DE3139219A1

DE3139219A1 - "plasmaspritzgussteile"

Info

Publication number: DE3139219A1
Application number: DE19813139219
Authority: DE
Inventors: Melvin Robert Jackson; John Ruel Schenectady N.Y. Rairden
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1982-05-27
Anticipated expiration: 2001-10-03
Also published as: GB2085778A; CH656145A5; IT8124316A0; US4418124A; GB2085778B; FR2491365B1; DE3139219C2; CH657872A5; FR2491365A1; IT1144917B; NL8104538A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des Metallgießens' und insbesondere auf durch Niederdruck/Hochgeschwindigkeits-Plasmaspritzgießen hergestellte Teile, die einzigartige Mikrostrukturen und folglich neue Kombinationen physikalischer Eigenschaften besitzen, die den physikalischen Eigenschaften von Teilen aus den gleichen Legierungszusammensetzungen, nach anderen Methoden hergestellt, überlegen sind. Erfindungsgemäße Erzeugnisse mit spezieller Brauchbarkeit aufgrund der vorgenannten überlegenen physikalischen' Eigenschaften, wie erhöhte Temperaturfestigkeit und Duktilität und Wärmeermüdungsfestigkeit, umfassen z.B. Gasturbinen-TriebwerksschauCeln und -scheiben aus Superlegterungen auf Nickel-, Kobalt- oder Eisenbasis.. Ferner gehören dazu Gegenstände, wie Schwungräder, die bei geringeren Temperaturanforderungen arbeiten als Gasturbinen-Triebwerksteile, aber besondere Probleme bei den Erfordernissen physikalischer Eigenschaften bieten, sowie Gegenstände, die nach herkömmlichen Verfahren wegen ihrer Geometrie oder Materialzusammensetzungen oder deren Kombinationen nicht leicht erhältlich sind.

Seit dem Auftauchen der Gasturbine in verschiedenen Formen vor mehreren Jahrzehnten als Energie erzeugende und Antriebsmaschine von größerer Bedeutung sind allgemein die Grenzen erkannt worden, die dem Betrieb und der Leistung dieser Maschinen durch die verfügbaren Baumaterialien auferlegt worden sind..Verhältnismäßig hohe Zugfestigkeiten und gute Duktilität von Raumtemperatur bis zu den Betriebstemperaturen der Gasturbinen-Brennkammer und gute Wärmeermüäungsbeständigkeit sind in Kombination bei solchen Anwendungen äußerst wünschenswert. Ausgedehnte, bis jetzt fortdauernde Forschungs- und Entwicklungsbemühungen haben zu den heutigen sogenannten "Super-

legierungen" geführt,unter denen refraktäre Legierungen auf Nickel-, Kobalt-, Eisen- und Chrombasis herausragen, zu denen z.B. solche unter den Handelsbezeichnungen Rene¹ 80, Rene' 95, IN 738, IN 617 und IN 671, gehören.

Aufgrund der Bedeutung der Festigkeitsanforderungen, insbesondere in den niedrigeren Temperaturbereichen beim Gasturbinenbetrieb, werden die ersten vier dieser Legierungen bei der Schaufel- und Scheibenherstellung eingesetzt, während IN 671 hauptsächlich aufgrund der Umgebungsbeständigkeit verwendet wird. Gewöhnlich gehört zu dieser Verwendung IN 671 in Schraiedeblechform, aber es ist als plasmagespritzter Überzug, direkt auf den zu schützenden Gegenstand aufgebracht, vorgeschlagen worden. Die anderen vier Legierungen jedoch werden im allgemeinen geschmolzen und zu Form und Größe gegossen oder aus einem guß- oder pulvermetallurgischen Körper zur endgültigen Verwendung als Schaufeln und andere Gasturbinen-Bestandteile für den heißen Abschnitt mechanisch deformiert. Doch unabhängig von dem Herstellungsverfahren können Teile aus diesen Legierungen Korrosionsschutz nötig machen, der derzeit in vielen Fällen die Form eines aufgespritzten Überzugs aus einer der MCrAlY-Legierungen annimmt.

Während, wie oben angegeben, bei der Entwicklung von Materialien erhebliche Fortschritte gemacht worden sind, um den speziellen Anforderungen von Gasturbinen-Triebwerken zu entsprechen, fehlt es doch noch wesentlich an Materialmöglichkeiten. Bisher jedoch stellten Superlegierungen, die bei der Herstellung von Gasturbinen-Bestandteilen der heißen Stufe verwendet wurden, Kompromisse zwischen den oben erwähnten verschiedenen physikalischen Eigenschaften, Betriebsbedingungen und Herstellungsvorgängen dar. Dies gilt insbesondere für solche Teile, die direkt in die Form gegossen werden. So hat keine neue Superlegierung, die die Notwendigkeit für solche Kompromisse bei der Herstellung von Gußteilen für Gasturbi-

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nen-Triebwerke beseitigt, Gestalt angenommen, und es ist kein weiterer Alternativweg zur Beseitigung solcher Kompromisse vor der vorliegenden Erfindung in Erscheinung getreten.

Bei einer weiteren Lösung gemäß dem Verfahren der US-PS 4 066 117· mit dem Titel "Spray Casting von Gas Atomized MoI-. ten Metal to Produce High Density Ingots" ist als wesentliche ■ Stufe die mechanische Deformierung des Gußkörpers durch Schmieden beteiligt, um das Gußstück aus Superlegierung zu einer Schaufel oder einem anderen Triebwerkteil zu formen.

Nun wurde gefunden, daß die Notwendigkeit für Kompromisse zwischen den Materialien zum Bau von Gasturbinenteilen und Betriebsbedingungen und für das Schmieden und ähnliche Verarbeitungsvorgänge so vermieden werden kann, daß die lang erwünschte Kombination von Eigenschaften nun in Strömungsmaschinen-Gußteilen aus Superlegierung erhalten werden kann. Ferner wurde nun gefunden, daß dieses Ergebnis übereinstimmend erzielt werden kann, ohne die Suyerleyierung in ihrer Zusammensetzung zu ändern oder eine neue Superlegierung zu schaffen und ohne Belastung irgendwelcher wesentlicher Produktionskosten.

Diese neuen Ergebnisse sind die Folge der überraschenden Feststellung, daß schon lange in gegossener Form in Gasturbinen-Triebwerksteil-Herstellungsverfahren verwendete Superlegierungen in bestimmter neuerForm eine anscheinend ideale Kombination physikalischer Eigenschaften besitzen. Insbesondere wurde nun gefunden, daß in sehr feiner und gleichförmiger MikroStrukturform diese Superlegierungen ziemlich andere und erheblich überlegene physikalische Eigenschaften, verglichen mit zuvor bekannten Formen der gleichen Legierungszusammensetzungen, besitzen. Diese neue Form, die nach den herkömmlichen Schmelz- und Gußverfahren, die bisher angewandt wurden, nicht erhältlich ist, ist durch ein Plasmaspritzgieß-Verfahren übereinstimmend her-

stellbar, das so durchgeführt wird, daß Körper nahezu theoretischer Dichte aus feinen Superlegierungsteilchen nahe der Schmelztemperatur gebildet werden.

