DE3107480C2 - Verfahren zur Verbesserung der Dauerstandfestigkeit von durch einsinnig gerichtete Erstarrung erhaltenen Werkstücken aus hochtemperaturfesten Verbund-Werkstoffen mit in einer Matrix enthaltenen monokristallinen, parallel gerichteten Fasern eines Metallkarbides als Verstärkungsphase und Verwendung derartiger Werkstücke - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Dauerstandfestigkeit von durch einsinnig gerichtete Erstarrung erhaltenen Werkstücken aus hochtemperaturfesten Verbund-Werkstoffen mit in einer Matrix enthaltenen monokristallinen, parallel gerichteten Fasern eines Metallkarbides als Verstärkungsphase und Verwendung derartiger WerkstückeInfo
- Publication number
- DE3107480C2 DE3107480C2 DE3107480A DE3107480A DE3107480C2 DE 3107480 C2 DE3107480 C2 DE 3107480C2 DE 3107480 A DE3107480 A DE 3107480A DE 3107480 A DE3107480 A DE 3107480A DE 3107480 C2 DE3107480 C2 DE 3107480C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- temperature
- workpiece
- fibers
- matrix
- workpieces
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/52—Alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Dauerstandfestigkeit von durch einsinnig
gerichtete Erstarrung erhaltenen Werkstücken aus hochtemperaturfesten Verbund-Werkstoffen mit einer
Matrix aus einer Überlegierung auf der Basis von Nickel und/oder Eisen und/oder Kobalt und einer aus
monokristallinen, parallel gerichteten Fasern aus Monokarbiden der Übergangsmetalle der IV. und V.
Gruppe des Periodischen Systems bestehenden Verstärkungsphase, welche Werkstücke eine dauernde, plastische, begrenzte Deformation in Richtung der Fasern —
ohne Zerreißung der Fasern — erfahren haben, und eine Verwendung dieser Werkstücke. '
Es sind feuerfeste Verbund-Werkstoffe bekannt, in
denen parallel gerichtete monokristalline Fasern von Metallkarbiden, sog. Whiskers, enthalten sind.
Solche Werkstoffe, wie sie in der DE-PS 20 18 770 und der DE-AS 25 40 513 der Inhaberin der vorliegenden Patentanmeldung beschrieben sind, bestehen aus
einer Matrix aus einer Überlegierung auf der Basis von Nickel und/oder Eisen und/oder Kobalt, in die eine
Verstärkungsphase au» monokristallinen, parallel gerichteten Fasern (Whiskern) aus Monokarbiden der
Übergangsmetalle der IV. und V. Gruppe des Periodischen Systems eingebettet ist, wie z. B. TaC, NbC, TiC,
HfC, VC, ZrC, entweder für sich allein oder in Form einer festen Lösung von zweien oder dreien dieser
Monokarbide. Beispiele der gewichtsmäßigen Zusammensetzung solcher Werkstoffe, die sich als besonders
vorteilhaft erwiesen haben, sind die folgenden:
Cr= 10-20%; Co = 0-30°/o; Al=0-6%;
Ta=O-18%; Nb=0-9%; C = 0,4-0,9%;
Ni = Rest auf 100%.
Cr=10-20%; Ni = 0-30%; Ta = 0-Nb-0-9%; C = 0,4-0,65%; Co = ReSt
100%.
Cr»6-15%; Co = 20-30%; W = 7-10%
Al=3-6%; Nb=4-6%; C"0,4-0,65%;
Ni »Rest auf 100%.
Co = 0-20%; W = 7-Cr<10%; Nb = 3,5-Ni = Rest auf 100%.
; Al=4-7%;
C=0,35-0,65%;
Werkstücke aus solchen Werkstoffen werden aus Gießformen durch einsinnig gerichtete Erstarrung unter
Bedingungen gewonnen, die die Bildung langer, paralleler, monokristalliner Fasern in der Matrix
gewährleisten.
In solchen Werkstoffen, deren komplexe Matrix auf der Basis von Nickel beruht, kann diese erhärtet werden,
durch Ausscheidung einer bestimmten Phase v' des Typus Ni3Al, ebenso wie durch die Anwesenheit von in
fester Lösung vorliegendem Wolfram und eventuell von Molybdän.
