DE3686525T2 - Hochfeste einkristall-superlegierungszusammensetzungen. - Google Patents

Hochfeste einkristall-superlegierungszusammensetzungen.

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DE3686525T2
DE3686525T2 DE8686630034T DE3686525T DE3686525T2 DE 3686525 T2 DE3686525 T2 DE 3686525T2 DE 8686630034 T DE8686630034 T DE 8686630034T DE 3686525 T DE3686525 T DE 3686525T DE 3686525 T2 DE3686525 T2 DE 3686525T2
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    • C30BSINGLE-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
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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Description

  • Die Erfindung sich auf eine hochfeste, wärmebehandelbare, stabile Nickelsuperlegierungszusammensetzung, die für die Herstellung von Einkristallgegenständen besonders geeignet ist.
  • Nickelsuperlegierungen werden überwiegend in Fällen benutzt, in denen hohe Beanspruchungen bei erhöhten Temperaturen aufgenommen werden müssen. Ein solcher Fall ist das Gebiet der Gasturbinentriebwerke, wo Nickelsuperlegierungen weitgehend benutzt werden, insbesondere für Lauf- und Leitschaufeln. Die Forderungen nach verbessertem Wirkungsgrad und verbesserter Leistung haben dazu geführt, daß Turbinentriebwerke mit zunehmend höheren Temperaturen betrieben werden, was extreme Anforderungen an die in ihnen benutzten Superlegierungsgegenstände stellt.
  • Eine Lösung, die erfolgreich benutzt worden ist, um das Temperaturverhalten von Nickelsuperlegierungen zu verbessern, besteht darin, sie in Form von Einkristallen herzustellen. Auf herkömmliche Weise hergestellte metallische Materialien bestehen aus einer Vielzahl von Körnern, die durch Korngrenzen getrennt sind. Die Korngrenzen sind bei erhöhten Temperaturen schwach, viel schwächer als das Material innerhalb der Körner. Durch spezielle Gießtechniken können Nickelsuperlegierungen in Einkristallform hergestellt werden, d.h. in Form von Gegenständen, die keine inneren Korngrenzen haben. Die US-A-3 260 505 beschreibt Nikkeleinkristallsuperliegierungsgegenstände. Die US-A- 4 116 723 beschreibt ein Wärmebehandlungsverfahren, das bei einer Klasse von Nickeleinkristallgegenständen anwendbar ist. Die US-A-4 209 348 beschreibt eine speziellere Klasse von Einkristallgegenständen und erläutert ein Verfahren zum Wärmebehandeln von solchen Gegenständen, um ihre mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen zu verbessern. Die nominelle Zusammensetzung, die in diesem Patent offenbart ist, ist 10% Chrojn, 5% Aluminium, 1,5% Titan, 4% Wolfram, 12% Tantal, 5% Kobalt, Rest im wesentlichen Nickel. Einkristalle dieser Zusammensetzung werden kommerziell in Gasturbinentriebwerken benutzt. Es ist allgemein anerkannt, daß diese Zusammensetzung die beste Gesamtkombination von Eigenschaften hat, die bei einem Gußgegenstand aus einer Nickelsuperlegierung erzielbar sind. Eine weitere Einkristallsuperlegierungszusammensetzung ist diejenige, die in der US-A-4 402 772 beschrieben ist und eine nominelle Zusammensetzung von 6% Tantal, 9% Chrom, 5% Kobalt, 1% Titan, 1% Molybdän, 7% Wolfram, 5,5% Aluminium, 0,15% Hafnium, Rest im wesentlichen Nickel, hat. Dieses Material hat ebenfalls erwünschte Eigenschaften, die den Eigenschaften des Materials gemäß der US-A-4 209 348 im wesentlichen äquivalent sind. Noch eine weitere Zusammensetzung ist die in der US-A-4 222 794 beschriebene, die nominell aus 5,2% Chrom, 5,4% Aluminium, 1,1% Titan, 2% Molybdän, 4,9% Wolfram, 6,4% Tantal, 3% Rhenium, 0,4% Vanadium, Rest im wesentlichen Nickel, besteht.
  • Die Nickelbasissuperlegierungszusammensetzung nach der Erfindung ist im Anspruch 1 angegeben.
