DE2812878A1

DE2812878A1 - Superlegierung

Info

Publication number: DE2812878A1
Application number: DE19782812878
Authority: DE
Inventors: Michael Karl Korenko
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS53146921A; US4129462A; GB1559069A; FR2386614A1

Description

78-R-3O75

UNITED STATES DEPARTMENT OF ENERGY, Washington, D.C, V.St.A.

Superlegierung

Die Erfindung bezieht sich auf eine "f (Gamma Strich) gehärtete auf Nickel-Eisen basierende Superlegierung. Flüssigmetall-Schnellbrüterreaktoren sind derart konstruiert, daß sie für Brennstoff-Überzieh- und Kanal- oder Leiter-Anwendungsfälle 20 % kalt bearbeiteten rostfreien Stahl (SS) der Serie 316 enthalten. Das "National Alloy Development Program" bezweckt u. a. die Auffindung von Materialien, die in diesen Anwendungsfällen für 20 % kalt bearbeiteten 316 SS eingesetzt werden können, wobei diese Ersatzmaterialien einen größeren Widerstand gegenüber Anschwellen und auch verbesserte Festigkeiten aufweisen. Der Erhalt solcher Legierungen mit diesen verbesserten Eigenschaften wäre zweckmäßig, da dies verminderte Kosten im Leistungserzeugungszyklus zur Folge hätte, und auch die Kosten für die Handhabung verbrauchten Brennstoffes reduzieren würde. Die Gamma-Strich-Verfestigung bei rostfreien Stählen ist der kommerziellen Superlegierungsindustrie bekannt. Materialien wie beispielsweise A-286 und Nimonic PE16 sind typisch für diese Materialklasse. Ein Material zur Verwendung beim Brennstoffüberziehen oder bei Kanal-(duct) Anwendungsfällen in Flüssigmetall-Schnellbrüterreaktoren unterliegt zusätzlichen Einschränkungen und Materialanforderungen wegen der einzigartigen und extremen Natur

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der Neutronenbestrahlungsumgebung. Beispielsweise ist eine Überzugslegierung dem fließenden flüssigen Natrium auf der einen Seite und dem Kernbrennstoff auf der anderen Seite ausgesetzt. Die Neutronenbestrahlung führt zu neuen und neuartigen physikalischen Prozessen, die einen starken Einfluß auf die Eigenschaften und das Verhalten des Bauoder Konstruktionsmaterials ausüben können. Beispielsweise hat die Neutronenbestrahlung einen Einfluß auf das Phänomen des Anschwellens, bei dem sich die physikalischen Abmessungen einer Legierung infolge der Erzeugung von internen Hohlräumen ändern, und es besteht auch ein Einfluß auf das Phänomen des Bestrahlungskriechens, bei welchem sich die Legierung unter Temperatur- und Beanspruchungs-Bedingungen deformiert, d. h. Bedingungen, die ohne die Bestrahlung keine Deformation erzeugen würden. Diese Spezialprobleme machen Spezialmaterialien erforderlich.

Die Flüssig-Natrium-Umgebung hat, obwohl potentiell schädlich gegenüber vielen Materialien, einen Vorteil, der bei der erfindungsgemäßen Konzeption ausgenützt wird. Dieser Vorteil besteht darin, daß wegen der chemischen Natur des flüssigen Natriums und dem niedrigen Betriebssauerstoff gehalt des flüssigen Natriums in Reaktoren, dieses tatsächlich die Materialien gegenüber Oxydation abschirmt. Dies beseitigt eine Einschränkung, die im allgemeinen bei normalen auf Nickel-Eisen basierenden Superlegierungen vorhanden ist, d. h. der Chrom-Gehalt dieser Materialien ist im allgemeinen höher, beispielsweise im Bereich von 15 bis 19 Gew.-%. Dieser höhere Chrom-Gehalt schützt die Oberfläche des Materials gegenüber Oxydation. Da in flüssiges Natrium in Brüterreaktoren eingetauchte Materialien nicht der rauhen Oxydationsumgebung ausgesetzt sind, können Materialien mit niedrigerem Chromgehalt für Reaktoranwendungsfälle vorgesehen werden. Die Vorteile von Materialien mit niedrigerem Chromgehalt umfassen die geringere Tendenz, die schädliche Sigma-Phase zu bilden, die mögliche bessere

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Herstellbarkeit und den möglichen höheren Schwellwiderstand.

