1,75 Ta ■ 0,90 Nb 3,4 Al * 3,4 Ti * O1Ol B * 0,1 Zr * Rest Ni
1,75 Ta ■ 0,90 Nb 3,4 Al * 3,4 Ti * O1Ol B * 0,1 Zr * Rest Ni
52/75 | |
2522636 | |
Korngrösse /Um | |
3,2 | |
0,5 | |
6,5 | |
12,5 |
8-9 4,8
* werden als Ni-Vorlegierung zugegeben
Mit dem Vermengen der Körner oder anschliessend wurden diese .während 48 Stunden in einem Attritor (US-PS 3 591 362) in Argonatmosphäre
kaltverformt und gleichzeitig mechanisch legiert. Danach wurde das Pulver in Weicheisenkapseln zu einem in der Form
dem Körper entsprechenden Grünling aufgeschüttet. Der Grünling wurde hernach unter Argonatmosphäre zu einem Rohling heiss isostatisch
gepresst. Der Pressdruck betrug 3000 bar, die Presszeit eine stunde' und die Presstemperatur 1050 C, wobei die
Press temperatur im Bereich der Jf '-Solvus temperatur lag. Der Rohling
wurde zur Bildung des Körpers danach unter Argonschutzgas einer Grobkornglühung unterworfen. Hierzu wurde er während 3 h
einer Temperatur von 1270° C, welche über der Rekristallisationstemperatur liegt, ausgesetzt und anschliessend luftabgekühlt.
Der Temperaturbereich von 900° C bis auf Glühtemperatur (1270° C)'
609846/0854
52/75
wurde im Rohling bis zum Temperaturausgleich rasch, d.h. innerhalb
15 Minuten durchschritten. Die im Körper erreichte Korngrösse betrug 1200 yum.
Zur Bildung eines Körpers aus einer austenitisehen Superlegierung
auf Nickelbasis wurden Pulver der nachstehenden Metalle bzw. Legierungen im angegebenen Gewichtsverhältnis und in der ange- ·
gebenen Kprngrösse miteinander vermengt.
Gew. %
19 Cr
1,2 Al *
2,4 Ti *
0,07 Zr *
0,007 B * Rest Ni
Korngrösse/Am
9
8-9
4,8
* werden als Ni-Vorlegierung zugegeben
Mit dem Vermengen der Körner oder anschliessend wurden diese während 48 Stunden in einem·Attritor (US-PS 3 591 362) in Argonatmosphäre
kaitverformt und gleichzeitig mechanisch legiert. Danach wurde das Pulver in Weicheisenkapseln zu ei-nem in der Form
dem Körper entsprechenden Grünling aufgeschüttet. Der Grünling wurde hernach unter Argonatmosphäre zu einem Rohling heiss ispstatisch
gepresst. Der Pressdruck betrug 3000 bar, die Presszeit
609846/0854
* 52/75
— ο ~
eine Stunde und die Presstemperatur 900° C, wobei die Presstemperatur
im Bereich der^'-Solvustemperatur lag. Der Rohling
wurde zur Bildung des Körpers danach unter Argonschutzgas einer Grobkornglühung unterworfen. Hierzu wurde er während 30 Minuten einer Temperatur von 1240° C, welche über der Rekristallisations· temperatur liegt, ausgesetzt und anschliessend luftabgekühlt.
Der Temperaturbereich von 900° C bis auf GlühtΘηρβΓβΐμΓ( 1240 G) wurde im Rohling bis zum Temperaturausgleich rasch, d.h. innerhalb von 15 Minuten, durchschritten. Die im Körper erreichte
Korngrösse betrug 1100/um.
wurde zur Bildung des Körpers danach unter Argonschutzgas einer Grobkornglühung unterworfen. Hierzu wurde er während 30 Minuten einer Temperatur von 1240° C, welche über der Rekristallisations· temperatur liegt, ausgesetzt und anschliessend luftabgekühlt.
Der Temperaturbereich von 900° C bis auf GlühtΘηρβΓβΐμΓ( 1240 G) wurde im Rohling bis zum Temperaturausgleich rasch, d.h. innerhalb von 15 Minuten, durchschritten. Die im Körper erreichte
Korngrösse betrug 1100/um.
Zur Bildung eines Körpers aus einer ferritischen Superlegierung
wurden Pulver der nachstehenden Metalle bzw. Legierungen im angegebenen Gewichtsverhältnis und in der angegebenen Korngrösse
miteinander vermengt.
Gew. % | Korngrösse /um |
1 Co | 5 . |
30 Ferrochrom | 30 |
8 FeAl (65% Fe) | 15 |
0,05 Zr | ■8 |
0,2 Nb | 9 |
Rest Fe | 7 |
Mit dem Vermengen der Körner oder anschliessend wurden diese
609846/0854
' ' Jk
- 7 - 52/75
vährend 24 Stunden in einem Attritor (US-PS 3 591 362) in Argonatmosphäre
kaltverformt und gleichzeitig mechanisch legiert. Danach wurde das Pulver in Weicheisenkapseln zu einem in der Form
dem rörper entsprechenden Grünling aufgeschüttet. Der Grünling
wurde hernach unter Argonatmosphäre zu einem Rohling heiss isostatisch gepresst. Der Pressdruck betrug 3000 bar, die Presszeit
eine Stunde und die Presstemperatur 1000° C. Der Rohling wurde
zur Bildung des Körpers danach unter Argonschutzgas einer Grobkornglühung unterworfen. Hierzu wurde er während 30 Minuten
einer Temperatur von 1320° C, welche über der Rekristallisationstemperatur liegt, ausgesetzt und anschliessend luftabgekühlt.