Diese Verbund-Werkstoffe präsentieren sich mit außergewöhnlich verbesserten Qualitäten hinsichtlich
ihrer mechanischen Eigenschaften, wie die Zugfestig-
keit, oder das Kriechverhalten, oder ihre strukturelle
Standfestigkeit und sie sind besonders geeignet für die Herstellung von Werkstücken, welche intensiven
Dauerbelastungen bei hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie solches der Fall ist bei bewegten Leitschaufeln
von Gasturbinen zum Gebrauch in der Aeronautik.
Es ist indessen bekannt, daß solche bewegten
Leitschaufeln nach langem Gebrauch Änderungen ihrer charakteristischen Eigenschaften aufweisen, besonders
z.B. eine Streckung ihrer Länge, verursacht durch permanente Deformation der Matrix und eine Verschlechterung
bestimmter mechanischer Eigenschaften, wie z. B. eine Herabsetzung ihrer Fähigkeit, plastische
Deformationen aufzunehmen.
Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, ein Verfahren
zur Behandlung von Werkstücken aus Verbund-Werkstoffen mit einer metallischen Matrix und einer
Verstärkungsphase aus parallelen Fasern von Monokarbiden — sog. Whiskers —, die durch einsinnig gerichtete
Erstarrung erhalten sind vorzuschlagen, um diesen Werkstücken nach längerem Gebrauch, währenddessen
sie starken mechanischen Belastungen ebenso wiederholten brüsken Temperaturänderungen unterworfen
waren ihre ursprünglichen Eigenschaften wieder zurückzugeben. Das Verfahren gemäß der Er'indung erlaubt es
auch, die Standzeit solcher Werkstücke beträchtlich zu verlängern.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß zur Wiederherstellung der ursprünglichen Eigenschaften der Werkstücke diese einer thermischen
Behandlung unterhalb der Schmelztemperatur des Verbund-Werkstoffes, jedoch bei einer erhöhten Temperatur,
bei der nach Wiederabkühlung auf Umgebungstemperatur das Werkstück seine ursprüngliche Länge
wieder einnimmt, unterworfen werden. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine bevorzugte Verwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.
Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht im Prinzip darauf, daß ein solches benutztes Werkstück
einige Zeit auf erhöhten Temperaturen, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes der es bildenden Legierung,
gehalten wird, wobei jedoch mechanische Belastungen vermieden werden. Vorzugsweise wird das Werkstück
in einer Atmosphäre von Argon gehalten. Das Werkstück wird sodann wieder auf Umgebungstemperatur
gebracht, wozu es keiner besonderen Vorsichtsmaßnahmen bedarf, z. B. durch Abkühlen-Lassen des
behandelten Werkstückes im Heizofen, oder Herausnähme aus dem Ofen und Abkühlung in der umgebenden
Luft
Es wurde gefunden, daß überraschenderweise nach einer solchen Behandlung das Werkstück die gleichen
Eigenschaften präsentiert, wie ein neues Werkstück, d.h. also ein durch einsinnig gerichtete Erstarrung
direkt erhaltenes, noch nicht benutztes Werkstück. Dieser Effekt ist zweifellos überraschend und nicht ohne
weiteres erklärbar.
In Verbund-Werkstoffen mit einer metallischen Matrix und einer Verstärkungsphase aus monokristallinen,
parallelen Fasern des oben erwähnten Typus sind die jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
der Fasern und der Matrix sehr verschieden, wobei der Ausdehnungskoeffizient der Fasern wesentlich niedriger
ist, als der der Matrix. Die Differenz beider beläuft sich größenordnungsmäßig auf 10-5/°C.