Legierungen mit niedrigem Nickelgehalt sind für Brüteranwendungsfälle wertvoller als Materialien mit hohem Nickelgehalt, da Nickel einen verhältnismäßig hohen Neutronenabsorptionsquerschnitt besitzt. Dies hat effektiv verschwendete Neutronen und einen verminderten Leistungserzeugungswirkungsgrad zur Folge.

Die erfindungsgemäßen hier beschriebenen Legierungen wurden entwickelt durch die einzigartige Kombination der Gamma-Strich-Verfestigung, der Fest-Lösungs-Verfestigung und mit Silicium als einem Schwellinhibitor für den niedrigen Chrom- und niedrig bis mittel-niedrigen Nickel-Bereich. Das erfindungsgemäße Konzept besteht in der einzigartigen Kombination der obigen Faktoren. Der tatsächliche Zusammensetzungsbereich kann dadurch etwas verbessert werden, daß man die potentiellen Phaseninstabilitäten minimiert, die üblicherweise in Nickel-Eisen-Superlegierungen beobachtet werden, wie beispielsweise G, Sigma, mu und Laves-Phasen, wobei die Optimierung der Titan- und Aluminium-Gehalte und -Verhältnisse erfolgt. Die Titan- und Aluminium-Optimierung kann erzeugt werden durch das normale Verfahren des Ausgleichs der erhöhten Festigkeit von Hochvolumenanteilen oder -fraktionen der Gamma-Strich-Phase gegenüber einer verminderten Herstellbarkeit und Schweißbarkeit.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt, eine wenig schwellende Nickel-Eisen-Superlegierung anzugeben, die eine festlösungsverfestigte Legierung ist, und wobei Gamma-Strich für zusätzliche Verfestigung vorhanden ist.

Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, eine Nickel-Eiseh-Superlegierung vorzusehen, die für Flüssigmetall-Brüterreaktorleitungen und Überzugsanwendungsfälle geeignet ist. Die Erfindung sieht ferner eine Nickel-Eisen-Superlegierung mit verbesserten Leerraum-Schwelleigenschaften

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vor. Die Erfindung sieht insbesondere eine Nickel-Eisen-Superlegierung vor mit einer Chromkonzentration von ungefähr 7,0 bis ungefähr 10,5 Gew.-% und einer niedrigen Nickelkonzentration von ungefähr 24 Gew.-% bis ungefähr 35 Gew.-%, wobei die Legierung eine Gamma-Strich-Phase in der Legierungsmatrix vorhanden aufweist und eine stabile Legierung ist. Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, eine Nickel-Eisen-Superlegierung vorzusehen, die eine hohe Temperaturfestigkeit vergleichbar zu der von 316 SS aufweist, und ferner besitzt die erfindungsgemäße Nickel-Legierung einen verbesserten Schwellwiderstand gegenüber 316 SS bei Temperaturen von ungefähr 500 bis ungefähr 700 ⁰C.

Die Erfindung sieht ferner ein Material vor, welches eine weitere Verfestigung besitzt durch die Gamma-Strich-Ausfällung zur Verwendung der inkrementalen Verfestigung dieser Morphologie.

Verschiedene weitere Ziele und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Erfindung und insbesondere auch den Ansprüchen. Es können verschiedene Änderungen hinsichtlich der Einzelheiten und Zusammensetzung der Legierungskomponenten, wie sie im folgenden beschrieben werden, vorgenommen werden.

Die Erfindung sieht eine neuartige Nickel-Eisen-Superlegierung vor, welche die Zusammensetzung gemäß Tabelle I besitzt und für Flüssigmetall-Brüterreaktorleitungen und Uberzugsanwendungsfälle geeignet ist. Die erfindungsgemäße Legierung besitzt eine verbesserte Festigkeit vergleichbar zu 20 % kalt bearbeiteten 316 SS bei erhöhten Temperaturen von ungefähr 300 bis ungefähr 700 ⁰C, und die erfindungsgemäße Legierung besitzt ferner einen verbesserten Schwellwiderstand bei Neutronenfluß. Die erfindungsgemäße Legierung schwillt annähernd 30 % oder weniger als die Schwellgröße von 316 SS.