Herkömmliche Verfahren, die die Superlegierungsteile mit den einzigartigen Kombinationen physikalischer Eigenschaften gemäß der Erfindung nicht herstellen können, sind z.B. die herkömmlichen Plasmabogen- Spritz verfahren, darunter das von Mash und Brown in einer Veröffentlichung in Metals Engineering Quarterly mit dem Titel "Structure and Properties of Plasma-Cast Materials", Februar 1964, beschriebene. Die Festigkeitseigenschaften der von Mash und Brown hergestellten freistehenden Körper waren durch die erzielten Dichten (85 - 92 %) und durch ihre lamellare Morphologie begrenzt.

Die bevorzugte Arbeitsweise zur Herstellung der Superlegierungsteile mit den einzigartigen Eigenschaften gemäß der Erfindung ist im einzelnen in der US-PS 3 839 618 (ausgegeben am 1.10.1974). mit dem Titel "Method and Apparatus for Effecting High Energy Dynamic Coating of Substrates" beschrieben worden. Tatsächlich wurde im Verlauf de'r Anwendung des Niederdruck/Hochgeschwindigkeit sverf ahrens jener Patentschrift bei der Herstellung von Superlegierungsüberzügen die dieser Erfindung zugrunde liegende Schlüsselfeststellung gemacht. Bei der Untersuchung und Auswertung von unter Verwendung von Superlegierungen auf Nickelbasis in dieser Weise hergestellten Überzügenwurden nun deren ungewöhnlich MikroStruktur und die damit verbundenen und ihr zuzuschreibenden physikalischen Eigenschaften beobachtet. Mit diesem Wissen wurden Teststücke nach Plasmaspritzverfahren hergestellt undin Vergleichstests mit herkömmlicherweise geschmolzenen und gegossenen Teststücken das erfindungsgemäße Konzept bestätigt, daß die überlegenen physikalischen Eigenschafen von überzügen aus plasmagegossener Superlegierung leicht auch in Masseform au erzielen sind, d.h. in Körpern,die vollständig aus plasmagegossener

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Superlegierung bestehen.

Auf der Grundlage der vorstehenden Feststellungen gibt es Grund zu der Annahme, daß Superlegierungen im allgemeinen sowie andere refraktäre oder warmfeste Legierungen und Legierungen mit hoher Zugfestigkeit in Temperaturbereichen deutlich unter Maximaltemperatur des Gasturbinen-Triebwerksbetrieb so zu Teilen für Gasturbinen und andere Strömungseinrichtungen, wie Schwungräder mit hohen Zugbelastungs- und Dauerschwingbeanspruchungserfordernissen plasmagegossen werden können. Als Beispiele für typische Betriebsbedingungen werden Gasturbinen-Drehscheiben gewöhnlich einer Zugbelastung bis zu 1172MPa C170 ksi) bei 538 bis 65O°C (1000 bis 1200°F) und einer Dauerschwingbeanspruchung bis zu 827 MPa (120 ksi) bei 400 bis 65O°C (750 bis 1200⁰F) ausgesetzt. Ebenso werden nicht-drehende Schaufeln und Düsen in solchen Triebwerken gewöhnlich einer Kriechbeanspruchung bei Maschinenbetriebstemperaturen· ausgesetzt und erfordern auch eine Erwärmungsermüdungs-Bruchfestigkeit unter Temperaturschwankungen von Raumtemperatur bis zu den Betriebstemperaturen .

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen und insbesondere die. oben erwähnten Feststellungen besteht also die Erfindung kurz zusammengefaßt in einem Plasmaspritzguß-Erzeugnis oder -Teil aus einer Legierung, ausgewählt unter Superlegierung auf Nickel-, Kobalt- und Eisenbasis, die in dem Zustand, wie er durch das Plasmaspritzgießen ist, typischerweise weniger als etwa 1000 ppm Sauerstoff, eine Dichte über etwa 97 % der theoretischen Dichte, eine Korngröße von 0,2 bis etwa 0,5 μπι und eine chemisch homogene MikroStruktur, praktisch frei von Mikroentmischung, aufweist.

In wärmebehandelter Form hat dieser Gegenstand oder dieses Teil eine Dichte über etwa 98 % der theoretischen Dichte und sogar noch weniger Mikroentmischung aufgrund der bei der

Wärmebehandlung auftretenden Homogenisierung. Die Korngröße des wärmebehandelten Teils ist im allgemeinen größer als die des Gegenstands in dem plasmaspritzgegossenen Zustand und ist eine Funktion des Legierungstyps und der Zeit und Temperatur der Wärmebehandlung; aber in durch Abscheidung einer oder mehrerer Phasen verfestigten Superlegierungen kann die Korngröße unmittelbar aus der Wärmebehandlung im Bereich bis herab zu etwa 0,5 bis etwa 5,0 pm sein.

Dieses Teil oder dieser Gegenstand, ob ein Schwungrad, eine Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk oder eine Scheibe zur Befestigung der Schaufel am Turbinenrad oder ein anderes Teil aus dem heißen Abschnitt kann nach dem Niederdruck/Hochgeschwindigkeits-Plasmagießverfahren als Festkörper oder mit einem Dorn, auf dem die Superlegierung abgeschieden wird und der selektiv gelöst und entfernt wird, um ein Hohlgußprodukt zu hinterlassen, hergestellt werden. Alternativ kann ein komplexerer Dorn oder Kern verwendet werden, der nach dem Auflösen einen freistehenden, selbsttragenden Plasmaspritzguß-Körper mit einer Vielzahl hohler Bereiche hinterläßt. Ferner kann der Dorn oder Kern so segmentiert sein, daß ein erster Teil des fertigen Körpers aus einer ersten Superlegierung auf einem Teil des Kerns plasmaspritzgegossen wird, der dann zu den übrigen Teilen des Kerns zusammengesetzt wird, und der Körper wird durch Plasmaspritzgießen einer zweiten Superlegierung über dem fertigen Kern mit dem ersten Teil vollendet.

Fig. 1 ist ein Aufriß einer Schaufel, die durch Niederdruck/ Hochgeschwindigkeits-Plasmaspritzguß einer Superlegierung auf Nickelbasis hergestellt werden kann; der Körper ist eine feste Struktur, durchwegs aus der Superlegierung auf Nickelbasis bestehend.