Daraus ergibt sich, daß im Vorlauf der ursprünglichen Fabrikation die unterschiedliche Ausdehnung der
Fasern und der Matrix bei der Abkühlung des Verbund-Werkstoffes das Entstehen innerer Spannungen
in den Fasern und der Matrix einleitet Bei der Umgebungstemperatur stehen die Fasern unter Druck,
gewöhnlich zwischen 2000 und 4000 MPa (Mega-Pascal),
eingebettet in eine unter entsprechender Dehnungs-Spannung befindliche Matrix. Bei Abwesenheit
äußerer Belastungen stellt sich bei allen Temperaturen ein mechanisches Gleichgewicht zwischen den Fasern
und der Matrix ein.
Ein solches Werkstück ist während seiner Benutzung in starkem Maße Dauerbelastungen in Richtung der
Fasern unterworfen, ohne oder mit gleichzeitiger Temperaturerhöhung. Es kommt unter den üblichen
Benutzungsbedingungen häufig vor, daß die Elastizitätsgrenze der Matrix überschritten wird, so daß das
Werkstück eine bleibende plastische Deformation erleidet wobei — wohl gemerkt — die Fasern innerhalb
ihres Elastizitätsbereiches verbleiben.
Diese fortschreitende plastische Deformation der Matrix ist die Ursache dafür, daß im Laufe längeren
Gebrauches eine Verlängerung des Werkstücks bewirkt wird, die nach einer gewissen Gebrauchsdauer, welche
zu verlängern wünschenswert wäre, das Werkstück unbrauchbar macht
Wenn bisher dieses Phänomen als ein Mangel des Werkstoffes angesehen werden mußte, so bietet die
Erfindung nun die Möglichkeit großen Vorteil aus der Tatsache zu ziehen, daß durch eine Wiederherstellungsbehandlung praktisch die anfänglichen Eigenschaften
des Werkstückes wieder erhalten werden.
In dem Werkstück, das eine begrenzte plastische Deformation erfahren hat, die nicht zum Bruch der
Fasern führt ändert sich die Höhe der Spannung der Fasern und der Matrix so lange, bis nur noch die Matrix
plastisch deformiert ist. In diesem deformierten Zustand ist die zurückbleibende elastische Deformation aufgrund
des Druckes auf die Fasern schwächer als im nichtdeformierten Zustand. Wenn nun ein solches
deformiertes Werkstück auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt wird, dehnen sich die Fasern viel
weniger aus als die Matrix, und das System neigt zu einem Zustand, in dem ein inneres Spannungsgleichgewicht
herrscht ähnlich dem Zustand, der bei der gleichen Temperatur gleich nach der Herstellung des
Werkstückes vorhanden ist. Die nicht ohne weiteres zu erwartende Tatsache, daß das Verbringen des Werkstückes
auf Umgebungstemperatur die Bedingungen der Gleichgewichtspannung des ursprünglichen Werkstükkes
wieder herstellt, indem dieses dank der Elastizität seiner Fasern zusammenschrumpft und seine geometrische
Konfiguration und seine ursprüngliche Deformationsfähigkeit wiederfindet, ist überraschend.
In diesem Sinne verbessert diese Behandlung das Kriech- und das Zugverhalten von bereits gebrauchten
Werkstücken durch die Wirkung der Elastizitätseigenschaften der durch die monokristallinen Fasern
gebildeten Verstärkungsphase, die sich infolge der den Werkstoffen dieses Typus innewohnenden inneren
Spannungen vorteilhaft auswirken.
Die Maximaltemperatur der Behandlung hängt von der mechanischen Widerstandsfähigkeit der Matrix ab.
Bei Verbund-Werkstoffen aus durch Zugabe von Nickel stabilisiertem Kobalt ist eine Temperatur von U00"C
ausreichend zur Wiederherstellung der mechanischen Eigenschaften und der Dimensionen der Werkstücke.
Bei Werkstücken aus einem Verbund-Werkstoff auf
der Basis von Nickel einer Ausscheidung v' ist es
vorteilhaft, das Werkstück auf die Temperatur der Auflosung der Ausscheidung v', d.h. auf 1100°C bis
1250° C zu erhitzen.