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Die Erfindung sei nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Flußdarstellung zum Erhalt der erfindungsgemäßen Legierung;

Fig. 2, 3 und 4 die Streckgrenzen bzw. schließlich erreichten Zugfestigkeiten und Dehnungswerte für erfindungsgemäße Legierungen;

Fig. 5 und 6 Eintauchdichte- und Transmissionsmikroskopie-Ergebnisse für zwei erfindungsgemäße Legierungen.

Fig. 1 zeigt eine Flußfolge, die verwendet werden kann, um die erfindungsgemäße Legierung zu erhalten, die eine allgemeine Zusammensetzung gemäß Tabelle I besitzt.

Tabelle I

Legierungs-Bereich * E92 * EIlO *

Cr Ni Mo Ti Al Si

Mn Fe

* Legierungsgehalt ausgedrückt in Gew.-%.

7,0	- 10 - 5	9,7	7,7
25 -	35	34,4	24,9
2,0	- 3,3	3,1	2,9
1,7	- 2,5	1,9	1,9
0,3	- i,o	0,5	0,5
0,5	- 1,0	0,8	1,0
0,03	- 0,06	0,06	0,06
2,0	max.	1,5	1,5
Rest		Rest	Rest

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Tabelle II

Zug-Eigenschaften von ausfällungsveriestigten Nickel-Eisen

Superlegi erungen

Legierung Temp. 0,2 % Streck- schließliche % Total-,o ,s grenze Zugfestigkeit Dehnung

10,5 12,3 11,1 12,6

EIlO	650	78,4	89,7
ElK)	650	79,4	92,1
E92	650	79,8	100,3
E92	650	78,9	96,6

Diese Zusammensetzung kann zufällige Elemente enthalten, die in unvermeidbarer Weise eingeschlossen sind, weil sie das Herstellungsverfahren der Legierung oder deren elementare Komponenten begleiten. Obwohl einigen dieser Verunreinigungen maximale Konzentrationen zugewiesen werden können, wie beispielsweise ungefähr 0,05 Gew.-% Stickstoff, ungefähr 0,005 Gew.-% Schwefel und ungefähr 0,005 Gew.-% Phosphor, so werden doch diese Konzentrationen so niedrig als möglich gehalten und vorzugsweise sind solche Verunreinigungen in der Legierung überhaupt nicht vorhanden.

Darüber hinaus können bestimmte weitere Elemente absichtlich hinzugefügt werden, um eine Verschiedenheit verbesserter Eigenschaften vorzusehen. Beispielsweise kann Bor in einer niedrigen Konzentration, wie beispielsweise von ungefähr 0,003 bis ungefähr 0,007 Gew.-% hinzugefügt werden, um die Verarbeitbarkeit und die Beanspruchungsbrucheigenschaften zu verbessern. Zirkon kann mit dem gleichen Konzentrationsbereich aus ähnlichen Gründen und für mögliche vorteilhafte Wirkungen bei der Schwellverhinderung hinzugefügt werden. Vanadium kann für eine verbesserte Zugfestigkeit bei der Heißbearbeitung hinzugefügt werden, oder aber auch, um die -Kerb-Ziehfähigkeit bei erhöhter Temperatur zu verbessern.