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht ähnlich der der Fig. 1

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einer anderen Schaufel, die hohl ist, hergestellt auf einer Kupferkerneinheit, die anschließend durch selektives chemisches Lösen entfernt wurde.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht der Schaufel der Fig. 2 entlang der Linie 3-3, die die inneren Durchgänge zeigt, die beim Entfernen der Einheit aus Kupferteilen der Kerneinheit entstehen, auf der die Schaufel durch Plasmaspritzgießen gebildet wurde.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Kupferkerneinheit, auJ" der die Schaufel der Fiy. 2 und 3 plasmaspritzgegossen wurde.

Fig. 5 ist eine perspektivische Schemaansicht einer nach dem Niederdruck/Hochgeschwindigkeits-Plasmaspritzgußverfahren hergestellten simulierten Gasturbinenscheibe.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Schwungrades, hergestellt nach dem Niederdruck/Hochgeschwindigkeits-Plasmaspritzgußverfahren.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung der Streckgrenze bei 0,2 % Dehnung gegen die Testtemperatur für den Körper aus IN 7 38-Legierung-Plasmaspritzguß, wie in Beispiel I beschrieben.

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Dehnung bis zum Versagen gegen die Testtemperatur für den Körper aus IN 738-Legierung-Plasmaspritzguß, wie in Beispiel I beschrieben.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung der Doppelkeil-Wärmeermüdungsprobe.

Fig. 10 ist ein Transmissions-Elektronenmikroskop-Bild

- JBT-

40.00Ofacher Vergrößerung einer dünnen Blechprobe aus Rene¹ 80-Legierung im plasmaspritzgegossenen Zustand.

Fig. 11 ist ein Transmissions-Elektronenmikrqskop-Blld mit 20.00Ofacher Vergrößerung einer dünnen Blechprobe aus Rene¹ 8Ö-Legierung im plasmaspritzgegossenen Zustand nach der Wärmebehandlung für 2 h bei 1200⁰C (219O°F).

Die Gasturbinenschaufel 10 der Fig. 1 ist ein Beispiel für die Art von Gegenständen, die durch Plasmaspritzgießen her-

stellbar sind. Die Schaufel 10 ist von im allgemeinen herkömmlicher Größe und Form und hat eine Plattform 11 und ein Fußteil 12 zur Befestigung in üblicher Weise an einer Gasturbinenscheibe, wie der simulierten Scheibe 50 der Fig. 5 und des folgenden Beispiels II. Sowohl die Schaufel 10 als auch die Scheibe 50 jedoch unterscheiden sich erheblich von herkömmlichen Gegenstücken hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften und folglich ihrer Leistungsmerkmale bei normalem Betrieb, obgleich sie aus der gleichen Legierungszusammensetzung wie die herkömmlichen Teile gemacht sein können.Dieser grundlegende und wichtige Unterschied ist eine Folge der unterschiedlichen Art und Weise, in der diese neuen Teile hergestellt werden können. So können, statt in üblicher Weise zu schmelzen und zu gießen oder in der von Mash und Brown, wie oben zitiert, beschriebenen Weise Plasmabogen-spritzzugießen, die Schaufel 10 und die Scheibe 50 durch Fördern der Superlegierung gerade über ihrer Schmelzpunkt stemperatur in feiner Teilchenform mit hoher Geschwindigkeit in einem Plasmastrom auf ein Substrat in einer Kammer in neutraler Atmosphäre bei geringem Druck gebildet werden. Im einzelnen ist die Teilchengröße bei der Herstellung einer Schaufel, wie einer Schaufel 10 und einer Scheibe 50 unter etwa 38 um Durchmesser, und die Kammeratmosphäre ist Argon bei 40 bis 80 mbar (30 bis 60 torr). Der hier verwendete Ausdruck "Gasturbinentriebwerk" soll Gasturbinen für

die elektrische Stromerzeugung sowie Triebwerke für den Antrieb von Flugzeugen umfassen.

•Die Hohlschaufel 20 der Fig. 2 und 3.wurde in ähnlicher Weise wie oben und in Beispiel IV beschrieben durch Niederdruck/ Hochgeschwindigkeits-Plasmaspritzguß mit allgemein den gleichen mikrostrukturellen und wichtigen neuen physikalischen Eigenschaftsfolgen, wie oben zusammenfassend beschrieben, hergestellt. Der wesentliche Strukturunterschied zwischen den Schaufeln 10 und 20 besteht in der Verwendung einer selektiv löslichen Kerneinheit 40 der Fig. 4, die die Innenräume liefert, die zur Herstellung der Wände 21 nötig sind, die das Innere der Schaufel in getrennte Kammern oder Durchlässe 22 und 23 für den Strom des Kühlfluids unterteilen.

Das in Fig. 6 perspektivisch dargestellte Schwungrad 60 ist nach dem gleichen Niederdruck/Hochgeschwindigkeits-Plasmaspritzgießverfahren wie oben beschrieben hergestellt, und jede der Superlegierungen auf Nickel-, Kobalt- oder Eisenbasis kann für diesen Zweck in geeigneter Weise verwendet werden, die in einer so gegossenen Form der Zugbeanspruchung und den Dauerschwingbeanspruchungserfordernissen für verlängerte Lebensdauer bei solchen Anwendungen zu begegnen- vermögen. Wie der Fachmann erkennen wird, können solche gegossenen Schwungräder in Abschnitten hergestellt werden, die in geeigneter Weise miteinander befestigt werden oder sie können in Form eines einzigen Plasmaspritzgußstücks hergestellt werden.

Der Fachmann wird aus den folgenden Beispielen aus der Praxis der Erfindung heraus die Erfindung noch besser verstehen, da Tests zu Vergleichsdaten bezüglich der wichtigen physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Erzeugnisse und solcher nach herkömmlicher Art geschmolzener und gegossener Erzeugnisse durchgeführt worden sind. Diese Beispiele aus

der Praxis dienen somit .der Veranschaulichung, keineswegs der Einschränkung der Erfindung.

Die bei den Beispielen gesammelten, nachfolgend angegebenen Daten entsprechen der üblichen Praxis. So bezeichnet in den Tabellen I, II und III HZ die Höchst-Zugfestigkeit in MPa (ksi). und SD die Streckgrenze bei 0,2 % Dehnung in den gleichen Einheiten. Ebenso bezeichnet D„_T die Dehnung bei maximaler Last, D_v bedeutet die Dehnung bis zum Versagen und FR bedeutet die Flächenreduktion, alle drei Parameter in Prozent ausgedrückt.