Für die Wiederherstellung der Dimensionen des Werkstückes — in den meisten Fällen dürfte es sich um
eine Rückbildung der Dimensionen handeln — ist die Aufrechterhaltung der maximalen Behandlungstemperatur während einiger Minuten, in der Größenordnung
von 15 bis 30 Minuten, ausreichend. Eine gegebenenfalls ι ο daran anschließende Erhitzung auf eine Temperatur von
750 bis 850°C sichert erneut die homogene Ausscheidung der Phase v' und erlaubt es, die mechanischen
Eigenschaften der Legierung wieder herzustellen.
In der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen wird Bezug genommen auf die beigegebene
Zeichnung, deren einzige Figur ein Diagramm von Versuchsergebnissen darstellt.
Ein Werkstück aus einem Verbund-Werkstoff, bestehend aus einer metallischen Matrix, z. B. aus einer
Überlegierung auf der Basis von Nickel und einer aus sehr feinen, langgestreckten monokristallinen Fasern, —
sog. Whiskern — die durch einsinnig gerichtete Erstarrung erhalten sind, gebildeten Verstärkungsphase
ist während seiner Benutzung in der Längsrichtung der Fasern unter Überschreitung der elastischen Grenze
der Matrix, jedoch ohne Zerreißung der Fasern deformiert (gereckt) worden.
Nach dem Gebrauch des Werkstückes — dies kann z. B. ein Prüf stab oder dgl. sein — hat es einen Teil seiner
Fähigkeit zur plastischen Formänderung verloren, wie in dem Diagramm dargestellt, auf dessen Abszisse die
Längenänderung des Probestabs, auf dessen Ordinate die auf diesen angewandte Zugbelastung aufgetragen
ist
Der Teil 0-a des Diagramms entspricht dem Bereich
der elastischen Deformation sowohl der Matrix als auch der Fasern. Über den Punkt « hinaus tritt plastische
Deformation der Matrix ein. Die Fortsetzung des Diagrammes <x-B zeigt den Bereich, in dem bei
plastischer Derformation der Matrix die Fasern nur elastisch deformieren. Diese bleiben, praktisch gesehen,
elastisch bis zu ihrer Zerreißgrenze, die erreicht wird,
wenn die Zugbelastung einen Wert in der Größenordnung des Punktes B erreicht Der Kurvenast B-C
entspricht der Deformation des Werkstoffes nach Zerreißung der Fasern, wobei Punkt Cdas Auseinanderreißen des Werkstückes darstellt
Wenn nun während des Gebrauches oder der Versuchsdauer das Werkstück unter Bedingungen
entsprechend dem Punkt A, also zwischen « und B,
deformiert wird, bleibt nach Wegfall der Belastungsspannung eine permanente Deformation des Werkstükkes erhalten, die durch die Länge 0-C dargestellt ist,
wobei der Punkt 0' den Fußpunkt der zu der Geraden Ο-« parallelen Geraden A-O' auf der Abszisse darstellt
Die maximale dauernde Deformation des Verbund-Werkstoffes vor dem Zerreißen der Fasern wird in dem
Diagramm repräsentiert durch den Abszissenabschnitt 0ß wobei β der Fußpunkt der zu der Geraden 0« eo
parallelen Geraden Ba. auf der Abszisse ist Diese plastische, jedoch reversible Deformation beträgt im
allgemeinen größenordnungsmäßig 1,0 bis 1,5% für die in Betracht gezogenen Verbund-Werkstoffe.
Falls ein Werkstück nach einem ersten, Zerreißversuch unter den durch den Punkt V symbolisierten
Bedingungen einem neuen Zerreißversuch unterworfen wird, dann wird die plastische Deformation durch die
Matrix nicht durch den Abszissenabschnitt Q-B, wie für das Werkstück vor dem ersten Versuch, sondern durch
den Abschnitt 0'-ß von geringerer Länge verkörpert.
Aus einer Legierung auf der Basis von Kobalt der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%:
Cr
Ni
Ta
Co
20
10
13,2
0,78
Rest auf 100
wurden durch einsinnig gerichtete Erstarrung Werkstoff-Prüfstäbe hergestellt.