  • Die Erfindung umfaßt eine Nickelsuperlegierungszusammensetzung, aus der Einkristallgegenstände hergestellt werden können, die eine außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften haben. Der breite Zusammensetzungsbereich ist 3- 12% Chrom, bis zu 3% Molybdän, 3-10% Wolfram, 0-5% Rhenium, 6-12% Tantal, 4-7% Aluminium, 0-15% Kobalt, bis zu 0,045% Kohlenstoff, bis zu 0,02% Bor, bis zu 0,1% Zirkonium, bis zu 0,8% Hafnium, bis zu 2% Niob, bis zu 1% Vanadium, bis zu 0,7% Titan, bis zu 10% von einein oder mehreren der Elemente, die aus der Gruppe ausgewählt werden, welche aus Platin, Palladium, Ruthenium, Rhodium, Iridium und Osmium besteht, bis zu 0,1% Yttrium, Lanthan, Scandium, Cer, Lanthanid- oder Actinidreihen von Elementen, Rest vor allem Nickel. Eine exemplarische und bevorzugte besondere Zusammensetzung innerhalb dieses breiten Zusammensetzungsbereiches ist 5% Chrom, 2% Molybdän, 6% Wolfram, 3% Rhenium, 9% Tantal, 5,6% Aluminium, 10% Kobalt, 0,1% Hafnium, Rest vor allem Nickel. Es wird eine Zusammensetzungsbeziehung beschrieben, die den Fachmann zu der Auswahl einer optimalen Zusammensetzung innerhalb des breiten Bereiches führen kann.
  • Andere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen sowie aus den beigefügten Zeichnungen, die eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen.
  • Fig. 1A ist ein Diagramm, das die Beanspruchung als Funktion der Temperatur für das erfindungsgemäße Material und für ein bekanntes Material zeigt;
  • Fig. 1B ist ein Diagramm, das die Beanspruchung, die erforderlich ist, um einen Bruch in 300 Stunden zu erzeugen, als Funktion der Temperatur für das erfindungsgemäße Material und ein bekanntes Material zeigt;
  • Fig. 2 ist ein Larson-Miller-Diagramm, derzeit bis 1% Kriechen im Vergleich zu einem bekannten Material;
  • Fig. 3 ist ein Larson-Miller-Diagramm der Zeit bis zum Bruch im Vergleich zu einem bekannten Material;
  • Fig. 4 ist ein Diagramm, in welchem das Oxidationsverhalten der Erfindung mit dem eines exemplarischen bekannten Materials verglichen wird;
  • Fig. 5 ist ein Diagramm, welches das erfindungsgemäße Oxidationsverhalten mit Überzug im Vergleich zu dem eines bekannten Materials zeigt; und
  • Fig. 6 ist ein Diagramm, welches das thermomechanische Ermüdungsverhalten des erfindungsgemäßen Materials im Gegensatz zu dem des bekannten Materials zeigt.
  • In Tabelle I sind mehrere Zusammensetzungsbereiche veränderlichen Umfangs für die Zusammensetzung der Einkristalle nach der Erfindung aufgelistet. Alle Prozentangaben in dieser Anmeldung sind Gewichtsprozentangaben, wenn nichts anderes angegeben ist.
  • Nickelsuperlegierungen wie die erfindungsgemäße Zusammensetzung werden unter Berücksichtung von gewissen Forderungen entwickelt. Zu diesen gehören der Oxidationswiderstand, der Korrosionswiderstand und die mechanischen Eigenschaften.
  • Der Widerstand gegen Oxidation und Korrosion wird weitgehend durch die Art der Oxidschicht bestimmt, die sich auf der Legierung bildet. Bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wirken Chrom und Aluminium zusammen, um die Bildung einer schützenden Oxidschicht zu gewährleisten. Die Schicht enthält beträchtliche Mengen an Aluminiumoxid, wobei aber das Aluminiumoxid mit anderen Oxiden vermischt sein kann, was von den Testbedingungen abhängig ist. Wenn übermäßige Mengen an Chrom vorhanden sind, bilden sich unerwünschte Phasen, sofern nicht andere Verfestigungselemente reduziert werden. Zusätzlich zu der Schaffung von Oxidations- und Korrosionswiderstand ist das Aluminium der hauptsächliche γ-Bildner. Die γ'-Phase Ni&sub3;Al ist die Phase, die den größten Teil der Festigkeit der Nickelsuperlegierungen ergibt. Zusätzlich zu Aluminium als γ'-Bildner enthält die vorliegende Legierung Tantal, welche ebenfalls ein starker γ'- Bildner ist. Diese Elemente liegen in einer ausreichenden Menge vor, um von etwa 50 bis etwa 75 Vol.% einer γ'-- Verfestigungsphase zu bilden. Wenn Platin, Palladium, Ruthenium und Osmium vorhanden sind, bewirken sie ebenfalls eine Zunahme des Oxidations- und des Korrosionswiderstands des Materials. In vielen Superlegierungen werden Titan und/oder Vanadium als γ'-Bildner benutzt. Bei der vorliegenden Legierung ist es jedoch nicht erwünscht, Titan oder Vanadium als γ'-Bildner zu benutzen, da die Verwendung von Titan oder Vanadium für diesen Zweck die Menge an Aluminium begrenzen wird, die als γ'-Bildner benutzt werden kann, und dadurch den Oxidationswiderstand des Materials effektiv reduzieren wird.