Beispiel I

Ein Blech aus Superlegierung IN 7 38 auf Ni-Easis von etwa 6,35 χ 15,24 χ 0,635 cm (2,5 χ 6 χ 0,25 Zoll) wurde durch Plasmaspritzgießen nach dem oben beschriebenen Niederdruck/ Hochgeschwindigkeits-Verfahren hergestellt. Das Substrat war ein Stahlblech, das mit Siliciumcarbid-Schleifpapier von 600 grit poliert worden war. Das Binden an das Substrat (Dorn oder Kern) und die Steuerung der Dichte der Legierung IN 738 und der Mikrostruktur erfolgten durch Vorerhitzen des Substrats auf etwa 900°C (1650⁰F). Der Zersetzungskammerdruck war 40 bis 80 mbar (30 bis 60 torr), die Plasmapistolenleistung war 68 kW und die Zersetzungszeit war 4,5 min. Der überzogene Kern wurde in der Zersetzungskammer gekühlt, und dann iwurde der Körper aus IN 738 vom Stahlblech abgetrennt, indem um die Kante des Bleches herum mit einem Hammer geklopft wurde. Proben mit den Abmessungen 0,16 χ 1,02 χ 2,54 cm (0,063 χ 0,4 χ 1,0 Zoll) wurden aus dem Blech der Superlegierung IN 738 herausgearbeitet. Der Querschnitt war gleichförmig 0,635 χ 0,203 cm (0,25 χ 0,08 Zoll). Die erzielten Testergebnisse waren, wie nachfolgend in Tabelle I zusammen mit typischen Daten herkömmlicherweise geschmolzener und gegossener IN 738-Legierung der

gleichen Probengröße und -form angegeben.

Die in herkömmlicher Weise geschmolzenen und gegossenen Proben erhielten eine handelsüblich typische Wärmebehandlung, d.h. ein Erhitzen auf 1120°C (2O5O°F) für 2 h und anschließendes Abschrecken in Argon, dann Erhitzen auf 845°C (155O°F) für 2 h und anschließendes Abschrecken in Argon vor dem Testen. Dies ist der Zustand, in dem die aus. IN 738 hergestellten Teile typischerweise in gegenwärtigen Gasturbinen verwendet werden. Die Plasmaspritzgußproben erhielten eine der kommerziellen Praxis .ähnliche Wärmebehandlung, die im zweistündigen Erhitzen auf 1150°C (2100⁰F) bestand.

Die Streckgrenze bei 0,2 % Dehnung und die Dehnung bis zum Versagen, deren Daten die Tabelle I zeigt, sind in den Fig. 7 bzw. 8 in graphischer Form dargestellt. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist zu beobachten, daß die plasmaspritzgegossenen Körper viel fester als in herkömmlicher Weise geschmolzene und gegossene Körper der gleichen IN 738-Superlegierungs-Zusammensetzurig unter etwa 735°C (135O°F), gemessen durch die Streckgrenze (Fig. 7),sind. Die Höchst-Zugfestigkeit zeigt ein ähnliches Verhalten. Zwischen etwa 79O°C (145O°F) und 900°C (165O°F) ist die Streckgrenze der plasmaspritzgegossenen Körper nur etwa 41,4 MPa (6 ksi) niedriger als die von Körpern, die nach' herkömmlichen Schmelz- und Gießverfahren erarbeitet worden sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 kann außerdem bemerkt werden, daß das Plasmaspritzgießen Körper hervorbringt, die duktiler als in herkömmlicher Weise geschmolzene und gegossene Körper der gleichen Zusammensetzung bis zu etwa 700⁰C (1290⁰F) Bind. Bei etwa 1090⁰C (2000⁰F) ist der Superlegierungskörper dieses Beispiels völlig superplastisch, vermutlich aufgrund der ihm eigenen ultrafeinen Korngröße. Mehrere Proben wurden auf 126O°C (230O⁰F) erhitzt, um ein Kornwachstum zu bewirken und

*är-

Tabelle

Test-Temperatur

68	20
932	500
1112	600
1292	700
1472	800
1652	900
1832	1000
2012	1100

Plasmaspritzguß IN 738

geschmolzene und gegossene IN738-Legierung

SD 0,2 %

HZ

D SD 0,2 % HZ ^Dv

MPa (ksi) MPa (ksi) % MPa (ksi) MPa (ksi) %

1034(150) 1413(205) 14 903(1.31) 1076(156) 6,1

1027(149) 1379(200) 12 . 814 (118) ' 979 (142) 6;6

965(140) 1393(202) 14 807(117) 979(142) 7,0

1062(154) 1241(180) 8,2 793(115) 979(142) 7_f6

703(102) 738(107) 1,4 738(107) 896(130) 8,8

407(59,1) 436(63,3) 3,9 448 (65) 607 (88) 10,5

101(14,6) 152(22,0) 37 248 (36) 324 (47) 11,4

18 (2,6) 28 (4,1) 300 - _ 10,C

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zu .versuchen, festzustellen, daß das superplastische Verhalten auf der ultrafeinen Korngröße beruht. Zwei der wärmebehandelten Proben wurden getestet ; eine bei Raumtemperatur und eine bei 1000°C (1832°F). Nach der Wärmebehandlung bei 126O°C (23OO°F) sank die Dehnung bis zum Versagen auf 12 % für die bei 1000⁰C behandelte Probe, was bestätigt, daß das superplastische Verhalten auf der ihr eigenen ultrafeinen Korngröße in dem plasmagegossenen Körper beruhte. Auch stieg für die bei 126O°C behandelte Probe die Streckgrenze bei Raumtemperatur um 179 MPa (26 ksi) auf einen Wert von 1213 MPa (176 ksi) und um 69 MPa (10 ksi) auf einen Wert von 171 MPa (24,8 ksi) für die bei TOOO⁰C getestete Probe.

Beispiel II

Die simulierte Gasturbinen-Triebswerkscheibe 50 der Fig. 5 wurde aus Rene'80-Legierung durch Plasmaspritzgießen nach dem oben beschriebenen Niederdruck/Hochgeschwindigkeits-Verfahren hergestellt. Das Substrat 51 war ein Stahlrohr von 4,2 cm Durchmesser, und die Superlegierung wurde auf ihm zu einer Struktur mit ringförmigem Querschnitt quer zur Längs- oder Axialrichtung aufgebaut. Der Aufbau wurde über die Länge der Scheibe hinweg verändert, wodurch ein Teil mit parabolischem Querschnitt in Axial- oder Längsrichtung entstand. Der Nenndurchmesser der Scheibe war etwa 10 cm.