Der Temperaturbereich von 1000° C bis auf Glühtemperatur ■<
(1320° C) wurde im Rohling bis zum Temperaturausgleich rasch, d.h.
innerhalb von 15 Minuten, durchschritten. Der im Körper erreichte Korndurchmesser betrug im Mittel ca. 1000 /um.
Zur Bildung eines Körpers aus einer austenitisehen Superlegierung
auf Nickelbasis wurde Zerstäubungspulver der nachstehenden Zusammensetzung
Gew. % 15 Co |
609846/ | Korngrösseyum |
10 Cr | ||
5,5 Al 4,75 Ti |
130 | |
3 Mo | ||
854 | ||
Ό | ||
- 8 - 52/75
Gew. % Korngrösse yum
0,02 C
0,15 B
130
0,06 Zr
Rest Ni J
während 48 Stunden in einem Attritor (US-PS 3 591 362) in Argonatmosphäre
kaltverformt. Danach wurde das Pulver in Weicheisendosen zu einem in der Form dem Körper entsprechenden Grünling
aufgeschüttet. Der Grünling wurde hernach unter Argonatmosphäre zu einem Rohling heiss isostatisch gepresst. Der Pressdruck
betrug 3000 bar, die Presszeit eine Stunde und die Press-*
temperatur 900° C, wobei die Presstemperatur im Bereich der J*'-Solvustemperatur lag. Der Rohling wurde zur Bildung des
Körpers danach unter Argonschutzgas einer Grobkornglühung unterworfen.
Hierzu wurde er während 30 Minuten einer Temperatur von 1290° C, welche über der Rekristallisationstemperatur liegt,
ausgesetzt und anschliessend luftabgekühlt. Der Temperaturbereich
von 900° C bis auf Glühtemperatur (1290° C) wurde im Rohling
bis zum Temperaturausgleich rasch, d.h. innerhalb" von 15 Minuten,
durchschritten. Der im Körper- erreichte Korndurchmesser betrug im Mittel 1000yum.
Nach weiteren Ausführungsbeispielen wurden Körper aus austenitischen
Superlegierungen auf Kobaltbasis in der beschriebenen
Form hergestellt, welche durchwegs Korngrössen von 1000yum und
mehr aufwiesen.
" ί ι q 3 / s / η -.- - ■■
- 9 - 52/75 ■
Die Erfindung bewirkt in der Regel den Vorteil, dass gleichzeitig mit dem Heisspressen der Rohling auf die Fertigmasse des
Körpers gebracht werden kann, so dass am Körper yeitere spanabhebende
oder spanlose Arbeitsoperationen entfallen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass wenn die Abmessungen
des Rohlings nach dem heiss isostatischen Pressen noch grosser als die Fertigmasse des Körpers sind, der Rohling vor
dem Grobkornglühen leicht durch Schmieden auf die Sollabmessungen des Körpers gebracht werden.
809846/08S
Claims (1)
- - 10 - 52/75Patentansprüche1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines im Gefüge grobkörnigen Körpers aus einer Superlegierung, dadurch gekennzeichnet,- dass die Körner einer in Pulverform vorliegenden, oxiddispersionsfreien Legierung oder ihrer Komponenten kaltverfestigt werden,- dass danach das aus kaltverfestigten Körnern bestehende Pulver der Superlegierung oder die im Legierungsverhältnis gemischten pulverförmigen Legierungskomponenten zu einem Grünling aufgeschüttet,- heiss isostatisch zu einem Rohling gepresst und- danach zur Bildung des Körpers einer Grobkornglühung unterworfen wird, wozu der Rohling mindestens bis zum Temperaturausgleich einer Temperatur zwischen der Rekristallisationstemperatur und der Solidustemperatur ausgesetzt wird.2. Verfahren nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, dass die Superlegierung eine austenitische Superlegierung ist.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass609846/0854- 11 - 52/75die Superlegierung eine ferritische Superlegierung ist.M. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einer Superlegierung auf Nickelbasis hergestellt wird.5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einer Superlegierung auf Kobaltbasis hergestellt wird.6. Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass das heiss isostatische Pressen im Bereich der /-"-Solvustemperatur erfolgt. .7. Verfahren nach Anspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass beim Grobkornglühen der Rohling innerhalb 15 Minuten von 900° C auf die Glühtemperatur erhitzt wird.8. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellter Körper.BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
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CH542575A CH610792A5 (en) | 1975-04-28 | 1975-04-28 | Process for producing an object of coarse-grained microstructure from a superalloy, and object produced by the process |
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CH (1) | CH610792A5 (de) |
DE (1) | DE2522636A1 (de) |
GB (1) | GB1505794A (de) |
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