  • Die hochschmelzenden Elemente Molybdän, Wolfram und Rhenium sind vorhanden, um als Mischkristallverfestiger zu wirken, und diese Elemente verbessern hauptsächlich die Eigenschaften der γ'-Matrix.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird in Einkristallform gemäß den Lehren von verschiedenen älteren Patenten gegossen, zu denen die US-A-3 700 023; 3 763 926 und 4 190 094 gehören.
  • Den Zusammensetzungen und Einkristallgegenständen nach der Erfindung wird vorzugsweise eine Wärmebehandlung gemäß den Lehren der US-A-4 116 723 gegeben. Für die Legierung B49 (beschrieben in Tabelle I), die vielversprechendste Legierung, die im Rahmen der Erfindung angegeben ist, ist die bevorzugte Wärmebehandlung ein Lösungsglühen für vier Stunden bei einer Temperatur zwischen etwa 1300-1318ºC (2375- 2405ºF), gefolgt von schneller Abkühlung in der umgebenden Luft, woran sich eine Wärmebehandlung bei 1080ºC (1975ºF) für vier Stunden anschließt. Diese zweite Wärmebehandlung wird üblicherweise in Verbindung mit einem Überzugszyklus ausgeführt, z.B. einem Packaluminidüberzug oder einem Überlagerungsüberzug. Der letzte (fakultative) Schritt ist eine Wärmebehandlung bei etwa 704ºC (1300ºF) für etwa vierundzwanzig Stunden.
  • Innerhalb der breiten Bereiche, die in Tabelle I angegeben sind, sollte eine besondere Beziehung beachtet werden, um optimale Eigenschaften zu erzielen. Diese Beziehung lautet folgendermaßen:
  • P = - 200 Cr + 80 Mo - 20 Mo² - 250Ti² - 50 (TixTa) + 15 Nb + 200 W - 14 W² + 30 Ta - 1.5 Ta² + 2.5Co + 1200 Al - 100 Al² + 100 Re + 1000 Hf - 2000 Hf² + 700 Hf³ - 2000 V - 500 C - 15000 B - 500 Zr
  • Alle Werte in dieser Gleichung sind Gewichtsprozentwerte. Der Wert P, der durch die Gleichung gegeben ist, ist ein Parameter, der das Gesamtverhalten der Zusammensetzung vorhersagt. Zusammensetzungen mit hohen P-Werten werden eine hohe Festigkeit in Kombination mit Stabilität, Wärmebehandelbarkeit und Widerstand gegen Oxidation und Korrosion haben.
  • Es ist zwar klar, daß die Zusammensetzungsbereiche in Tabelle I, insbesondere der breite Zusammensetzungsbereich, besondere Zusammensetzungen umfassen können, die Stand der Technik sind, es gibt jedoch, soweit es den Erfindern bekannt ist, keine bekannten Zusammensetzungen, deren P-Werte ungefähr 3360 übersteigen. Demgemäß ist eine breite Definition der Erfindung eine Zusammensetzung, die zur Verwendung in Einkristallform geeignet ist und entweder in dem breiten Bereich, dem Zwischenbereich oder den bevorzugten Bereichen von Tabelle I liegt und einen P-Wert (wie oben definiert) von ungefähr 3360 hat. Die Erfindung betrifft außerdem Einkristallgegenstände innerhalb des Zusammensetzungsbereiches, die einen P-Wert von über etwa 3360 haben. Bei einer optimalen Legierung, der brauchbarsten Zusammensetzung, die den Erfindern gegenwärtig bekannt ist, wird der Wert von P etwas größer als 3940 sein. TABELLE I (Gewichtsprozent) Breiter Bereich Zwischenbereich Bevorzugter Bereich Lanthanide or Actinide Rest * Kein absichtlicher Zusatz.
  • Zu anderen bekannten Patenten, die sich auf Einkristalle beziehen, gehören die US-A-4 402 772, bei der der maximale P-Wert 2998 beträgt; US-A-4 222 794, bei der der maximale P-Wert 3329 beträgt, und US-A-4 371 404, bei der der maximale P-Wert 3003 beträgt.
  • Tabelle II enthält für P breite Werte, Zwischenwerte und bevorzugte Werte für den breiten Bereich, den Zwischenbereich und den bevorzugten Bereich der Zusammensetzung nach Tabelle I. TABELLE II P-Werte Tabelle-I-Bereiche breiter Wert Zwischenwert bevorzugter Wert Breiter Bereich Zwischenbereich Bevorzugter Bereich
  • Tabelle III gibt eine Reihe von Beispielszusammensetzungen an, die in Einkristallform ausgewertet wurden. In Tabelle III liegen die Legierungen B1, B10 und B13 außerhalb des breiten Bereiches der Erfindung, und zwar wegen ihrer niedrigen Tantalwerte. Die Legierung B35 liegt außerhalb des bevorzugten Bereiches, weil ihr Molybdän fehlt.
  • Tabelle IV gibt einige der bedeutsameren Eigenschaften der in Tabelle III beschriebenen Einkristallzusammensetzungen an. Außerdem sind in Tabelle III die P-Werte gezeigt, die aus der oben beschriebenen Gleichung für die Beispielszusammensetzungen gewonnen werden, welche in Tabelle III angegeben sind. Es ist zu erkennen, daß die Legierung B49 den höchsten P-Wert und eine außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften hat und eine besonders bevorzugte Zusammensetzung ist. Die Daten in Tabelle IV veranschaulichen außerdem die nachteilige Auswirkung auf das Oxidationsverhalten, die aus Zusätzen von Titan zu den Legierungen resultiert, welche denjenigen nach der Erfindung gleichen. Die Legierung B10 und die Legierung B13 sind gleichartig, mit der Ausnahme, daß die Legierung B10 1% Titan enthält; ebenso sind die Legierungen B1 und B18 gleichartig, mit der Ausnahme, daß die Legierung B1 1% Titan enthält. Bei dem Oxidationswiderstand mit Überzug ist bei den Titan enthaltenden Zusammensetzungen B1 und B10 zu erkennen, daß diese Oxidationstemperatureigenschaften haben, die 39ºC (70ºF) und 50ºC (90ºF) niedriger als bei den titanfreien Zusammensetzungen B18 und B13 sind. Bei dem Oxidationsverhalten ohne Überzug zeigen die Zusammensetzungen B1 und B10 einen Nachteil von 23ºC (40ºF) und 11ºC (20ºF) relativ zu den Zusammensetzungen B18 und B13. TABELLE III Gewichtsprozent Legierung Andere Stand der Technik** Rest *außerhalb des bevorzugten Bereichs **U.S. 4 209 348 TABELLE IV Temperaturvorteil gegenüber Stand der Technik* (ºF)ºC 982ºC/248,2MPa (1800F/36 ksi) Kriechen-Bruch (h) Kriechen-Bruch Oxidation Legierung Warmkorrosionswiderstand Zeit 1% Kriechen Bruchfestigkeit Zeit zu 1% Kriechen PWA 286 m.Überzug o.Überzug *Relativ zur US 4 209 348 Zusammensetzung
  • Die Eigenschaften der Legierung B49 kontrastieren mit den Eigenschaften der in der US-A-4 209 348 beschriebenen Legierung. Diese bekannte Zusammensetzung (nominell 10 Cr, 5 Co, 4 W, 1,5 Ti, 12 Ta, 5 Al, Rest Ni) wird hinsichtlich der Gesamteigenschaften als zu den besten Einkristalllegierungen (des Standes der Technik) gehörend angesehen. Die Fig. 1A und 1B zeigen die Beanspruchung, die erforderlich ist, um in Abhängigkeit von der Temperatur 1% Kriechen und Bruch 300 Stunden zu erzeugen. In Fig. 1A ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Legierung einen Temperaturvorteil von 39ºC (70ºF) auf dichtekorrigierter Basis gegenüber der bekannten Zusammensetzung hat, wogegen in Fig. 1B zu erkennen ist, daß die Bruchfestigkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung einen Temperaturvorteil von etwa 36ºC (65ºF) auf dichtekorrigierter Basis gegenüber der bekannten Zusammensetzung hat. Das bedeutet, daß in einem Fall, wo die Bruchfestigkeit oder das Kriechen der kontrollierende Faktor ist, die erfindungsgemäße Legierung bei einer Temperatur benutzt werden könnte, die etwa 36ºC (65ºF) oder 39ºC (70ºF) höher als bei der bekannten Legierung ist, um eine äquivalene Überlebensdauer zu erzielen. Dieses verbesserte Temperaturverhalten kann auf verschiedene Weise ausgenutzt werden. Der Betrieb bei einer erhöhten Temperatur kann erhöhten Schub oder Wirkungsgrad erzeugen. Der Betrieb bei einer niedrigeren Temperatur wird die Betriebslebensdauer verlängern.
  • Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Beanspruchung, die erforderlich ist, um 1% Kriechen zu erzeugen, als Funktion des Larson-Miller-Parameters, der Zeit und Temperatur verknüpft. Es ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen Vorteil gegenüber der bekannten Zusammensetzung hat, ein Vorteil, der mit zunehmenden Beaufschlagungszeiten und/oder höheren Temperaturen zunimmt. Dieselben Bemerkungen können in bezug auf Fig. 3 gemacht werden, die die Beanspruchung zeigt, welche erforderlich ist, um Bruch zu erzeugen, als Funktion des vorerwähnten Larson-Miller-Parameters.
  • Fig. 4 ist ein Diagramm, das das Oxidationsverhalten der bekannten Zusammensetzung und der nach der Erfindung veranschaulicht. Das Diagramm zeigt die Stunden, die erforderlich sind, um einen 76,2 µm (3 mil) tiefen Oxidationsangriff bei Probestücken zu erzeugen, die bei unterschiedlichen Temperaturen unter zyklischen Bedingungen getestet worden sind. Die Daten in dem Diagramm wurden aus einem Brennergestelltest gewonnen, in welchem Probestücke mit einer Flamme hoher Temperatur beaufschlagt wurden, welche durch die Verbrennung von Düsentreibstoff erzeugt wurde, und zwar abwechselnd mit Luftkühlung. Das ergibt eine agressive Umgebung, die für den Turbinentriebwerksbetrieb repräsentativ ist. Aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß die vorliegende Zusammensetzung einen Vorteil von 36º-39ºC (65- 70ºF) gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich der Temperatur hat, bei welcher ein identischer Metallverlust beobachtet würde. Anders ausgedrückt, bei einer bestimmten Temperatur, d.h. bei 1149ºC (2100ºF) würde die bekannte Zusammensetzung 76,2 µm (3 mils) an Metall in etwa 43 Stunden verlieren, wohingegen die erfindungsgemäße Zusammensetzung diese Menge an Material in 70 Stunden verlieren würde, was eine Verbesserung der Oxidationsfestigkeit von 63% darstellt.
  • Fig. 5 gleicht Fig. 4, mit der Ausnahme, daß die Probestücke in Fig. 5 einen Überzug von 127 µm (5 mil) eines MC- rAlY-Materials empfangen hatten, dessen nominelle Zusammensetzung aus 22 Co, 17 Cr, 12,5 Al, 0,25 Hf, 0,4 Si, 0,6 Y, Rest Ni, bestand, und zwar vor dem Testen. Die Zeit, die in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Zeit, die zur Überzugsdurchdringung erforderlich ist. Es ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen Temperaturvorteil gegenüber dem Stand der Technik von etwa 33ºC (60ºF) hat. Hinsichtlich der Zeit zum Erzeugen einer Überzugsdurchdringung bei 1149ºC (2100ºF) erfordert die erfindungsgemäße Zusammensetzung etwa 64% längere Beaufschlagungszeit, um einen Überzugsschaden zu erzeugen. Bei 1149ºC (2100ºF) wurde die bekannte Zusammensetzung in etwa 1400 Stunden durchdrungen, wogegen die erfindungsgemäße Zusammensetzung etwa 2300 Stunden für die Überzugsdurchdringung erforderte. Die Vorteile des MCrAly-Überzugs liegen auf der Hand, wenn man die Zahl 2300 Stunden mit der Lebensdauer vergleicht, die aus Fig. 4 entnommen wird bei 1149ºC (2100ºF) für ein nicht mit Überzug versehenes Probestück nach der Erfindung von etwa 70 Stunden für 76,2 µm (3 mils) Angriff oder weniger als 200 Stunden für 127 µm (5 mils) Angriff.