Wie in Beispiel I wurde das Substrat durch Oberflächenreinigung, Sandstrahlen und Vorerhitzen auf etwa 900⁰C (165O°F) vorbereitet. Während des Betriebs betrug, wie in Beispiel I, der Abscheidungskammerdruck 40 bis 80 mbar (30 bis 60 torr) Argon und die.Plasmapistolenleistung 68 kW. Nach dem Abkühlen in der Abscheidungskammer wurde der Ringkörper aus Rene'80

- yr-

vom Stahlrohr 51 entfernt, und nach der maschinellen Bearbeitung zu der in Fig. 5 dargestellten Form wurdenKlump'en aus der Scheibe 50 geschnitten, wie durch mehrere Löcher 52 in dem Körper angegeben, um mechanische Teststäbe zu liefern. Diese Testproben von Standardform und -größe wurden.2 h bei T145⁰C, dann 2 h bei 87O°C wärmebehandelt und darauf in üblicher Weise getestet, wobei die in Tabelle II angegebenen Ergebnisse anfielen. Tabelle II enthält auch Vergleichsdaten für geschmolzene und gegossene Rene' 80-Legierung nach einesr typischen kommerziellen 5stufigen Wärmebehandlungsmethode.

Wie aus Tabelle II zu entnehmen ist, sind die physikalischen Eigenschaften des Plasmaspritzgußkörpers aus.Rene'80 denen in herkömmlicher Weise geschmolzener und gegossener Rene"80-Legierungsproben ähnlich wie bei IN 738 in Beispiel I überlegen. · · · ' ■'■■■""

Beispiel III

Bei einem weiteren Versuch zur Messung des thermischen Ermüdungsverhaltens der erfindungsgemäßen Erzeugnisse wurde Rene'80-Nickel-Basislegierung auf einem Rene'80-Substratkörper pläsmaspritzgegossen. Eine Schmelze aus Rene'eo-Nennzusammensetzung wurde in kupferplattierte Formen Kokillen-gegossen,um zwei Bleche von 0,635 χ 3,81 χ 10,16 cm (0,25 χ 1,5 χ 4 Zoll) zu liefern. Eine Kantenoberfläche von 0,635 χ tO,16 cm (0,25 χ 4 Zoll) einer jeden Platte wurde sandgestrahlt und entfettet. Dann wurde eine Plasmaspritzgußstruktur auf der vorbereiteten Kantenfläche nach dem Niederdruck/Hochgeschwindigkelts-Verfahren des Beispiels I aufgebaut, wobei das verwendete Pulver Rene¹80-Nennzusammensetzung von unter 38 um (-400 mesh) war. Die anfallende Abscheidung war etwa 0,38 cm (0,15 Zoll) dick. Doppelkeilproben 70 zur thermischen Ermüdung wurden aus den

Tabelle

Testtemperatur

68	20
1112	600
1382	750
1650	900

Plasmaspritzguß-Rene'80-Legierung

SD 0,2 % HZ

MPa (ksi) MPa (ksi) (%) (%) (%)

^DML ^DV ^FR geschmolzene und gegossene Rene'80-Legierung

SD 0,2 % HZ

D.

1220(177) 1627(236) 12 12 15

1069(155) 1407(204) 13 15 17

986(143) 1020(148) 1 8 12

284(41,2) 343(49,7) 2 16 18

FR

MPa Cksi) MPa (ksi) (.%) ■ (%)

855(124) 1027(149) 5,2 7

724(105) 1027(149) 7,5 11

717(104) 1007(146) 9 , 12

455 (66) 627 (91) 13 26

Blechen oder Platten so herausgeschnitten, daß ein Keil 71 in der Gußstruktur und der andere Keil 72 in der Plasmaspritzgußstruktur für die letzten 0,203 cm (0,08 Zoll), wie in Fig. gezeigt, war. Die Proben 70 wurden getestet, indem sie abwechselnd durch Einhängen in das Loch 73 4 min in ein Fließbett bei 975°C (1787°F) und 2 min in ein Bett von 24°C (75°F) gehängt wurden. Eine Prüfung · der Proben 70 erfolgte nach 10, 30, 100, 300, 600 und 1000 Zyklen dieser Art.Nach1000 Zyklen wurden in dem plasmaspritzgegossenen Keil 72 keine Risse be-, obachtet, während bei dem in herkömmlicher Weise gegossenen Keil 71 nach 10 Zyklen Risse festgestellt wurden. Nach 30 Zyklen hatten sich bei dem gegossenen Keil 71 die Risse auf mehr als 0,102 cm (0,04 Zoll) Länge und nach 1000 Zyklen auf bis zu 0,57 cm (0,225 Zoll) vergrößert.

Beispiel IV

Eine Schaufel ähnlich Fig. 2 und 3, mit der Ausnahme, daß sie ohne Fußteil 12 war, wurde nach dem oben beschriebenen Plasmaspritzgußverfahren hergestellt, und zwar unter Verwendung der Kupferkerneinheit 40 der Fig. 4. Die Bedingungen der Abscheidungskammer waren die des Beispiels I. In der ersten.Verfahrensstufe wurde IN 738 auf Kupferkernsegmente 41 und 42 bis zu einer Dicke von etwa 0,38 mm (15 mils) plasmaspritzgegossen. Kernsegmente 41 und 42 wurden dann mit dem Rest der Kernsegmente zur Bildung der Gestalt 40 gemäß Fig. 4 zusammengesetzt. Löcher 43 in Kernsegmenten 44 wurden mit Drähten aus einer Nichrom-Zusammensetzung gefüllt.

In der zweiten Verfahrensstufe wurde Rene'80 von 0,38 bis 0,76 mm (15 bis 30 mils) auf die Kupferkerneinheit 40 der Fig. 4 und die zuvor plasmaspritzgegossenen IN 738-Wände 21 zu einer verbundschichtartigen Struktur in Bereichen, wie Bereich 24,

plasmaspritzgegossen. Nach dem Abkühlen in der Abscheidungskammer wurde die Schaufeleinheit in wässrige Salpetersäure getaucht, um die Kupferkernteile zu lösen und zu entfernen und eine gegossene Schaufel 20 zu hinterlassen, die etwa 5,1 cm (2 Zoll) Höhe (wie'in Figi 2) und etwa 3,81 cm (etwa 1,5 Zoll) von der Führungskante bis zur Hinterkante maß. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 kann festgestellt werden, daß Innenwandsegmente 21 aus der IN 738-Superlegierung sind und strukturell durch die Rene' 80-Außenschale 25 zur Schaufel 20 verbunden sind. Die Außenumfangsoberflache 26 der Rene'80-Schale 25 definiert die Gestalt der Schaufel 20. Die Innenumfangsoberflache 27 umschließt Leitungen 22 und 23 und paßt zumindest entlang einem Teil ihres Umfangs an die Wände 21 der plasmaspritzgegossenen Legierung IN 738 und ist damit strukturell verbunden. Die Drähte, die zuvor in Löchern 43 waren, sind nun integrale Bestandteile 45 der Schaufel und wirken das Kühlmedium durchmischend, wenn dieses in dem hohlen Inneren 23 des hinteren Abschnitts der Schaufel 20 fließt. Die Wanddicke einer Schaufel 20 liegt im Bereich von etwa 0,38 bis 0,76 mm (15 bis 30 mils) aus Rene'80 und zu etwa 1,14 mm (45 mils), wovon 0,38 mm (15 mils) IN 738-Superlegierung sind.

B-ei spiel V

Ein dünnwandiges, rohrähnliches Teil oder Gehäuse wurde aus Rene'80 nach dem Plasmaspritzgieß-Verfahren und mit den Parametern des obigen Beispiels I hergestellt. Die Rene¹80-Superlegierung wurde bis zu einer Dicke von 0,51 mm (20 mils) auf einem Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 10,16 cm (4 Zoll) und einer Länge 30,48 cm (12 Zoll) plasmaspritzgegossen.

Das dünnwandige rohrähnliche Teil dieses Beispiels hätte nach

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herkömmlichen Gußtechniken vim einen zentralen Kern herum nicht hergestellt werden können, ohne eine hohe Wahrscheinlichkeit, ein stark rissiges Produkt zu erzeugen. Andere herkömmliche Techniken, wie das Gießen eines zu großen, dickwandigen Teils und maschinelles Bearbeiten auf die passende Größe sind kostspielig. Auf jeden Fall jedoch kann keine herkömmliche Technik das dünnwandige Gehäuse dieses Beispiels mit den einzigartigen Eigenschaften herstellen, z.B. mit einer Korngröße in der Größenordnung von etwa 0,2 bis etwa 0,5 pm und einer chemisch homogenen MikroStruktur, praktisch frei von Mikroentmischung.

Beispiel VI

Das Verfahren des Beispiels I wurde wiederholt, indem ein platten- oder blechartiger Körper aus einer Superlegierung auf Kobaltbasis (Co-29Cr-6Al-1Y) plasmaspritzgegossen wurde, normalerweise als überzug für Gasturbinenschaufeln aus Super* legierungen auf Nickelbasis verwendet. Die Korngröße des Gußkörpers auf Kobaltbasis in dem plasmaspritzgegossenen Zustand, gemessen durch Transmissions-Elektronenmikroskopie, lag im Bereich von 0,1 bis etwa 0,3 um.

Beispiel VII

Das Verfahren des Beispiels I wurde nochmals wiederholt, wozu ein platten- oder blechartiger Körper aus einer Superlegierung auf Eisenbasis (19,5Cr - 9,5Al - Rest Fe) plasmaspritzgegossen wurde. Die Korngröße des Gußkörpers auf Eisenbasis in dem plasmaspritzgegossenen Zustand, wie durch Transmissions-ElektrO'-nenmikroskopie gemessen, lag im Bereich von etwa 0,15 bis etwa 0,25 pm. Die mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur,

2α

60O⁰C (1110°F) und 7$0°C (138o°F) sind in der folgenden Tabelle III wiedergegeben und mit der kommerziellen geschmolzenen und gegossenen Superlegierung auf Eisenbasis MA956 (20Cr - 4,5Al - 0,5Ti - 0,5Y - Rest Pe) verglichen. Wenngleich die plasmaspritzgegossene Superlegierung geringere Festigkeitswerte als die herkömmliche Legierung hat, liegt sie im Vergleich zu MA956 günstig und die Bewertung der beiden Legierungen ist nicht unerwartet, da die Superlegierung MA956 die verstärkenden Elementzusätze Titan und Yttrium hat.

Die plasmaspritzgegossenen Körper der Beispiele I bis IV und VI und VII zeigten alle im wesentlichen die gleichen Mikrostrukturmerkmale, d.h. in dem plasmaspritzgegossenen Zustand lag die Korngröße typischerweise zwischen etwa 0,2 und etwa 0,5 pn, und die Strukturen waren chemisch homogen und praktisch frei von Mikroentmischung. Wenngleich nicht untersucht, ist .zu erwarten, daß die MikroStruktur des dünnwandigen Rene'80-Gehäuses des Beispiels V die gleiche wie die Mikrostrukturen der übrigen Beispiele war.

Die MikroStruktur der Rene'80-Legierung der Fig. 10, plasmaspritzgegossen zu einem platten- oder blechartigen Körper gemäß dem Verfahren und den Arbeitsweisen des Beispiels I,ist typisch für die MikroStruktur von Superlegierungen im plasmasprit zgegossenen Zustand. Fig. 10, die eine Transmissions-Elektronenmikroskopaufnahme einer dünnen Blechprobe bei 40.00Ofacher Vergrößerung ist, zeigt die ultrafeine Korngröße, die zwischen etwa 0,2 und etwa 0,5 um liegt. Fig. 10 zeigt auch, daß die Korngrenzen sowie das Korninnere praktisch frei von Abscheidungen und Entmischungen sind, d.h. sie sind chemisch homogen und praktisch frei von Mikroentmischung. Ein uncjeschmolzenes Teilchen kann aufgrund von Störungen in der Sprühanlage oder dem Pulver gelegentlich in der Mikrostruktur der erfindungsgemäßen Körper aus Superlegierung im plasmaspritzgegossenen Zustand beobachtet werden. Die Merkmale dieser Teil-

- acr -

Tabelle III

Plasmaspritzgegossene geschmolzene und Fe-Basislegierung gegossene MA956-

Legierung

SD 0,2% HZ D D„ FR HZ Dehnung o_c MPa(ksi) MPa(ksi) % % % MPa (ksi) %

68 20 421(61) 517(75) 12 14 16 717(104) 13

110 600 172(25) 200(29) 5 23 22 -

1380 750 76(11) 90(13) 3 21 15 -

1600 870 - - - - - - - 124(18) 8

chen überleben aber nach der Wärmebehandlung, z.B. 2h bei 1150°C (2100°F) nicht. Zur Prüfung der Körper im plasmaspritz gegossenen Zustand muß aufgrund der extrem feinen Korngröße, die unter den Grenzen der Auflösung eines Lichtmikroskops liegt, anstelle des herkömmlichen Lichtmikroskops ein Elektronenmikroskop verwendet werden.

Eine Charakterisierung der chemischen Homogenität und des Fehlens der Mikroentmischung der Rene'80-Legierung der Fig. 10 im plasmaspritzgegossenen Zustand ist durch die Elektronenmikrosbnden-Röntgenstrahlen-Fluoreszenzdaten der folgenden Tabelle IV gegeben. In Tabelle IV wird plasmaspritzgegossene Rene¹80-Legierung mit in herkömmlicher Weise geschmolzener und gegossener Rene'80-Legierung verglichen, die eine durchschnittliche Korngröße von etwa 1525 μια (60 mils) hatte. Die Daten der Tabelle IV wurden durch stufenweises Abtasten eines Strahls von 1 bis 3 um Durchmesser durch die Proben in 50 jam- ' Schritten für die in herkömmlicher Weise geschmolzene und gegossene Probe und in 1 pm-Schritten für die plasmaspritzgegossene Probe erhalten. In beiden Fällen tastete der Strahl sowohl Körner als auch Korngrenzen ab, und dies war für die plasmaspritzgegossene Probe notwendigerweise so, da der Strahldurchmesser etwa viermal größer als der Korndurchmesser war.