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Die Lehre der Erfindung sieht einen Konzentrationsbereich für eine Legierung mit verbessertem Widerstand gegenüber Anschwellen unter einem Neutronenfluß vor, und es könnte erwünscht sein, den Gehalt einiger Elemente zu erhöhen oder zu erniedrigen, um verbesserte Eigenschaften vorzusehen. Beispielsweise würde man Festigkeitserhöhungen durch höhere Titan- und Aluminium-Hinzufügungen erwarten.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung kann das folgende Verfahren verwendet werden. Das Schmelzen kann erreicht werden durch Hineingabe von Nickel, Chrom, Eisen und Molybdän in ein sauberes Aluminiumoxid-Schmelzgefäß in einem geeigneten Ofen, wie beispielsweise einem Vakuuminduktionsofen. Für Chargen unterschiedlicher Größe wurden die Temperatur- und anderen Parameter innerhalb des Fachwissens geändert. Die Vakuumkammer kann auf 10 Mikrometer (Mikron) Quecksilber evakuiert werden und die Charge schmilzt und wird bei ungefähr 1650 °C ungefähr 5 min langgehalten. Die Charge wird auf ungefähr 1540 ⁰C abgekühlt und Aluminium, Kohlenstoff, Titan, Mangan und Silicium werden hinzugefügt. Sodann wird die Charge auf ungefähr 1600 ⁰C erhitzt und ungefähr 1 min lang auf Temperatur gehalten, um sodann auf 1510 C abgekühlt zu werden, worauf das Eingießen in Weichstahlformen mit Heißkappen erfolgt, um in Weichstahl eingeschlossene Knüppel zu bilden.

Diese kannartig eingeschlossenen Knüppel können einen Außendurchmesser von ungefähr 107 cm, einen Innendurchmesser von ungefähr 7,6 cm und ungefähr 22 cm Länge besitzen. Zur Herstellung von Stangenmaterial können diese Knüppel bei Temperaturen von ungefähr 1066 ⁰C bis ungefähr 1204 C ungefähr 2 h lang durchweicht werden, um sodann zu 1,6 cm Durchmesser Stangenmaterial gezogen zu werden, und zwar unter Verwendung bekannter Verfahren. Das Stangenmaterial kann in Längen von 30,1 cm bis 46 cm geschnitten werden, und durch Pickeln kann der Weichstahlbehälter entfernt werden. Sodann können die Stangen auf 1,0 cm Durch-

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messer gesenkgeschmiedet werden und in einer Wasserstoffatrnosphäre auf ungefähr 1093 ⁰C für 1 h angelassen werden.

Alternativ kann das Stangenmaterial auf Blech geeigneter Dicke gewalzt werden, und zwar durch Erhitzung auf 900 ⁰C und durch Walzen mit 50%-iger Reduktion zwischen Prozeßanlassungen von ungefähr 30 min bei 900 ⁰C. Die gewünschte Form oder Gestalt kann sodann aus dem Stangen- oder Blechmaterial hergestellt werden. Der Herstellung kann ein Wärmebehandlungsprozeß folgen. Es kann zweckmäßig sein, das hergestellte Stück lösungszubehandeln und sodann zu altern, um die gewünschten Eigenschaften beispielsweise durch Erhitzung von ungeführ 1000 ⁰C auf ungefähr 1100 ⁰C zu erhalten, wobei die Temperatur für ungefähr 15 min bis ungefähr 1 h aufrechterhalten bleibt und darauf folgend Luftkühlung erfolgt. Diese Lösungsbehandlung bringt die Gamma-Strich-Phase und einen Teil der Kohlenstoffnitride in die Lösung, und es kann eine Erhitzung von ungefähr 875 bis 925 ⁰C von 1 bis 3 h Dauer darauf folgen, und zwar wiederum gefolgt von einer Luftkühlung auf Raumtemperatur oder einer Ofenkühlung zur nächsten Temperatur. Nach dieser Erhitzung kann der hergestellte Teil von ungefähr 675 ⁰C auf ungefähr 725 ⁰C für von 6 bis 24 h erhitzt werden, und darauf folgt eine Luft- oder Ofenkühlung. Diese Alterungsbehandlung scheidet Gamma-Strich aus und erreicht eine optimale Festigkeit für die Legierung.

Wenn die Legierung als eine Kernreaktorkomponente, wie beispielsweise als Brennstoffüberzug, verwendet werden soll, so kann es zweckmäßig sein, den lösungsbehandelten hergestellten Teil unmittelbar nach der Lösungsbehandlung zu verwenden. Dies ergibt eine Legierung, die noch weniger Schwellung zeigt, und die Reaktorumgebung bewirkt die Ausfällung oder Ausscheidung von Gamma-Strich und erhöht die Festigkeit der Legierung annähernd auf einen Wert, der durch die obigen Alterungsbehandlungen erreicht wird.