Ein erster Prüfstab wurde einem Zerreißversuch bei 250C bis zum Bruch unterworfen. Die Reißlast betrug
1030 MPa und die plastische Reckung beim Zerreißen der Fasern betrug 0,92%.
Ein identischer Prüfstab wurde einem Belastungsversuch ausgesetzt, der eine plastische Reckung von 0,8%
zur Folge hatte. Dabei trat keinerlei Zerreißen von Fasern ein. Dieser Prüfstab mit der vorangegangenen
plastischen Deformation von 0,8% wurde gemäß der Erfindung während einiger Minuten unter Argon-Atmosphäre auf 1100°C erhitzt und dann abgekühlt Der so
behandelte Prüfstab schrumpfte wieder auf seine jungfräuliche Länge ein. Ein Zerreißversuch bei 25° C
bis zum Bruch der Fasern hatte folgendes Ergebnis:
Zerreißlast bis zur Faserzerreißung = 1020MPa
Reckung bis zur Faserzerreißung = 0,92%.
Der behandelte Prüfstab besaß, wie hier zu sehen, die gleichen mechanischen Eigenschaften wie der jungfräuliche Prüfstab, obwohl er im Laufe seiner Existenz eine
plastische Deformation erfahren hatte.
Durch einsinnig gerichtete Erstarrung einer Legierung auf der Basis von Nickel mit folgenden weiteren
Komponenten (in Gew.-%):
Co | = 10 |
Cr | = 4 |
W | - 10 |
Mo | = 2 |
Al | = 6 |
Nb | = 3,8 |
C | = 0,47 |
Ni | = Rest zu 100 |
werden Prüfstäbe hergestellt Diese bestanden aus einem Verbund-Werkstoff mit einer Matrix aus einer
Superlegierung auf der Basis von Nickel in die monokristalline Fasern (Whiskers) eingebettet sind;
außerdem ist die Matrix gehärtet durch eine Ausscheidung von ν* (Ν13ΑΙ).
Ein erster Prüf stab wurde in einem Vergleichsversuch bei 10000C bis zur Zerreißung der Fasern belastet Die
Zerreißlast betrug größenordnungsmäßig 520 ± 10 MPa und die Dehnungsfähigkeit bis zum Faserbruch war
ungefähr 1,2%.
Ein identischer Prüfstab wurde einem Zerreißversuch bei 25°C unter Verlängerung auf 13% unterzogen.
Während dieses Versuches trat kein Bruch der Fasern ein, sondern lediglich eine nur elastische Dehnung.
Dieser zweite derart vorbehandelte Prüfstab wurde sodann bei 10000C einem Zerreißversuch bis zur
Zerreißung der Fasern — wie der erste Prüfstab — unterzogen. Seine Zerreißlast betrug 520 MPa — genau
identisch mit der des ersten Prüfstabes — aber seine plastische Dehnung bis zum Bruch der Fasern betrug
nur etwa 033% also doch wesentlich weniger als beim ersten Prüfstab.
Ein weiterer mit dem zweiten identischer Prüfstab, d. h. ein solcher der bei 250C unter Belastung eine
Dehnung von 1,3% erfahren hatte, wurde gemäß der Erfindung unter Argon-Atmosphäre während 30 Minuten
auf 12000C erhitzt und dann an der Luft abgekühlt. Nach der Abkühlung an der Luft wurde der Prüfstab auf
eine Temperatur von 8500C erhitzt und während ungefähr 15 Minuten auf dieser Temperatur gehalten.
Der behandelte Prüfstab wurde einem Zerreißversuch bei 1000°C bis zum Bruch der Fasern ausgesetzt. Die
Bruchlast betrug 520 MPa und die plastische Reckung beim Bruch der Fasern betrug 1,2%, d. h. also Werte, die
mit denen des jungfräulichen Prüfstabes identisch waren.
Die Behandlung bei 12000C führt den Prüfstab auf
seine ursprüngliche Länge zurück und die Behandlung bei 85O°C ermöglichte es, die homogene Ausscheidung
der Phase v' (Ni3AI), die in den ursprünglichen Prüfstäben vorhanden ist, wieder herzustellen.