Kobalt ist ein Element, das sich in Nickel im wesentlichen nicht entmischt, daher kann die Schwankung der Kobaltkonzentration als Anzeichen für das Ausmaß der Streuung bei diesen Daten herangezogen werden. Für die plasmaspritzgegossene Probe liegt die Schwankung, d.h. die Mikroentmischung oder chemische Inhomogenität an Ti, Al und Cr etwa 2 bis 3 % über der normalen Streuung. Für in herkömmlicher Weise geschmolzene und gegossene Rene'80-Legierung ist die Schwankung für Cr und Al etwa 11 % über der normalen Streuung, während die Schwankung für Ti etwa 70 % über der normalen Streuung liegt. Daher liegt aufgrund der Daten der Tabelle IV

Tabelle. IV

herkömmliche geschmolzene und gegossene plasmaspritzgegossene

Rene'80-Legierung Rene'80-Legierung

Element Ti Al Cr Co Ti Al Cr Co

Bereich
(Gew.-%) 3,51-9,33 2,26-3,26 9,73-14,65 8,32-9,92 4,83-5,73 2,48-2,81 11,42-12,85 7,74-8,42

Durchschnitt ' <Gew.-%) 5,1 2,7 · 12,37 9,13 5,31 2,62 11,86 8,11

Bereich ' ° *

um den .,*..,:.

Durchs

schnitt ■ ·

(in %) +80 ±20 ±20 Ϊ9 ±8 ■ +7 ±8, +5

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eigentlich keine Mikroentmischung oder chemische Inhomogenität in dem plasmaspritzgegossenen Material relativ zum in herkömmlicher Weise geschmolzenen und gegossenen Material vor.

Fig. 11 ist eine Transmissions-Elektronenmikroskop-Abbildung bei 20.00Ofacher Vergrößerung einer dünnen Folienprobe, die die MikroStruktur der Rene'80-Legierung im plasmaspritzgegossenen Zustand wie in Fig. 10 nach 2stündiger Wärmebehandlung bei 1200°C (219O°F) zeigt. Die Körner sind bis auf eine Durchschnittsgröße von etwa 5 pm gewachsen, bleiben jedoch klein im Vergleich zu der von in herkömmlicher Weise geschmolzener und gegossener Rene'80-Legierung. γ'-Abscheidungen sind im Inneren der Körner sichtbar. Wärmebehandlung bei tieferen Temperaturen, z.B. die zweistündige Wärmebehandlung bei 1150°C (2100°F), wie oben im Beispiel I erwähnt, führten zu noch geringerem Kornwachstum, d.h. die Korngröße lag in der Größenordnung von etwa 2,0 bis etwa 3,0 pm, und theoretisch gibt es eine noch geringere Mikroentmischung aufgrund der Homogeniserungseffekte der Wärmebehandlung. Die Beständigkeit der Rene'80-Legierung gegen Kornwachstum bei erhöhter Temperatur wurde erhofft, da diese Superlegierung durch die Abscheidung der f'-Phase gestärkt wird.

Im Vergleich steht das Verhalten der nicht- y-gefestigten Nickelbasislegierung IN617. Plasmaspritzgegossen nach dem Verfahren des Beispiels I zeigte IN617 die gleiche ultrafeine Korngröße (0,2 bis 0,5 jam Durchmesser) der Körper aus anderen Superlegierungen, hergestellt durch Plasmaspritzgießen. Die Raumtemperatur-Zugeigenschaften der plasmaspritzgegossenen IN 617-Legierung waren beträchtlich besser, z.B. HZ 979 (142) gegenüber 765 MPa (111 ksi) und D von 54 gegenüber 34 %, als die von in herkömmlicher Weise geschmolzener und gegossener IN 617-Legierung. In herkömmlicher Weise gegossene und plasmaspritzgegossene Proben von IN 617 zeigten jedoch nahezu identische Eigenschaften

beim Test bei 900°C (165O°F). Dieses nahezu identische Verhalten wird dem beim Test auftretenden Kornwachstum zugeschrieben. Wärmebehandlung bei 125O°C (228O°F) ließ die Körner der plasmaspritzgegossenen IN 617-Legierung beträchtlich wachsen, und nach der Wärmebehandlung waren die Zugeigenschaften der plasmaspritzgegossenen IN 617-Legierung etwa die gleichen wie die der in herkömmlicher Weise geschmolzenen und gegossenen IN 617-Legierung sowohl beim Test bei Raumtemperatur als auch bei 900⁰C (165O°F).

⁴^ Vor der Wärmebehandlung waren die plasmaspritzgegossenen Körper gemäß der Erfindung alle von etwa gleich hoher Dichte von etwa 97 bis nahezu 100 % der theoretisch möglichen. Herkömmliche Spritzgußkörper haben charakteristischerweise Lücken, Poren oder Hohlräume zwischen einzelnen Spritzgußteilchen entweder gleichförmig oder statistisch oder beides über die Körper verteilt. Diese Lücken oder Hohlräume hindern, wenn vorhanden, eine völlige oder 100 %ige Dichte der Körper.

Nach der Wärmebehandlung, z.B der zweistündigen Wärmebehandlung bei 1150⁰C (2100⁰F) des Beispiels I, waren die plasmaspritzgegossenen Körper gemäß der Erfindung um bis zu 1 % oder darüber dichter, wobei die Mindestdichte über etwa 98 % der theoretischen Dichte lag. Die Wärmebehandlung änderte den Sauerstoffgehalt dieser Testproben nicht, aber bei einem Wert von weniger als etwa 1000 TpM ist Sauerstoff kein wesentlicher Faktor bei den Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen plasmaspritzgegossenen Erzeugnisse, wenngleich er die Duktilitätseigenschaften nachteilig beeinflussen kann.