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Die chemischen Zusammensetzungen der beiden Legierungen, die oben als E92 und EIlO bezeichnet wurden, und die durch den oben beschriebenen Prozeß hergestellt wurden, sind der Tabelle I zu entnehmen.

Diese speziellen Zusammensetzungen wurden gemäß 1974 ASTM Manual of Standards, Teil 10, ASTM Bezeichnung E21-7O Heißzugtests und Delmungstests· ausgesetzt. Für den Zugtest wurden Proben mit einer Gesamtlänge von 6,35 cm und einer Länge des reduzierten Teils von 1,9 cm aus 0,080 cm Blech heigestell t.

Der Zugtest wurde in einer HeIiumatmosphäre mit einem 20 (JOO Ib Instron Lastrahmen ausgeführt. Ein geeichtes Platin-Platin-Rhodium-Thermoelement wurde zur Temperaturüberwachung benutzt. Die Aufwärmzeit betrug ungefähr 10 min und die Haltezeit war 20 min bevor der Test begonnen wurde, lim so ein ordnungsgemäßes Temperaturgleichgewicht sicherzustellen. Die Fließdehnung wurde der Meßkartenausgangsgröße entnommen; die Enddehnung wurde aus fiduzialen Graphitrneßrnarkierungen und Vor- bzw. Nach-Testmessungen gemessen. Nadel löcher und Vorsprünge wurden vor und nach dem Test auf Deformation gemessen. In dem Ansatz wurde keine Deformation festgestellt; die Lochdeformation war 0,008 cm oder weniger.

Die Ergebnisse dieser Zugversuche sind in den Figuren 2, 3 und 4 und auch T_abelle II angegeben. Fig. 2 korreliert 0,2 % Streckgrenze bei 650 ⁰C für ausscheidungsgehärtete Legierungen E92 und EIlO. Fig. 3 korreliert die schließliche Zugfestigkeit bei 650 ⁰C für Legierungen E92 und EHO. Fig. 4 korreliert die Gesamtdehnung bei 650 ⁰C der Legierungen E92 und EHO. Die speziellen Werte sind in Tabelle II für die verschiedenen Testergebnisse zusammengefaßt. Ein Streuband für die Zugeigenschaften von 20 % kaltbearbeitetem 316 SS-Stahl ist für Vergleichszwecke in Figuren 2, 3 und 4 angegeben. Bei der erfindungsgemäßen Legierung liegt die Streckgrenze und die schließliche Zugfestigkeit um 20 % höher als bei kalt

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bearbeitetem 316 SS-Stahl, wohingegen die Gesamtdehnung etwas kleiner ist.

Zur Abschätzung der relativen Neutronenabsorption der in Betracht kommenden Legierungen wurde jeder Elementarkomponente der Legierung ein Neutronenabsorptionsquerschnitt zugewiesen, wie durch die Spektralwerte vorgeschlagen in Neutron Cross-Sections, BNL-325, 3. Auflage, von S. F. Mughabghab und D. I. Garber, 1973, erhältlich von National Technical Information Service in Springfield, VA. 22151. Die Legierungskomponenten wurden in atomare Prozentsätze umgewandelt und ein durchschnittlicher Neutronenabsorptionsquerschnitt wurde für jede Legierung berechnet. Der Neutronenabsorptionsbewertungsfaktor wurde als ein Verhältnis des berechneten Querschnitts von 316 SS zu demjenigen der in Rede stehenden Legierung berechnet. Dichten wurden bei sämtlichen verfügbaren Materialien gemessen und in die Berechnung des Neutronenabsorptionsbewertungsfaktors mit eingeschlossen. Diese Dichte-Korrekturen waren notwendig, da die in Frage kommenden Materialien bezüglich einer konstanten Überzugsdicke verglichen wurden, und nicht auf der Basis einer konstanten Masse oder konstanten Atomzahl.

Zur Auswertung des Schwellens wurden zylindrische Proben von 0,66 cm Länge und 0,3 cm Durchmesser in mit Natrium gefüllten Subkapseln in einem Reaktortest bestrahlt, und

22 2 zwar mit Flüssen von ungefähr 2 χ 10 n/cm (E > 0,1 MeV). Nach der Bestrahlung wurden diese Proben entfernt, gereinigt, identifiziert und auf nicht schmierbare Niveaus entgiftet. Eintauchdichte-Messungen wurden an jeder Probe wiederholt, bis die Dichten auf - 0,05 % angegeben werden konnten. Die Stangenproben wurden sodann wieder gereinigt, gehaltert und in 0,03 cm dicke Scheiben zerschnitten, die darauf folgend elektrolytisch entgratet und poliert wurden, um so Proben für die Transmissions-Elektronen-Mikroskopie zu erhalten. Sämtliche Untersuchungen wurden mit einem 1,0 MeV-Elektronenmikroskop durchgeführt.

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Die Nachbestrahlungsuntersuchung von E92 und EIlO zeigte, daß diese Legierungen zwischen 0,1 und 0,3 % bei der Spitzenschwelltemperatur von 538 C bei einem Fluß von

22 2
annähernd 2 χ 10 n/cm (E > 0,1 MeV) anschwellten.

Legierung EIlO zeigte eine strahlungsinduzierte Ausscheidung was nahelegt, daß die Eigenschaften durch eine geringe zusammensetzungsmäßige Modifikation verbessert werden können, d. h. durch Absenkung von Molybdän auf nahe 1 Gew.-% und Silicium auf nahe 0,3 Gew.-%. Sowohl E92 als auch EIlO sind beide wahrscheinlich in einem Inkubationszustand beim

22 2 2 Flußniveau von 2 χ 10 n/cm (n/cm ), da dies ein relativ niedriger Fluß ist. In der Legierung EIlO sind die Diffusionszonen um die Ausfällungen oder Ausscheidungen herum noch immer ziemlich lokalisiert und die Gamma-Strich-Ausscheidungen haben noch keine extensive Vergröberung erfahren.

Ein Vergleich zwischen den Zusammensetzungen der Legierung EIlO und der Legierung E92 zeigt, daß die Hauptunterschiede in den Nickelgehalten liegen. Somit kann über den 24 bis 35 Gew.-% Nickelbereich hinweg die Legierung weniger Molybdän und Silicium am Niedrig-Nickel-Ende des Bereichs tolerieren. Der hohe Molybdängehalt der Legierung EIlO im niedrigen Nickelbereich hat eine größere Tendenz zur Folge topologisch dicht gepackte Ausfällungen oder Laves-Ausfällungen zu erzeugen. Die annehmbaren Bereiche des Molybdängehaltes ändern sich mit dem Nickelgehalt; d. h. bei 25 % Nickel ist 0,8 bis 1,5 % Molybdän optimal, wohingegen im 35 % Bereich bis zu 3 % Molybdän verwendet werden können.

Die Ergebnisse der Analyse der Legierung E92, unter Verwendung der Nachbestrahlungs-Eintauchdichte und Transmissions-Elektronenmikroskopie (T.E.M.) sind in Fig. 5 gezeigt. Die Spitzentemperatur ist wiederum 540 ⁰C und die maximale Anschwellung bei der Spitzentemperatur beträgt 0,18 %. Die Gamma-Strich-Phase in der Legierung E92 hat sich als sehr stabil herausgestellt, insoferne, als sie sich in extensiver Weise erneut verteilte aber nicht in eine andere

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Phase, wie beispielsweise die Eta-Phase, transformierte. Gamma-Strich war an Versetzungen, an zuvor existierendem Gamma-Strich und an Hohlraumoberflächen abgeschieden. Eines der frühen Bedenken hinsichtlich Gamma-Strich verfestigte Legierungen bestand darin, daß sich Gamma-Strich auflösen oder zu schnell vergröbern würde. Das Wiederverteilungs-Verhalten von Gamma-Strich, wie es von der Legierung E92 gezeigt wird, und der Zusammensetzungsbereich dieser Legierung, zeigen klar, daß diese Besorgnisse ohne Grundlage sind. In der Tat sollte der vergrößerte Volumenanteil von Gamma-Strich und seine feinere Verteilung die Legierungen in einer Bestrahlungsumgebung verfestigen.

Die Ergebnisse der Eintauchdichtenmessungen und auch die Leerraum-Anschwell-Transmis3ions-Elektronenmikroskopie-Ergebnisse bei 538 ⁰C und 593 ⁰C sind in Fig. 6 für Legierung EIlO dargestellt. Die Spitzenanschwelltemperatur für dieses Material beträgt 540 ⁰C, wie dies durch beide Verfahren angegeben ist. Die 0,37 % Verdichtung bei 427 ⁰C, und der 0,2 % Unterschied zwischen der Leerraum-Anschwellung, bestimmt durch Transmissions-Mikroskop-Analyse und dem durch Dichteänderungsdaten bestimmten Wert sind unmittelbare Anzeichen für die durch Strahlung indizierte Ausscheidung, die durch Verringerung des Molybdängehalts in dieser Legierung vermindert werden kann.

Die Erfindung sieht somit eine neue Legierungszusammensetzung vor, welche gegenüber 20 % kalt bearbeitetem 316 SS-Stahl eine überlegene Festigkeit besitzt und besonders geeignet ist für die Anwendung bei hohen Temperaturen und dabei einen ausgezeichneten Schwellwiderstand aufweist. Die Legierung dieser Zusammensetzung schwillt um weniger

23 2 als 20 % bei dem angestrebten Fluß von 2,2 χ 10 n/cm (E >0,l MeV) an.

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Leerseife

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Auf Nickel-Eisen basierende Legierung, die Gamma-Strich verfestigt und festlösungsgehärtet ist, gekennzeichnet durch von ungefähr 7,0 bis ungefähr 10,5 Gew.-5 Chrom, von ungefähr 24 bis ungefähr 35 Gew„-% Nickel, von ungefähr 2,0 bis ungefähr 3,3 Gew.-% Molybdän, von ungefähr 1,7 bis ungefähr 2,5 Gew.-% Titan, von ungefähr 0,3 bis ungefähr 1,0 Gew„-% Aluminium, von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1 Gew.-% Silicium, von ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,06 Gew„-% Kohlenstoff und mit einem Maximum von ungefähr 2,0 Gev/.-% Mangan und dem Rest Eisen»

2. Legierung nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus ungefähr 7,7 Gew.-% Chrom, ungefähr 24,9 Gew„-% Nickel, ungefähr 2,9 Gew.-% Molybdän, ungefähr 1,9 Gew.-% Titan, ungefähr 0,5 Gewv-% Aluminium, ungefähr 1 Gew.-% Silicium, ungefähr O,O6 Gew.-% Kohlenstoff, ungefähr 1,5 Gew.,-% Mangan und dem Rest Eisen.

3„ Legierung nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus ungefähr 9,7 Gew.-% Chrom, ungefähr 34,4 Gew_o-% Nickel, ungefähr 3,1 Gew.-% Molybdän, ungefähr 1,9 Gew=-% Titan, ungefähr O,5 Gew.-% Aluminium, ungefähr 0,8 Gew.-% Silicium, ungefähr O,O6 Gew.-% Kohlenstoff, ungefähr 1,5 G&v.~% Mangan und dem Rest Eisen«,

4. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. die Legierung um weniger als 0,3 % bei der Spitzenschwelltemperatur von 538 ⁰C be
(E>O,1 MeV) anschwillt.

ο 22 2

temperatur von 538 C bei einem Fluß von 2,2 χ IO n/cm

5. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine schließliche Zugfestigkeit im Bereich von ungefähr 90 bis 1OO ksi bei 650 °C.

QR₄GiNAL INSPECTED 809842/0650 Cm**"

23 1 2878

6. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t daß die Legierung um weniger als 20 % beim Zielfluß von 2,2 χ 10 n/cm (E>O,1 MeV) anschwillt.

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