  • Die letzte Figur, Fig. 6, zeigt die Überlegenheit der Erfindung gegenüber der bekannten Zusammensetzung hinsichtlich der Wärmeermüdung. Wärmeermüdung tritt als Ergebnis von Beanspruchungen auf, die aus zyklischer, ungleichmäßiger Erwärmung hervorgehen. Fig. 6 ist ein Diagramm, das den Gesamtdehnungsbereich zeigt, der bei der Probe in jedem Zyklus auftritt, als Funktion der Zyklen, die erforderlich sind, um einen Ausfall zu bewirken. Der Erfindung verlangt etwa 70% mehr Zyklen, um einen Ausfall zu erzeugen, im Vergleich zu der bekannten Zusammensetzung. Das entspricht einem Temperaturvorteil von 36ºC (65ºF) gegenüber der bekannten Zusammensetzung.
  • Die letzte wichtige Materialeigenschaft ist der Korrosionswiderstand. In dieser Hinsicht hat das erfindungsgemäße Material eine im wesentlichen identische Wirksamkeit wie die bekannte Zusammensetzung. Einige relative Korrosionsdaten sind in Tabelle IV angegeben.
  • Demgemäß hat die erfindungsgemäße Zusammensetzung und insbesondere die oben erläuterte bevorzugte Ausführungsform einen Vorteil von 33º-39ºC (60-70ºF) gegenüber der bekannten Zusammensetzung, und zwar der bekannten Zusammensetzung, die als diejenige anerkannt ist, welche die beste Gesamtkombination von Eigenschaften hat, und zwar in jeder Hinsicht, mit Ausnahme des Warmkorrosionswiderstands, denn bei diesem Meßwert ist die erfindungsgemäße Legierung das Äquivalent des bekannten Materials. Die Legierung B49 repräsentiert eine besonders bevorzugte Zusammensetzung. Vorzugsweise werden keine absichtlichen Zusätze von C, B und Zr gemacht, und am bevorzugtesten sind diese Elemente mit maximal 200 ppm C, 30 ppm B und 75 ppm Zr vorhanden.

Claims (16)

1. Bruchfeste, wärmebehandelbare, stabile Nickelsuperlegierungszusammensetzung, die zur Herstellung von Einkristallgegenständen besonders geeignet ist, bestehend aus 3-12% Cr, 0-3% Mo, 3-10% W, 0-5% Re, 6-12% Ta, 4-7% Al, 0- 15% Co, 0-0,02% B, 0-0,1% Zr, 0-0,045% C, 0-0,8% Hf, 0-2% Nb, 0-1% V, 0-0,7% Ti, 0-10% (Ru + Rh + Pd + 0s + Ir + Pt), 0-0,1% Y, La, Sc, Ce, Lanthanid- oder Actinidreihen, Rest Nickel, abgesehen von Verunreinigungen;
wobei die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, daß, wenn gilt -200 Cr + 80 Mo - 20 Mo² - 250 Ti² - 50 (TixTa) + 15 Nb + 200 W - 14 W² + 30 Ta - 1,5 Ta² + 2,5 Co + 1200 Al - 100 Al² + 100 Re + 1000 Hf - 2000 Hf² + 700 Hf³ - 2000 V - 500 C - 15000 B - 500 Zr = P (wobei alle Elementwerte in Gewichtsprozent angegeben sind), P von etwa 3360 bis etwa 4850 reicht.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von P von etwa 3475 bis etwa 4750 reicht.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von p von etwa 3650 bis etwa 4600 reicht.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung bestehend aus 3-8% Cr, 0,3-3,0% Mo, 3-8% W, 0-5,0% Re, 6-12% Ta, 4,5-6,5% Al, 6-12% Co, 0-0,005% B, 0-0,007% Zr, 0-0,02% C, 0-0,5% Hf, 0-0,4% Ti, 0-10% (Ru + Ir + Pt + Pd + Rh + Os), 0-0,1% Y, La, Ce, Sc, Lanthanid- oder Actinidreihen, Rest Ni, abgesehen von Verunreinigungen, und durch einen Wert von P (wie in Anspruch 1 definiert) von etwa 3450 bis etwa 4750.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung aus 4,0-7,5% Cr, 0,5-2,5% Mo, 3,5-7,5% W, 2,5-4% Re, 8-10% Ta, 5-6% Al, 8-12% Co, 0-0,3% Hf, 0-10% (Ru + Ir + Pt + Pd + Rh + Os), 0,005-0,05% Y, Rest Ni, abgesehen von Verunreinigungen, und durch einen Wert von P gemäß Definition im Anspruch 1 von etwa 3550 bis etwa 4700.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Wert von P von etwa 3800 bis etwa 4400.