Weiterhin sind, wie aus den mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen plasmaspritzgegossenen Körper hervorgeht, erfindungsgemäß .plasmaspritzgegossene Teile von Strömungsmaschinen in der Lage, lange sowohl als Rotor- als auch als Statorteile von Gasturbinen-Triebwerken zu dienen, einschließlich als Schaufeln, die gewöhnlich Mittellinien-Spannungen von

etwa 172 MPa (25 ksi) bei 815 bis 982°C (1500 bis 1800⁰F), insbesondere in Flugzeugtrxebwerken, unterliegen. Tatsächlich sind Superlegierungs-Blätter, Leitschaufeln und Düsen oder Übergangsteile und Scheiben nach der Erfindung auf der Grundlage dieser Erfahrungen und der obigen Daten mit längerer Lebensdauer in Gasturbinen-Triebwerken als ihre nach herkömmlichen Lehren und"Praktiken hergestellten Gegenstücke zu erwarten.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist auch klar, daß die mechanische Deformation der plasmaspritzgegossenen Erzeugnisse gemäß der Erfindung bei der Herstellung von Teilen, wie Gasturbinen-Triebswerksteilen, nicht nötig ist; hohle Schaufeln, wie die derFig. 2 und 3 z.B., sind mit Außen- und Innenwandabschnitten so dünn wie gewünscht gießbar, wobei die überlegenen MikroStruktur- und physikalischen Eigenschaften, wie sie für die erfindungsgemäßen Erzeugnisse typisch sind, wie oben angegeben sind. So ist die Erfindung speziell brauchbar bei der Anwendung auf verhältnismäßig kleine Teile mit dünnen Abschnitten ,.aber auch mit" erheblichem -Vorteil auf größere Teile mit schwereren Abschnitten, da die Notwendigkeit mechanischer Deformation, wie das Schmieden von Gußstücken, entfällt.

In der vorliegenden Beschreibung ist die Korngröße diejenige, die durch Transmissions-Elektronen-Mikroskopaufnahmen, wie die der Fig. 10 und 11, unter Anwendung der als Direktinterzept verfahren bekannten Methode gemessen wird, wobei die Korngröße dann als Korn-"Durchmesser" angegeben wird, wenngleich die Körner typischerweise das gleichachsige Aussehen der der Fig. 10 und 11 bei zur Abscheidungsebene paralleler Betrachtung haben.

Lee rs ei te

Claims

Ansprüche

1. Plasmaspritzguß-Erzeugnis aus einer Superlegierung, ausgewählt unter einer Superlegierung auf Nickel-, Kobalt- und Eisenbasis, wobei die Superlegierung im Plasmaspritzgmß-Zustand weniger als etwa 1000 TpM Sauerstoff, eine Dichte über etwa 97 % der theoretischen Dichte, eine Korngröße im Bereich von etwa 0,2 bis 0,5 pm und eine chemisch homogene Mikrostr\iktur_, praktisch frei von Mikroentmischung, aufweist-.

2. Plasmaspritzguß-Erzeugnis aus einer Superlegierung, ausgewählt unter einer Superlegierung auf Nickel-, Kobält- und Eisenbasis, wobei die Superlegierung weniger als etwa 1000 TpM Sauerstoff, eine Dichte über etwa 98 % der theoretischen Dichte, eine Korngröße im Bereich von etwa 0,5 bis 5,0 pm und eine chemisch homogene Mikrostruktur, praktisch frei von Mikrdentmischung, aufweist.

3. Strömungsmaschinen-Plasmaspritzguß-Bestandteil aus einer Superlegierung, ausgewählt unter einer Superlegierung auf Nickel-, Kobalt- und Eisenbasis, wobei die Superle-

gierung im Plasmaspritzguß-Zustand weniger als etwa 1000 TpM Sauerstoff, eine Dichte über etwa 97 % der theoretischen Dichte, eine Korngröße im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,5 um und eine chemisch homogene Mikrostruktur, praktisch frei von Mikroentmischung, aufweist.

4. Strömungsmaschinen-Plasmaspritzgruß-Bestandteil aus einer Superlegierung, ausgewählt unter einer Superlegierung auf Nickel-, Kobalt- und Eisenbasis, wobei die Superlegierung weniger als etwa 1000 TpM Sauerstoff, eine Dichte über etwa 98 % der theoretischen Dichte, eine Korngröße im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5,0 um und eine chemisch homogene Mikrostruktur, praktisch frei von Mikroentmischung, aufweist.

5. Strömungsmaschinen-Bestandteil nach Anspruch 3 oder 4, die ein Gasturbinenrotor-Bestandteil· oder ein Gasturbinenstator-Bestandteil oder ein Schwungrad ist.-

6. Strömungsmaschinen-Bestandteil nach Anspruch 5, der eine aus einer Superlegierung auf Nickelbasis bestehende Schaufel oder eine Gasturbinenscheibe ist.

7. Stator-Bestandteil nach Anspruch 5,- der eine Leitschaufel ist.

8. Schaufel nach Anspruch 6, die ein Hohlgebilde mit wenigstens einem Durchlaß für einen Kühlstrom während der Verwendung ist.

9. Plasmaspritzguß-Verbunderzeugnis aus wenigstens einer ersten und einer zweiten Superlegierung, ausgewählt unter einer Superlegierung auf Nickel-, Kobalt- und Eisenbasis, wobei die erste Superlegierung anderer Zusammensetzung ist als die zweite Superiegierung und der Verbund eine

erste Schicht aus der ersten Superlegierung über einer und angrenzend an eine zweite Schicht aus der. zweiten Superlegierung ist, wobei die erste und die zweite Superlegierung im Plasmaspritzguß-Zustand weniger als etwa 1000 TpM Sauerstoff, eine Dichte über etwa 97 %der theoretischen Dichte, eine Korngröße im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,5 pm und eine chemisch homogene Mikrostruktur, praktisch frei von Mikroentmischung, haben.

10. Plasmaspritzguß-Verbunderzeugnis aus wenigstens einer ersten und einer zweiten Superlegierung, ausgewählt unter einer Superlegierung auf Nickel-, Kobalt- und Eisenbasis, wobei die erste Superlegierung von der zweiten Superlegierung verschieden ist und der Verbund eine erste Schicht aus der ersten Superlegierung über einer und angrenzend an eine zweite Schicht aus der zweiten Superlegierung ist, wobei die erste und die zweite Superlegierung·weniger als etwa 1000 TpM Sauerstoff, eine Dichte über etwa 98 % der theoretischen Dichte, eine Korngröße im Bereich von etwa 0J5 bis etwa 5,0 pn und eine chemisch homogene Mikrostruktur, praktisch frei von Mikroentmischung, haben.

V$. Plasmaspritzguß-Verbunderzeugnis nach Anspruch 10 in. Eorm einer Schaufel mit einer Vielzahl von Durchlässen, wobei die zweite Schicht aus der zweiten Superlegierung so geformt ist, daß sie wenigstens einen der hohlen Durchlässe festlegt, wobei die erste Schicht aus der ersten Superlegierung die Durchlässe einschließt und Innen- und Außenumfangsoberflächen aufweist, wobei die äußere Umfangs-< oberfläche die Form- der Schaufel definiert·, wobei wenigstens ein Teil der inneren Umfangsoberflache über wenigstens einem Teil der zweiten Schicht aus der zweiten Superlegierung liegt und an ihn angrenzt.