Bei diesen Versuchen wurde von Prüfstäben ausgegangen, die mit denen der Versuchsreihe 2 identisch
waren. Solche Prüfstäbe wurden Kriechversuchen, einerseits bei 85O0C, andererseits bei 9000C und bei
10000C unterzogen. Nach Wiederherstellung der Umgebungstemperatur wurden permanente plastische
Deformationen in der Größenordnung von 1,2 bis 1,3% festgestellt. Die in dieser Weise deformierten Prüfstäbe
wurden gemäß der Erfindung durch Erhitzen auf 12000C während 30 Minuten behandelt und dann an der
Luft abgekühlt. Sie wurden sodann während 16 Stunden
auf 850° C gehalten. Bei allen Prüfstäben wurde nach dieser Prozedur praktisch die gleiche Länge wie vor den
Kriechversuchen festgestellt.
Die beigegebene Tabelle zeigt, wie die Zyklen der thermischen Behandlung und der Wiederherstellung
(1200°C/3C Min., +850°C/16 Std.) in ganz bedeutender
Weise die Lebensdauer bzw. die Standzeit mit Bezug auf das Kriechen der Legierung erhöhen, im Vergleich zur
Lebensdauer bei ununterbrochener Fortdauer der Kriechversuche.
Versuchsbedingungen | Zug | Längenmaße | der Prüfstäbe | (mm) | Nach dem | Nach ther | Standzeit (Stunden) | Dauer der |
Temperatur | spannung | Anfangs | Nach dem | Nach ther | zweiten | mischer Be | Gesamtzeit | Versuche |
länge vor | ersten | mischer Be | Kriech | handlung | der Kriech | (ohne Unter | ||
(MPa) | Kriech | Kriech | handlung | versuch | (1200 + 850) | versuche | brechung) | |
(0C) | versuch | versuch | (1200 + 850) | |||||
850 400 30,02 30,40 30,06
900 310 29,98 30,36 30,08
1000 220 ' 30,00 30,36 30,06
*) Eine einzige thermische Zwischenbehandlung.
30,42
30,35
30,35
30,10
30,08
30,08
1040 700
1303 700
302*) 200
Das Verfahren zur Behandlung gemäß der Erfindung ist von ganz besonderem Interesse für die beweglichen
Schaufeln von Turbinen. Während die beweglichen Turbinenschaufeln gewisser Flugmotoren bisher nach
einer Streckung um 1 bis 2% als unbrauchbar angesehen werden mußten, ermöglicht es die thermische Behandlung
nach der Erfindung ihre ursprüngliche Länge wieder herzustellen, und zwar jedesmal, wenn sie bis
ihrer maximal zulässigen Länge deformiert worden sind. Dieses Behandlungsverfahren gemäß der Erfindung
ermöglicht somit, die Lebensdauer von Turbinenschaufeln in ganz außerordentlichem Maße zu erhöhen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Verfahren zur Verbesserung der Dauerstandfestigkeit von durch einsinnig gerichtete Erstarrung
erhaltenen Werkstücken aus hochtemperaturfesten Verbund-Werkstoffen mit einer Matrix aus einer
Oberlegierung auf der Basis von Nickel und/oder Eisen und/oder Kobalt und einer aus monokristallinen, parallel gerichteten Fasern aus Monokarbiden
der Übergangsmetalle der IV. und V. Gruppe des Periodischen Systems bestehenden Verstärkungsphase, welche Werkstücke eine dauernde, plastische,
begrenzte Deformation in Richtung der Fasern — ohne Zerreißung der Fasern — erfahren haben,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiederherstellung der ursprünglichen Eigenschaften der
Werkstücke diese einer thermischen Behandlung unterhalb der Schmelztemperatur des Verbund-Werkstoffes, jedoch bei einer erhöhten Temperatur,
bei der nach Wiederabkühlung auf Umgebungstemperatur das Werkstück seine ursprüngliche Länge
wieder einnimmt, unterworfen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung unter einer
Atmosphäre von Argon, bei Ausschluß mechanischer Belastungen des Werkstückes vorgenommen
wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und· 2,
dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Matrix auf der Basis von Kobalt, mit Fasern von
Tantalkarbid als Verstärkungsphase, das deformierte Werkstück auf eine Temperatur von HOO0C
erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungstemperatur des
Werkstückes während 30 Minuten aufrecht erbalten wird.