7. Nickelsuperlegierungszusammensetzung, geeignet zur Herstellung eines hochfesten Einkristallgegenstands, gekennzeichnet durch 4,0-7,5% Cr, 8-12% Co, 0,5-2,5% Mo, 3,5-7,5% W, 2,5-4,0% Re, 0-0,4% Ti, 5-6% Al, 8-10% Ta, 0-0,3% Hf, 0- 10% eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Pt, Pd, Os, Rh, Ru, Ir und Gemischen derselben besteht, 0- 0,005% B, 0-0,007% Zr, 0-0,02% C, 0-0,1% Y, La, Ce, Sc, Lanthanid- oder Actinidreihen, Rest im wesentlichen Nickel, abgesehen von Verunreinigungen.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie frei von absichtlichen Zusätzen an C, B und Zr ist.
9. Nickelsuperlegierungseinkristallgegenstand, bestehend aus 3-12% Cr, 0-3% Mo, 3-10% W, 0-5% Re, 6-12% Ta, 4-7% Al, 0- 15% Co, 0-0,02% B, 0-0,1% Zr, 0-0,045% C, 0-0,8% Hf, 0-2% Nb, 0-1% V, 0-0,7% Ti, 0-10% (Ru + Rh + Pd + Os + Ir + Pt), 0-0,1% Y, La, Sc, Ce, Lanthanid- oder Actinidreihen, Rest Ni, abgesehen von Verunreinigungen,
wobei die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, daß, wenn gilt P = -200 Cr + 80 Mo - 20 Mo² - 250 Ti² - 50 (TixTa) + 15 Nb + 200 W - 14 W² + 30 Ta - 1,5 Ta² + 2,5 Co + 1200 Al - 100 Al² + 100 Re + 1000 Hf - 2000 Hf² + 700 Hf³ - 2000 V - 500 C - 15000 B - 500 Zr, P von etwa 3360 bis etwa 4850 reicht.
10. Einkristallgegenstand nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung, die aus 3-8% Cr, 0,3-3,0% Mo, 3-8% W, 0-5,0% Re, 6-12% Ta, 4,5-6,5% Al, 6-12% Co, 0-0,005% B, 0-0,007% Zr, 0-0,02% C, 0-0,5% Hf, 0-0,4% Ti, 0-10% (Ru + Ir + Pt + Pd + Rh + Os), 0-0,1% Y, La, Sc, Ce, Lanthanid- oder Actinidreihen, Rest Ni, abgesehen von Verunreinigungen, besteht, und durch einen Wert von P von etwa 3450 bis etwa 4750.
11. Einkristallgegenstand nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung, die aus 4,0-7,5% Cr, 0,5-2,5% Mo, 3,5-7,5% W, 2,5-4% Re, 8-10% Ta, 5-6% Al, 8-12% Co, 0- 0,3% Hf, 0-10% (Ru + Ir + Pt + Pd + Rh + Os), 0,005- 0,05 Y, Rest Ni, abgesehen von Verunreinigungen, besteht, und durch einen Wert von P von etwa 3550 bis 4700.
12. Gegenstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von P zwischen etwa 3650 und etwa 4600 liegt.
13. Gegenstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von P zwischen etwa 3550 und etwa 4650 liegt.
14. Gegenstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von P zwischen etwa 3700 und etwa 4500 liegt.
15. Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von P zwischen etwa 3650 und etwa 4550 liegt.
16. Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von P zwischen etwa 3800 und etwa 4400 liegt.
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