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 koerper

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DE2522636A1
DE2522636A1 DE19752522636 DE2522636A DE2522636A1 DE 2522636 A1 DE2522636 A1 DE 2522636A1 DE 19752522636 DE19752522636 DE 19752522636 DE 2522636 A DE2522636 A DE 2522636A DE 2522636 A1 DE2522636 A1 DE 2522636A1
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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.
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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.
Beispiel 1
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
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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)'
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52/75
wurde im Rohling bis zum Temperaturausgleich rasch, d.h. innerhalb 15 Minuten durchschritten. Die im Körper erreichte Korngrösse betrug 1200 yum.
Beispiel 2
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
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* 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.
Beispiel 3 ■ ■ <
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
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' ' Jk
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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.
Beispiel 4
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)

  1. - 10 - 52/75
    Patentansprüche
    1. 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, dass
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    die 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
DE19752522636 1975-04-28 1975-05-22 Verfahren zur herstellung eines im gefuege grobkoernigen koerpers aus einer superlegierung und nach dem verfahren hergestellter koerper Ceased DE2522636A1 (de)

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