5. Verfahren nach den Ansprächen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Matrix
auf der Basis von Nickel mit monokristalünen Fasern aus Niobium-Monokarbid, das Werkstück auf eine
Temperatur von 1150 bis 12500C erhitzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungstemperatur des
Werkstückes während 30 Minuten aufrecht erhalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein einer Ausscheidung
v* (N13AI) in der Matrix das Werkstück nach der
thermischen Behandlung zur Rückgewinnung seiner ursprünglichen Dimensionen auf einer zu erneuter
Ausscheidung einer Phase v' geeigneten Temperatur gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück während einer
Zeitdauer von größenordnungsmäßig fünf Stunden auf einer Temperatur von ungefähr 850° C gehalten
vircL
9. Verwendung eines nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 8 wieder hergestellten
Werkstückes für bewegliche Turbinenschaufeln.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8004488A FR2477184A1 (fr) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | Procede pour augmenter la duree de vie d'une piece en materiau refractaire a fibres paralleles de darbure metallique noyees dans une matrice metallique |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3107480A1 DE3107480A1 (de) | 1981-12-10 |
DE3107480C2 true DE3107480C2 (de) | 1982-10-14 |
Family
ID=9239124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3107480A Expired DE3107480C2 (de) | 1980-02-28 | 1981-02-27 | Verfahren zur Verbesserung der Dauerstandfestigkeit von durch einsinnig gerichtete Erstarrung erhaltenen Werkstücken aus hochtemperaturfesten Verbund-Werkstoffen mit in einer Matrix enthaltenen monokristallinen, parallel gerichteten Fasern eines Metallkarbides als Verstärkungsphase und Verwendung derartiger Werkstücke |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4406716A (de) |
JP (1) | JPS6030740B2 (de) |
CA (1) | CA1189772A (de) |
CH (1) | CH648355A5 (de) |
DE (1) | DE3107480C2 (de) |
FR (1) | FR2477184A1 (de) |
GB (1) | GB2070643B (de) |
IT (1) | IT1169222B (de) |
SE (1) | SE447133B (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6097538U (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-03 | タイガー魔法瓶株式会社 | 液体容器 |
US4707330A (en) * | 1985-01-08 | 1987-11-17 | Westinghouse Electric Corp. | Zirconium metal matrix-silicon carbide composite nuclear reactor components |
US4729799A (en) * | 1986-06-30 | 1988-03-08 | United Technologies Corporation | Stress relief of single crystal superalloy articles |
JP3069580B2 (ja) * | 1995-09-08 | 2000-07-24 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | 単結晶材料の再熱処理による余寿命延長方法 |
CN115931687A (zh) * | 2017-03-31 | 2023-04-07 | 生命技术公司 | 用于成像流式细胞术的设备、系统和方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3871835A (en) * | 1969-04-21 | 1975-03-18 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Refractory composite alloys containing rod-like and/or platelet-like lamellae |
FR2239537B1 (de) * | 1973-07-30 | 1976-11-12 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | |
AR206656A1 (es) * | 1974-11-15 | 1976-08-06 | Alcan Res & Dev | Metodo para producir un producto en hoja de aleacion de aluminio a partir de una aleacion de al-fe |
-
1980
- 1980-02-28 FR FR8004488A patent/FR2477184A1/fr active Granted
-
1981
- 1981-02-19 CA CA000371241A patent/CA1189772A/en not_active Expired
- 1981-02-19 US US06/235,948 patent/US4406716A/en not_active Expired - Fee Related
- 1981-02-20 GB GB8105489A patent/GB2070643B/en not_active Expired
- 1981-02-24 CH CH1220/81A patent/CH648355A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1981-02-24 SE SE8101207A patent/SE447133B/sv not_active IP Right Cessation
- 1981-02-25 IT IT19983/81A patent/IT1169222B/it active
- 1981-02-27 JP JP56027095A patent/JPS6030740B2/ja not_active Expired
- 1981-02-27 DE DE3107480A patent/DE3107480C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS-ERMITTELT |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE447133B (sv) | 1986-10-27 |
DE3107480A1 (de) | 1981-12-10 |
IT1169222B (it) | 1987-05-27 |
FR2477184B1 (de) | 1982-01-22 |
GB2070643B (en) | 1983-04-07 |
IT8119983A1 (it) | 1982-08-25 |
JPS6030740B2 (ja) | 1985-07-18 |
US4406716A (en) | 1983-09-27 |
CA1189772A (en) | 1985-07-02 |
GB2070643A (en) | 1981-09-09 |
JPS56158832A (en) | 1981-12-07 |
IT8119983A0 (it) | 1981-02-25 |
SE8101207L (sv) | 1981-08-29 |
CH648355A5 (fr) | 1985-03-15 |
FR2477184A1 (fr) | 1981-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2223114C3 (de) | Wärmebehandlungsverfahren für eine Legierung auf Nickel-Eisen-Basis | |
DE2124580C2 (de) | Verfahren zur Erhöhung der Dauerschwingfestigkeit von Werkstoffen aus Nickellegierungen | |
DE3024641C2 (de) | ||
DE60302108T2 (de) | Ausscheidungsgehärtete Kobalt-Nickel-Legierung mit guter Wärmebeständigkeit sowie zugehörige Herstellungsmethode | |
DE1558519A1 (de) | Stahl mit hoechstens 0,08 Prozent Kohlenstoff | |
DE69922332T2 (de) | Thermomechanisches Verfahren zur Herstellung von Superlegierungen mit hoher Festigkeit und hoher thermischen Stabilität | |
DE60023753T2 (de) | Wärmebehandlung für alterungshärtende aluminiumlegierungen | |
CH703386A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer aus einer Nickel-Basis-Superlegierung bestehenden Einkristallkomponente. | |
WO1999015708A1 (de) | Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung | |
DE69900654T2 (de) | Verfahren zur Wiederherstellung von Eigenschaften einer hitzebeständigen Legierung auf Nickelbasis | |
DE3107480C2 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Dauerstandfestigkeit von durch einsinnig gerichtete Erstarrung erhaltenen Werkstücken aus hochtemperaturfesten Verbund-Werkstoffen mit in einer Matrix enthaltenen monokristallinen, parallel gerichteten Fasern eines Metallkarbides als Verstärkungsphase und Verwendung derartiger Werkstücke | |
DE2021348A1 (de) | Mit der Temperatur ihre Gestalt aendernde Gegenstaende,Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Anwendung | |
DE4303248C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungs-Blech | |
DE2649529A1 (de) | Umformbare legierung auf kobalt- nickel-chrom-basis und verfahren zu seiner herstellung | |
CH365880A (de) | Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit hoher Dämpfungsfähigkeit, nach diesem Verfahren hergestelltes Werkstück und dessen Verwendung | |
DE2657435C2 (de) | Verfahren zum Verbessern der physikalischen Eigenschaften eines hochfesten, niedriglegierten Kohlenstoff-Mangan-Stahls | |
CH631211A5 (de) | Waermebehandlung von titanlegierungen. | |
DE1801594C3 (de) | Hochwarmfester anisotrop erstarrter Gußkorper mit ausgerichteten faden oder lamellenförmigen Carbidausscheidungen | |
DE3731598C1 (de) | Verfahren zur Waermebehandlung von Nickel-Gusslegierungen | |
DE69824702T2 (de) | Austenitischer rostfreier stahl mit widerstand gegen schädigung durch neutronenstrahlung | |
DE2527425A1 (de) | Gerichtet verfestigte eutektische legierungen auf nickelbasis | |
AT411269B (de) | Aluminium-silizium-legierungen mit verbesserten mechanischen eigenschaften | |
DE2320455A1 (de) | Verfahren zur waermebehandlung von superlegierungen | |
DE1458464C3 (de) | Anwendung eines Wärmebehandlungsund Reckalterungs verfahrens auf einen Stahl | |
DE69026104T2 (de) | Zusätzliche wärmebehandlung für aluminium-lithium-legierungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |