DE4434515A1

DE4434515A1 - Oxid-dispersionsverfestigte Legierung und aus dieser Legierung hergestellte Hochtemperaturausrüstung

Info

Publication number: DE4434515A1
Application number: DE4434515A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Nishi; Kishio Hidaka; Tetsuo Kashimura; Shigeyoshi Nakamura; Yutaka Fukui; Shinichi Nakahara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2014-09-28
Also published as: US5510080A; DE4434515C2; JPH0790438A; JP3421758B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mittels eines Oxids dispersionsverfestigte Legierung und insbesondere eine mittels eines Oxids dispersionverfestigte Nickelle gierung, die als Material für die Hochtemperaturausrü stung einer Gasturbine, etwa für die Brennkammer oder dergleichen einer Gasturbine geeignet ist.

Es gibt Bestrebungen, die Verbrennungsgastemperatur einer industriellen Gasturbine, die für die Leistungserzeugung oder dergleichen verwendet wird, zu erhöhen, um den ther mischen Wirkungsgrad zu verbessern. Hierzu werden Gastur binen-Komponenten wie etwa die Brennkammer, die Schaufel taschen und/oder die Eintrittsleitschaufeln mit einer Temperatur beaufschlagt, die höher als die Temperaturen in herkömmlichen Gasturbinen ist. Wenn jedoch die Tempe ratur des Verbrennungsgases erhöht wird, wird bei der Verbrennung eine erhöhte Menge Stickstoffoxid (das im folgenden mit NO_x bezeichnet wird) erzeugt. Daher muß die Menge des erzeugten NO_x reduziert werden. Das wirksamste Verfahren zum Reduzieren der Menge des erzeugten NO_x besteht darin, einen Teil der komprimierten Luft, die herkömmlicherweise für die Kühlung der Komponente verwen det wird, zu entnehmen und diesen Teil in der Weise zu verwenden, daß die Brennstoffkonzentration in einem Gas gemisch, das aus der komprimierten Luft und dem Brenn stoff zusammengesetzt ist, vor der Verbrennung verdünnt wird. Folglich muß ein derartiges in einer Gasturbine verwendetes Material, das mit dem eine erhöhte Temperatur besitzenden Verbrennungsgas in Kontakt ist, eine stark verbesserte Temperaturbeständigkeit aufweisen, zum einen weil das Verbrennungsgas selbst eine erhöhte Temperatur besitzt und zum anderen, weil die Menge der Kühlluft reduziert ist. Es sind viele Typen von Legierungen mit erhöhter Festigkeit bei hoher Temperatur, die hauptsäch lich aus einer Ni-Legierung zusammengesetzt sind, in der Vergangenheit vorgeschlagen und entwickelt worden, bei denen die Legierungszusammensetzung sowie der Herstel lungsprozeß verbessert worden sind. Sie werden für eine Schaufeltasche und/oder für eine Eintrittsleitschaufel verwendet, die als Ausrüstung einer Gasturbine durch diesen Herstellungsprozeß hergestellt worden sind. Da eine γ′-Phase als Verfestigungsphase der Ni-Legierung in einem Hochtemperaturbereich von 900°C oder mehr zerlegt wird und verschwindet, wird indessen davon ausgegangen, daß eine starke Verbesserung der Temperaturbeständigkeit der derzeit verwendeten Ni-Legierung schwierig ist. Da ferner ein für die Auskleidung und für das Übergangsstück einer Brennkammer verwendetes Material neben einer hohen Temperaturfestigkeit eine gute Warmformbarkeit besitzen muß, damit das Material zu einer dünnen Schicht ausge rollt werden kann, ist bisher keine Legierung mit einer Festigkeit, die im Vergleich zu vorhandenen Knetlegierun gen wie etwa Hastelloy X aus einer Ni-Legierung oder Ha188 aus einer Co-Legierung oder dergleichen stark ver bessert ist, in praktischen Gebrauch gelangt.

Andererseits sind mittels eines Oxids dispersionsverfe stigte Legierungen mit einer Temperaturbeständigkeit entwickelt worden, die höher als diejenige herkömmlicher Knetlegierungen und Gießlegierungen ist, wobei diese mittels eines Oxids dispersionverfestigten Legierungen durch fein verteilte Oxidteilchen in der Grundmasse durch ein mechanisches Legierungsverfahren hergestellt werden. Diese Legierungen sind auf der Grundlage der Idee entwik kelt worden, daß die in der Grundmasse erzeugte Verset zungsbewegung bis zu einem hohen Temperaturbereich in der Umgebung des Schmelzpunkts der Legierungen durch stabile Oxidteilchen verhindert wird. Ein Verfahren zum Herstel len einer oxid-dispersionsverfestigten Legierung ist z. B. aus der ungeprüften Patentanmeldung JP 47-42507-A (1972) bekannt, in dem reines Metall, Legierungspulver und fei nes Pulver eines Oxids wie etwa Y₂O₃ oder dergleichen als Materialien in einer Hochenergie-Kugelmühle mechanisch vermischt werden und dann durch Sintern verfestigt und weiterhin warmgeformt und wärmebehandelt werden, um ein Aufwachsen von groben Kristallkörnern für den Hochtempe raturgebrauch zu bewirken.

Dieser Typ der mittels eines Oxids dispersionsverfestig ten Legierungen wird grob eingeteilt in Ni-Legierungen, in denen ein Oxid mit einer γ′-Phase gemischt ist, um die Festigkeit zu erhöhen, und in durch ein einziges Oxid verfestigte Legierungen. Da die erstgenannten Legierun gen, die durch das Gemisch aus einem Oxid und der γ′- Phase verfestigt werden, bei Temperaturen unterhalb von 900°C fest sind, kann ihre Verwendung für die Schaufelta sche einer Gasturbine in Betracht gezogen werden. Da jedoch das Warmkneten und Warmwalzen der Legierungen sehr schwierig ist, ist die Anwendung diese Legierungen auf einen Abschnitt wie etwa die Auskleidung einer Brennkam mer oder dergleichen, wo eine Warmformbarkeitseigenschaft erforderlich ist, schwierig. Da ferner die γ′-Phase bei einer Temperatur von mehr als 900°C zerlegt wird, ist die Anwendung der Legierungen auf einen Abschnitt wie etwa die Eintrittsleitschaufel der ersten Stufe, von der ange nommen wird, daß sie bei einer Temperatur von mehr als 900°C verwendet wird, schwierig. Da andererseits die letztgenannten Legierungen nur durch die Oxidphase verfe stigt sind, eine ausgezeichnete Warmwalzeigenschaft sowie eine ausgezeichnete Strukturstabilität bei Temperaturen von mehr als 900°C besitzen, werden Ni-Legierungen wie etwa MA754 und dergleichen als Material für die Ein trittsleitschaufel eines Flugzeugs vorgeschlagen, ferner wird von der Inco Co.Ltd., USA, eine mit MA956 bezeich nete Fe-Legierung als Material für eine Brennkammer vor geschlagen.

Wenn jedoch berücksichtigt wird, daß die Verbrennungstem peratur einer industriellen Gasturbine künftig höher sein wird und infolgedessen die Menge des erzeugten NO_x an steigt, ist zu erwarten, daß die Menge der zur Hochtempe raturausrüstung wie etwa der Eintrittsleitschaufel der ersten Stufe, der Brennkammer und dergleichen gelieferte Kühlluft weiter als derzeit reduziert werden muß. Insbe sondere ist zu erwarten, daß die Auskleidung und das Übergangsstück der Brennkammer im Extremfall lediglich durch Konvektionskühlung an der Außenwand ohne Filmküh lung an der Innenwand eingesetzt werden. In einem solchen Fall ist es möglich, daß das Material bei einer hohen Temperatur verwendet wird, die 900°C oder mehr erreicht, wobei in einigen Fällen die Temperatur 1000°C übersteigt, selbst wenn auf die Oberfläche des Materials ein Wärme schutzüberzug aufgebracht ist. Bei einer derart hohen Temperatur besitzen die vorhandenen oxid-dispersionsver festigten Ni-Legierungen keine Zeitstandfestigkeit und keine Wärmeermüdungseigenschaften, die für ein Struktur material notwendig sind. Sämtliche vorhandenen oxid-dis persionsverfestigten Ni-Legierungen enthalten in der Legierungszusammensetzung Aluminium, um den Oxidationswi derstand bei hoher Temperatur zu verbessern und um den im Materialpulver enthaltenen Sauerstoff zu absorbieren. Da die oxid-dispersionsverfestigten Legierungen als Material feines Metallpulver verwenden, kann ein im Vergleich zu Gießlegierungen überschüssiger Sauerstoffgehalt nicht vermieden werden. Die herkömmlichen oxid-dispersionsver festigten Legierungen absorbieren Sauerstoff durch Bilden von Al₂O₃, indem hauptsächlich Aluminium hinzugefügt wird. Aus einer früheren Untersuchung geht hervor, daß Al₂O₃ mit dem als Verfestigungsphase in einem Herstel lungsprozeß dienendem Y₂O₃ reagiert, wobei ein Y-Al ent haltendes Oxid geschaffen wird. Wenn Al₂O₃ wie oben be schrieben mit Y₂O₃ gemischt wird, wird die Widerstands kraft gegen die Versetzungsbewegung durch vergrößerte Oxidteilchen abgesenkt, so daß auch die Zeitstandfestig keit sowie die Wärmeermüdungseigenschaften der Legierun gen verringert werden. Das in den oxid-dispersionsverfe stigten Ni-Legierungen enthaltene Aluminium ist in bezug auf Y₂O₃ sehr aktiv, wobei selbst dann, wenn der Alumini umgehalt eines MA754 entsprechenden Materials nur 0,3 Gew.-% beträgt, nahezu das gesamte in der Legierung ent haltene Y₂O₃ mit dem Aluminium gemischt wird.

Angesichts der obigen Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mittels eines Oxids disper sionsverfestigte Ni-Legierung, die verbesserte Hochtempe ratur-Kriecheigenschaften und wärmebeständige Ermüdungs eigenschaften besitzt, wobei die Warmwalzeigenschaft und die Strukturstabilität bei hoher Temperatur aufrechter halten bleiben, sowie eine Hochtemperaturausrüstung wie etwa eine Eintrittsleitschaufel, eine Brennkammer und dergleichen einer industriellen Gasturbine zu schaffen, die durch Verwendung der Legierung als Strukturelement den Wirkungsgrad der Gasturbine ohne Erhöhung der Menge des erzeugten NO_x verbessern kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine mittels eines Oxids dispersionsverfestigte Legierung, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher auf eine mittels eines Oxids dispersionsverfestigte Legierung, die in der Weise erhalten wird, daß das Aluminium, das in einer herkömmlichen mittels eines Oxids dispersionsverfe stigten Ni-Legierung enthalten ist und als Faktor für die Absenkung der Hochtemperaturfestigkeit durch Vergröberung der Oxidteilchen wirkt, aus der Zusammensetzung der Le gierung beseitigt und durch Titan, Zirkonium oder Hafnium ersetzt ist, wodurch die Legierung sowohl eine verbes serte Festigkeit als auch eine ausgezeichnete Warmfor mungseigenschaft und eine ausgezeichnete Strukturstabili tät bei hoher Temperatur durch fein zerkleinerte Oxid teilchen, die Yttrium enthalten, besitzt.

Die mittels eines Oxids dispersionsverfestigte Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus einem Oxid, das in einer Menge von 2 Gew.-% oder weniger eine oder mehre re Arten von Elementen enthält, die aus der Titan, Zirko nium oder Hafnium umfassenden Gruppe ausgewählt sind, sowie aus Chrom in einer Menge von 15 bis 35 Gew.-%, aus Kohlenstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,4 Gew.-% und aus Yttrium in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% zusam mengesetzt, wobei der Rest im wesentlichen Nickel ist, wobei ein Yttrium enthaltendes Oxid in Form von Teilchen in der Grundmasse der Nickellegierung verteilt ist, wel che eine oder mehrere Arten von Elementen, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium enthaltenden Gruppe ausge wählt sind, sowie Chrom und Kohlenstoff enthält.

Eine weitere mittels eines Oxids dispersionsverfestigte Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus einem Oxid, das in einer Menge von 2 Gew.-% oder weniger eine oder mehrere Arten von Elementen enthält, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfassenden Gruppe ausge wählt sind, sowie aus Chrom in einer Menge von 15 bis 35 Gew.-%, aus Kohlenstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,4 Gew.-%, aus Molybdän in einer Menge von 0,3 bis 2,0 Gew. %, aus Wolfram in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% und aus Yttrium in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% zusam mengesetzt, wobei der Rest im wesentlichen Nickel ist, wobei ein Yttrium enthaltendes Oxid in Form von Teilchen in der Grundmasse der Nickellegierung verteilt ist, wel che eine oder mehrere Arten von Elementen, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfassenden Gruppe ausge wählt sind, sowie Chrom, Kohlenstoff, Molybdän oder Wolf ram enthält.

Eine weitere mittels eines Oxids dispersionsverfestigte Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus einem Oxid, das in einer Menge von 2 Gew.-% oder weniger eine oder mehrere Arten von Elementen enthält, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfassenden Gruppe ausge wählt sind, sowie aus Chrom in einer Menge von 15 bis 35 Gew.-%, aus Kohlenstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,4 Gew.-%, aus einer oder mehreren Arten von Elementen, die aus der Wolfram, Molybdän und Rhenium umfassenden Gruppe ausgewählt sind, in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% im Falle von Wolfram, in einer Menge von 0,3 bis 2,0 Gew.-% im Falle von Molybdän bzw. in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-% im Falle von Rhenium sowie aus Yttrium in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% zusammengesetzt, wobei der Rest im wesentlichen Nickel ist, wobei ein Yttrium ent haltendes Oxid in Form von Teilchen in der Grundmasse der Nickellegierung verteilt ist, welche ein oder mehrere Elemente, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfas senden Gruppe ausgewählt sind, sowie ein oder mehrere Elemente, die aus der Chrom, Kohlenstoff, Wolfram, Molyb dän und Rhenium umfassenden Gruppe ausgewählt sind, ent hält.

Die mittels eines Oxids dispersionsverfestigte Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise für die Hochtemperaturausrüstung einer Leistungserzeugungs- Gasturbine, etwa für eine Eintrittsleitschaufel, die Auskleidung und das Übergangsstück einer Brennkammer und dergleichen verwendet.

Die einzelnen Elemente, die in der mittels eines Oxids dispersionsverfestigten Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind, haben die folgenden Aufgaben.

Chrom wirkt in der Weise, daß es die Korrosionsbeständig keit bei hoher Temperatur verbessert. Obwohl Chrom wenig stens in einer Menge von 15 Gew.-% oder mehr enthalten sein muß, um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bei hoher Temperatur zu erhalten, wird die Legierung dann, wenn Chrom in einer Menge von mehr als 35 Gew.-% hinzugefügt ist, spröde, weil eine Vergröberung eines Carbids oder dergleichen auftritt. Somit wird Chrom vor zugsweise im Bereich von 20 bis 30 Gew.-% hinzugefügt.

Titan, Zirkonium und Hafnium werden hinzugefügt, um den in der Legierung enthaltenen überschüssigen Sauerstoff zu absorbieren. Die herkömmliche oxid-dispersionsverfestigte Legierung absorbiert Sauerstoff, indem durch Hinzufügung von Aluminium Al₂O₃ gebildet wird. Al₂O₃ absorbiert je doch den Verfestigungsfaktor Y₂O₃, bildet in einem Her stellungsprozeß ein grobes zusammengesetztes Oxid aus Al₂O₃ und Y₂O₃ und senkt die Hochtemperaturfestigkeit ab. Somit werden gemäß der vorliegenden Erfindung Titan, Zirkonium und/oder Hafnium anstelle von Aluminium ge wählt, um Sauerstoff in Form von TiO₂, Zr₂O bzw. HfO₂ zu absorbieren. Obwohl TiO₂, Zr₂O und HfO₂ in der Legierung mit Y₂O₃ ein zusammengesetztes Oxid bildet, wird das zusammengesetzte Oxid nicht wie im Fall von Al₂O₃ vergrö bert, so daß die Hochtemperaturfestigkeit nicht abgesenkt wird. Wenn Titan, Zirkonium und/oder Hafnium insgesamt in einer Menge von mehr als 2 Gew.-% hinzugefügt werden, besteht die Möglichkeit, daß schädliche Phasen wie etwa die η-Phase und dergleichen niedergeschlagen werden und die Legierung spröde wird. Somit beträgt die richtige Additivmenge 2,0 Gew.-% oder weniger, wenn Titan gewählt wird, 1,0 Gew.-% oder weniger, wenn Zirkonium gewählt wird, und 1,5 Gew.-% oder weniger, wenn Hafnium gewählt wird. Die gesamte Additivmenge liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 Gew.-%.

Wolfram ist in der Grundmasse im festen Zustand gelöst und verstärkt die Grundmasse. Insbesondere hat Wolfram die Wirkung, die Langzeit-Kriechfestigkeit stark zu ver bessern. Wenn Wolfram in einer Menge von weniger als 0,5 Gew.-% enthalten ist, reicht es nicht aus, um die Festig keit zu verbessern, während dann, wenn Wolfram in einer Menge von mehr als 10 Gew.-% hinzugefügt ist, dieses Element den Niederschlag schädlicher Phasen begünstigt, die durch eine σ-Phase repräsentiert werden und die Le gierung spröde machen. Somit wird die Hinzufügung von Wolfram in einer solche Menge nicht bevorzugt. Vorzugs weise wird Wolfram in einer Menge von 1,0 bis 7,0 Gew.-% hinzugefügt, was eine geeignete Additivmenge darstellt.

Molybdän ist in der Grundmasse im festen Zustand gelöst und verfestigt die Grundmasse auf die gleiche Weise wie Wolfram. Insbesondere besitzt Molybdän eine große Wirkung bei der Verbesserung der Langzeit-Kriechfestigkeit. Wenn Molybdän in einer Menge von weniger als 0,3 Gew.-% ent halten ist, reicht es nicht aus, um die Festigkeit zu verbessern, während dann, wenn Molybdän in einer Menge von mehr als 2,0 Gew.-% hinzugefügt ist, dieses Element den Niederschlag sämtlicher Phasen begünstigt, die durch eine σ-Phase repräsentiert werden und die Legierung sprö de machen. Somit wird die Hinzufügung von Molybdän in einer solchen Menge nicht bevorzugt.

Da Kohlenstoff die Wirkung der Verfestigung der Korngren zen durch hauptsächliches Niederschlagen eines Carbids hat, wird Kohlenstoff vorzugsweise in einer Menge von wenigstens 0,01 Gew.-% hinzugefügt. Wenn andererseits Kohlenstoff in einer Menge von mehr als 0,4 Gew.-% hinzu gefügt ist, trägt er zur Vergröberung eines Carbids bei und senkt die Langzeit-Zeitstandfestigkeit bei hoher Temperatur und die Zähigkeit ab. Somit wird die Hinzufü gung von Kohlenstoff in einer solchen Menge nicht bevor zugt.

Ein Yttrium enthaltendes Oxid Y₂O₃ ist in der Grundmasse in Form eines zusammengesetzten Oxids, das außerdem TiO₂ enthält, verteilt und verbessert die Hochtemperaturfe stigkeit. Obwohl Y₂O₃ in einer Menge von 0,1 Gew.-% oder mehr hinzugefügt werden muß, um eine ausreichende Festig keit zu erhalten, senkt seine Hinzufügung in einer Menge von mehr als 2 Gew.-% die Dehnbarkeit ab und verschlech tert die Warmformungseigenschaft. Es wird stärker bevor zugt, Y₂O₃ in einer Menge im Bereich von 0,3 bis 1,2 Gew.-% hinzuzufügen, was eine geeignete Additivmenge darstellt. Wenn Y₂O₃ gemischt werden soll, wird die Ver wendung von unbearbeitetem Y₂O₃-Pulver, das so fein wie möglich ist, bevorzugt, da es schwierig ist, Y₂O₃ feiner als zu einem rohen Pulver zu zerkleinern. Insbesondere besitzt Y₂O₃ vorzugsweise eine Teilchengröße von 0,5 um oder weniger und stärker bevorzugt eine Teilchengröße von 0,001 bis 0,1 µm. Wenn Y₂O₃ aus feinen Teilchen zusammen gesetzt ist, kann durch die Verteilung von Y₂O₃ eine ausreichende Festigkeit erhalten werden, ohne die Dehn barkeit abzusenken, selbst wenn Y₂O₃ in sehr kleiner Menge enthalten ist. Daher werden 100 Teile oder mehr von Y₂O₃ mit der obenerwähnten Teilchengröße pro Gew.-% und pro µm² verteilt, insbesondere wird bevorzugt, 500 Teile oder mehr von Y₂O₃ zu verteilen.

Rhenium ist hauptsächlich in der Grundmasse im festen Zustand gelöst, um die Grundmasse zu verfestigen, außer dem hat es die Wirkung, daß es die Oxidationsbeständig keit bei hoher Temperatur verbessert. Wenn der Gehalt von Rhenium weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, reicht die Wir kung für die Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit nicht aus, während dann, wenn Rhenium in einer Menge von mehr als 3 Gew.-% hinzugefügt ist, die Herstellungskosten steigen, was ebenfalls einen Nachteil darstellt.

Nun wird ein Verfahren zur Herstellung der Legierung beschrieben.

Mechanisches Legieren kann durch Stoßenergie, d. h. durch mechanische Energie zwischen in einer Hochenergie-Kugel mühle sich bewegenden Stahlkugeln oder zwischen den Stahlkugeln und einem Behälter in der Weise bewerkstel ligt werden, daß die Energie in dem zwischen den Stahlku geln oder zwischen den Stahlkugeln und dem Behälter vor handenen Pulver durch einen Kompressions- und Zerkleine rungsprozeß sowie durch einen Scher- und Mahlprozeß akku muliert wird. In diesem Fall kann die Legierung in der Größenordnung der Atome durch Diffusion selbst bei einer niedrigen Temperatur in der Umgebung der Raumtemperatur durch wiederholtes Schmiedeschweißen und Abkanten des Pulvers bewirkt werden. Es ist eine hohe Stoßenergie notwendig, wobei der Wirkungsgrad der Legierung ebenfalls verbessert werden muß, um das Legieren in bevorzugter Weise auszuführen. Hierzu beträgt das Gewichtsverhältnis des Materialpulvers und der Stahlkugeln in einem Attritor vorzugsweise 1/10 bis 1/20 und in einer Kugelmühle des Planetentyps 1/5 bis 1/10, wobei sich die Kugelmühle vorzugsweise mit 150 bis 400 min^-1 dreht. Das Legieren wird während 20 Stunden oder mehr ausgeführt, so daß das Pulver eine flache Schichtstruktur erhält. Der Attritor ist vom Kugelmühlentyp, der das Materialpulver mit Stahl kugeln mischt, die in einen Behälter eingegeben werden, wobei sie mittels eines rotierenden Rührstabs verrührt werden. Die Planeten-Kugelmühle ist ein Gerät zum Mischen des Materialpulvers mit Stahlkugeln durch Umrühren in der Weise, daß ein das Materialpulver und die Stahlkugeln enthaltender Behälter auf einer Drehbühne angebracht ist, wobei sich der Behälter um seine Mittelachse um sich selbst dreht.

Das gemischte Pulver wird in der Weise verfestigt, daß das Pulver in einen aus Weichstahl oder rostfreiem Stahl hergestellten Behälter gefüllt wird und einem Wär mestrangpreßvorgang (oder HIP) wie in der Pulver-Metall urgie bekannt unterworfen wird. Die Sinterungstemperatur liegt bei der Diffusion und der Verschmelzung des Pul vers, der Erzeugung des Pulvers und der weiteren Zerset zung der Legierungsatome im festen Zustand vorzugsweise bei 950 bis 1200°C.

Danach werden ein Warmformen wie etwa Schmieden, Warmwal zen oder dergleichen sowie eine Wärmebehandlung ausge führt, um durch Dispersion des Oxids eine ausreichende Verfestigung zu erreichen, wobei Kristallkörner durch sekundäre Rekristallisation vergröbert werden. Die Warm formung wird ausgeführt, um die Struktur nach der Fest werdung zu homogenisieren und um eine Verformungsarbeit anzuwenden, die als Antriebskraft für das Wachstum der Kristallkörner in der sekundären Rekristallisation dient.

Die Arbeitstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 900°C bis 1200°C. Da die Kristallkörner längs der For mungsrichtungachsen wachsen, müssen die Richtung des Formwalzens und die Anzahl der Formungsvorgänge sowohl unter Berücksichtigung der Größe und der Form eines Pro dukts als auch unter Berücksichtigung der Form und der Größe der Kristallkörner nach der Rekristallisation be stimmt werden. Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur ausgeführt, die so hoch wie möglich ist, um die sekundäre Rekristallisation wirksam hervorzurufen. Daher wird die Wärmebehandlung vorzugsweise in einem Temperaturbereich ausgeführt, dessen untere Grenze um 50°C oder mehr über der Warmformungstemperatur liegt und dessen obere Grenze um 50°C oder mehr unter dem Schmelz punkt der Legierung liegt. Wenn nach der Wärmebehandlung ein Warm- oder Kaltformen übermäßig ausgeführt wird, muß die Formung nach der Wärmebehandlung in einem an die Größe angepaßten Ausmaß schwach ausgeführt werden, da die durch die sekundäre Rekristallisation vergröberten Kri stallkörner brechen und die Festigkeit abgesenkt wird.

Wenn eine Eintrittsleitschaufel hergestellt werden soll, wird vorzugsweise ein Metallblock, der einer abschließen den Wärmebehandlung unterworfen worden ist, durch maschi nelle Bearbeitung in Klingenform ausgebildet.

Wenn die Auskleidung und das Übergangsstück einer Brenn kammer hergestellt werden sollen, wird der Metallblock vorzugsweise durch wiederholtes Warmwalzen zu einer Me tallschicht ausgebildet, die durch Warmformung in eine zylindrische Gestalt geformt wird und dann einer Wärmebe handlung unterworfen wird. Ferner muß die Metallschicht an einer oder mehreren Stellen verbunden werden, damit es die zylindrische Gestalt erhält. Eine, zwei oder mehr Schweißarbeiten, Glühschweißen, Diffussionschweißen und Befestigen durch Schrauben oder Nieten können als Verbin dungsverfahren miteinander kombiniert sein. Ferner kann ein Zylinder mit einer Struktur ohne Verbindungsabschnit te verwendet werden. Ein solcher nahtloser Zylinder kann in der Weise hergestellt werden, daß ein Metallblock in Säulenform bearbeitet und dann zu einem dicken Zylinder geformt wird, indem der mittlere Abschnitt der Säule ausgebohrt wird, woraufhin der Zylinder einem Warmring walzen unterworfen wird.

In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung definiert.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigt

Fig. 1 einen Graphen, der die Kennlinien der Zeitstand festigkeit bei 900°C der Materialien der Nrn. 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung sowie eines Ver gleichsmaterials der Nr. 9 zeigt;

Fig. 2 einen Graphen, der die Kennlinien der Zeitstand festigkeit bei 900°C der Materialien der Nrn. 1 und 5 bis 8 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Photographie, die mittels eines Durchlaße lektronenmikroskops (TEM) aufgenommen worden ist und die Metallstruktur des Vergleichsmaterials der Nr. 9 zeigt;

Fig. 4 eine Photographie, die von dem TEM aufgenommen worden ist und die Metallstruktur des Materials Nr. 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 einen Graphen, der das Ergebnis der Röntgenanaly se der Energieverteilung (EDX) der verteilten Teilchen im Vergleichsmaterial Nr. 9 zeigt;

Fig. 6 einen Graphen, der das Ergebnis einer EDX-Analyse der Grundmasse des Vergleichsmaterials Nr. 9 zeigt;

Fig. 7 einen Graphen, der das Ergebnis einer EDX-Analyse der verteilten Teilchen im Material Nr. 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 einen Graphen, der das Ergebnis einer EDX-Analyse der Grundmasse des Materials Nr. 2 der vorliegen den Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine Brennkammerauskleidung einer Gasturbine zur Leistungserzeugung gemäß der Ausführungsform 2;

Fig. 10 eine Brennkammerauskleidung einer Gasturbine zur Leistungserzeugung gemäß der Ausführungsform 3;

Fig. 11 eine Struktur eines Verbindungsabschnitts gemäß der Ausführungsform 3;

Fig. 12 eine Eintrittsleitschaufel einer Gasturbine zur Leistungserzeugung gemäß der Ausführungsform 4;

Fig. 13 einen Montageprozeß für einen Schaufelabschnitt und Seitenwandabschnitte gemäß der Ausführungs form 4;

Fig. 14 eine Außenansicht der konvexen Seite des Schau felabschnitts gemäß der Ausführungsform 4 vor dem Verbinden;

Fig. 15 eine Außenansicht der konkaven Seite des Schau felabschnitts gemäß der Ausführungsform 4 vor dem Verbinden;

Fig. 16 eine Außenansicht der konvexen Seite des Schau felabschnitts gemäß der Ausführungsform 5 vor dem Verbinden;

Fig. 17 eine Außenansicht der konkaven Seite des Schau felabschnitts gemäß der Ausführungsform 5 vor dem Verbinden;

Fig. 18 eine Außenansicht der konvexen Seite des Schau felabschnitts gemäß der Ausführungsform 6 vor dem Verbinden;

Fig. 19 eine Außenansicht der konkaven Seite des Schau felabschnitts gemäß der Ausführungsform 6 vor dem Verbinden; und

Fig. 20 eine Schnittansicht einer Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsform 1

Für das Prüfmuster dienende oxid-dispersionsverfestigte Legierungen mit unterschiedlichen chemischen Zusammenset zungen, wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden ver schiedene Prüfungen wie etwa eine Festigkeitsprüfung, eine Analyse der Komponenten und dergleichen vorgenommen, um insbesondere die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu bestätigen. In Tabelle 1 sind die Legierungen mit den Nrn. 1 bis 8 Materialien gemäß der vorliegenden Erfin dung, während die Legierung Nr. 9 ein Vergleichsmaterial ist, das die gleiche Zusammensetzung wie das der bekann ten Legierung MA754 besitzt.

Im folgenden wird das Ergebnis der verschiedenen Prüfun gen beschrieben. Das Metallelementpulver mit einer mitt leren Korngröße von 100 µm oder weniger, das Kohlenstoffpulver sowie das Y₂O₃-Feinpulver mit einer mittleren Korngröße von 200 Å wurden in Übereinstimmung mit den jeweiligen Zusammensetzungen der Legierungen der Nrn. 1 bis 9 miteinander vermischt, in eine Planeten-Kugelmühle gegeben und in einer Ar-Atmosphäre mechanisch legiert. Die Kugelmühle wurde mit 165 min^-1 gedreht, wobei die Mahldauer 30 Stunden betrug. Das auf diese Weise erhal tene Pulver wurde in eine Kapsel aus Weichstahl gegeben und für 30 Minuten auf 100°C, 200°C bzw. 300°C erwärmt, wobei die Kapsel auf 1,33 bis 1,33×10^-2 Pa evakuiert war. Somit wurden die Innenwand der Kapsel und das Pulver entgast, woraufhin das Pulver im Vakuum eingeschlossen wurde. Das Pulver wurde mittels der HIP-Verarbeitung unter den Bedingungen 1050°C, 19620 N/cm² und einer Hal tedauer von einer Stunde verfestigt. Weiterhin wurde das verfestigte Pulver zu einer 2 µm-dicken Schicht verarbei tet, indem es dem Schmieden und dem Warmwalzen bei einer hohen Temperatur von 950°C bis 1050°C und anschließend einer Vakuum-Wärmebehandlung für eine Stunde bei 1300°C unterworfen wurde, um die Prüfmaterialien herzustellen.

Fig. 1 zeigt das Ergebnis der Zeitstandfestigkeitsprüfung bei 900°C für die Legierungen Nrn. 1 bis 4, die Materia lien der vorliegenden Erfindung darstellen, sowie für die Legierung Nr. 9, die das Vergleichsmaterial darstellt. In den Legierungen Nrn. 1 bis 3 war Y₂O₃ in einer Menge von 6 Gew.-% hinzugefügt, wobei lediglich die Menge von Titan verändert wurde. Die Legierungen Nrn. 1 bis 4 besitzen eine Zeitstandfestigkeit (S), die größer als diejenige der Legierung Nr. 9 ist, die Aluminium in einer Menge von 0,3 Gew.-% enthält, und dies ungeachtet der Tatsache, daß sie die gleiche Menge von Y₂O₃ enthält. Ferner besteht bei den Legierungen Nrn. 1 bis 3 die Tendenz, daß bei einer Zunahme der Additivmenge von Titan die Zeitstandfe stigkeit (S) ansteigt. Obwohl die Legierung Nr. 4, die Titan in einer Menge von 1 Gew.-% und Y₂O₃ in einer Menge von 0,93 Gew.-% enthält, eine Festigkeit besaß, die im wesentlichen so groß wie diejenige der Legierung Nr. 3 ist, wird die Festigkeit der Legierung Nr. 4 auf der Seite langer Prüfzeiten weniger verschlechtert.

Fig. 2 zeigt ein Ergebnis der Zeitstandfestigkeitsprüfung bei 900°C für die Legierungen Nrn. 1 und 5 bis 8. Jeder der Legierungen wurden im wesentlichen die gleichen Men gen von Titan von ungefähr 0,5 Gew.-% und von Y₂O₃ von ungefähr 0,6 Gew.-% hinzugefügt. Die Legierung Nr. 5, der Molybdän in einer Menge von ungefähr 0,5 Gew.-% und Wolf ram in einer Menge von ungefähr 2 Gew.-% hinzugefügt wurden, zeigt eine größere Zeitstandfestigkeit als die Legierung Nr. 1, der lediglich Titan in einer Menge von 0,5 Gew.-% hinzugefügt worden war. Die Legierung Nr. 6, deren Molybdängehalt auf 1,22 Gew.-% erhöht wurde und deren Wolframgehalt auf 4,53 Gew.-% erhöht wurde, besaß eine weiter erhöhte Festigkeit. Die Legierung Nr. 7, der Rhenium in einer Menge von ungefähr 1,5 Gew.-% hinzuge fügt wurde, besaß ebenfalls im Bereich langer Festig keitszeiten (T) eine im Vergleich zu der Legierung Nr. 2 verbesserte Kriechfestigkeit. Obwohl die Legierung Nr. 8, die Zirkonium in einer Menge von 0,05 Gew.-% und Hafnium in einer Menge von 0,3 Gew.-% enthält, eine Festigkeit (S) besitzt, die etwas niedriger als diejenige der Legie rung Nr. 1 im Bereich kurzer Beanspruchungszeiten (T) besitzt, zeigt die Legierung Nr. 8 im Bereich langer Beanspruchungszeiten von mehr als 500 Stunden eine Fe stigkeit S, die gleich oder größer als diejenige der Legierung Nr. 1 ist.

Fig. 3 zeigt eine Photographie einer metallurgischen Struktur des Vergleichsmaterials Nr. 9, die mittels eines Durchlaßelektronenmikroskops (TEM) aufgenommen wurde, während Fig. 4 die Photographie des Materials Nr. 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Prüfstücke wurden durch Zerschneiden der Prüfmaterialien in Scheiben vorbereitet, wovon jede einen Durchmesser von 3 mm und eine Dicke von 0,2 mm besaß, wobei die Dicke der Scheiben durch elek trolytisches Schleifen verringert wurde. Von beiden Le gierungen wurde angenommen, daß sie Oxide besitzen, die Y₂O₃ enthalten. Die Verteilung der feinen Teilchen mit einem Durchmesser von 1000 Å oder weniger wurde beobach tet. Als die mittlere Teilchengröße der verteilten Teil chen anhand der Photographien untersucht wurde, konnte bestätigt werden, daß das Material Nr. 2 der vorliegenden Erfindung eine mittlere Teilchengröße von 169 Å besaß, während das Vergleichsmaterial Nr. 9 eine mittlere Teil chengröße von 236 Å besaß und somit das Material Nr. 2 der vorliegenden Erfindung eine kleinere Teilchengröße besaß. Als weiterhin der mittlere Abstand zwischen zwei einander benachbarten Teilchen untersucht wurde, zeigte das Vergleichsmaterial Nr. 9 einen mittleren Abstand zwischen den Teilchen, der 1,4 mal größer als derjenige des Materials Nr. 2 der vorliegenden Erfindung war. All gemein kann gesagt werden, daß dann, wenn eine oxid-dis persionsverfestigte Legierung durch die Dispersion feiner Teilchen verfestigt wurde, die Festigkeit der Legierung zum mittleren Abstand zwischen den verteilten Teilchen umgekehrt proportional ist und somit die Festigkeit der Legierung zunimmt, wenn der mittlere Abstand zwischen den Teilchen verkleinert wird. Es ist daher zu erwarten, daß, da die Oxidteilchen der Materialien Nrn. 1 bis 8 der vorliegenden Erfindung in einem Herstellungsprozeß fein zerkleinert wurden und der mittlere Abstand zwischen den Teilchen verkleinert wurde, die Zeitstandfestigkeit die ser Materialien stärker als diejenige des Vergleichsmate rials Nr. 9 verbessert wird. Es konnte bestätigt werden, daß in dem Material Nr. 2 der vorliegenden Erfindung ungefähr 660 Teile des Oxids in der Grundmasse pro µm² eingestreut waren. Das bedeutet, daß die Dispersion unge fähr 1000 Teile oder mehr pro Gew.-% beträgt.

Dann wurde die Zusammensetzung der verteilten Teilchen in den obigen Dünnfilm-Prüfteilen mittels der EDX-Analyse analysiert. Der hierbei verwendete Elektronenstrahl hatte einen Durchmesser von 200 Å. Fig. 5 zeigt ein EDX-Spek trum der verteilten Teilchen des Vergleichsmaterials Nr. 9, während Fig. 6 ein EDX-Spektrum der Grundmasse des Vergleichsmaterials Nr. 9 zeigt. In dem Spektrum der verteilten Teilchen treten hohe Spitzen von Yttrium (Y) und von Aluminium (Al) sowie eine kleine Spitze von Titan (Ti) auf, während im Spektrum der Grundmasse deutliche Spitzen von Elementen, die von Nickel (Ni) und von Chrom (Cr) verschieden sind, nicht festgestellt werden konnte. Fig. 7 zeigt ein EDX-Spektrum der verteilten Teilchen des Materials Nr. 2 der vorliegenden Erfindung, während Fig. 8 ein EDX-Spektrum der Grundmasse des Materials Nr. 2 zeigt. Das Spektrum der Grundmasse des Materials Nr. 2 der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen gleich demjenigen der Grundmasse des Vergleichsmaterials Nr. 9. Andererseits ist im Spektrum der verteilten Teilchen des Materials Nr. 2 keine Spitze für Aluminium vorhanden, während im Spektrum eine sehr hohe Spitze für Titan beob achtet wird. Die im wesentlichen gleichen Spektren wurden bei der EDX-Analyse der Materialien Nrn. 1, 3 und 4 der vorliegenden Erfindung erhalten. Aus dem Ergebnis der obigen Analyse kann geschlossen werden, daß das hinzuge fügte Y₂O₃ das Aluminium im Vergleichsmaterial Nr. 9 bzw. Titan in den Materialien Nrn. 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung absorbiert hat und zusammengesetzte Oxide mit unterschiedlicher Zusammensetzung bildete. Als die Oxid phasen der Legierungen mittels eines Extraktions-Replica- Verfahrens gesammelt und ihre Zusammensetzung mittels Elektronenstrahlbeugung identifiziert wurden, hat sich bestätigt, daß die Oxidphase des Vergleichsmaterials Nr. 9 2Y₂O₃·Al₂O₃ war und die Oxidphase der Materialien Nrn. 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung Y₂O₃·2TiO₂ war. Es ist anzunehmen, daß in den Materialien der vorliegen den Erfindung Y₂O₃ mit TiO₂ gemischt wurde, wodurch die Teilchengröße des Oxids verringert wurde. Weiterhin wird in dem Fall des Aluminium enthaltenden Vergleichsmateri als Nr. 9 angenommen, daß Y₂O₃ bevorzugt mit Al₂O₃ rea giert hat, mit dem Ergebnis, daß eine Mischung von Y₂O₃ mit TiO₂ verhindert und somit das zusammengesetzte Oxid vergröbert wurde.

Fig. 20 zeigt eine Ausführungsform einer Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Auskleidung 1 und das Übergangsstück 2 einer Brennkammer und einer Eintritts leitschaufel der ersten Stufe 3 sind aus der erfindungs gemäßen oxid-dispersionsverfestigten Ni-Legierung gebil det. Diese Elemente besitzen eine ausreichend hohe Tempe raturfestigkeit. Es wird darauf hingewiesen, daß das Bezugszeichen 4 eine Eintrittsleitschaufel der ersten Stufe bezeichnet und das Bezugszeichen 5 eine Scheibe bezeichnet.

Ausführungsform 2

Aus der in Tabelle 1 der Ausführungsform 1 gezeigten Legierung Nr. 5 ist eine in Fig. 9 gezeigte Brennkammer auskleidung 10 einer Gasturbine zur Leistungserzeugung hergestellt worden. Das Materialpulver von 5 kg wurde in einem Attritor für 30 Stunden mechanisch legiert, wobei das gesammelte Pulver in einer Weichstahlkapsel im Vakuum eingeschlossen wurde und dann mittels einer HIP-Verarbei tung befestigt wurde. Die HIP-Verarbeitung wurde unter den Bedingungen 1050°C, 14715 N/cm² und einer Haltedauer von einer Stunde ausgeführt. Ein verfestigter Legierungs block wurde wiederholt bei ungefähr 1000°C einem Warm walzvorgang unterworfen sowie im Hinblick auf eine Besei tigung von Spannungen einer Wärmebearbeitung unterworfen, so daß der Legierungsblock zu einer Schicht mit einer Dicke von 2 mm verarbeitet wurde. Die auf diese Weise erhaltene Schicht wurde weiterhin einem Warmbiegeprozeß unterworfen, um einen Zylinder 16 mit einem Durchmesser von 250 mm und einer Länge von 300 mm herzustellen. Da nach wurde der Zylinder 16 für eine Stunde einer Wärmebe arbeitung bei 1300°C unterworfen, um seine Kristallkörner zu vergröbern, ferner wurde der Stumpfstoß 11 des Zylin ders 16 mittels eines Laserstrahls verschweißt. Da die Legierung der vorliegenden Erfindung eine hohe Temperatur von 900°C oder mehr aushält, kann für die Legierung die während des Betriebs erforderliche Menge von Kühlluft im Vergleich zu einer herkömmlichen Brennkammerauskleidung verringert werden. Folglich müssen in der Oberfläche der Auskleidung 10 keine Kühllöcher für die Kühlung der Dünn schicht vorgesehen sein, so daß die Auskleidung 10 im Betrieb der Turbine lediglich durch Konvektionskühlung an der Außenwand der Auskleidung verwendet werden kann. Eine Federdichtung 12 kann mittels Punktschweißens mit einem an der Rückseite der Auskleidung 10 vorgesehenen Über gangsstück verbunden werden. Die Federdichtung 12 ist aus einer geschmiedeten Ni-Legierung zusammengesetzt, die X- 750 entspricht. Ferner wurde die Innenwand der Ausklei dung 10 mit einem Überzug versehen, um die Oxidationsbe ständigkeitseigenschaften und die Korrosionsbeständig keitseigenschaften zu verbessern. Ferner wurde auf der Innenwand zum Wärmeschutz eine Keramik (ZrO₂) aufge bracht.

Ausführungsform 3

Eine Brennkammerauskleidung einer Gasturbine zur Lei stungserzeugung wurde durch Verarbeiten der Legierung Nr. 5 in eine zylindrische Gestalt anhand des gleichen Her stellungsprozesses wie in der Ausführungsform 2 und durch anschließendes Verbinden der überlappenden Verbindungsab schnitte 13 eines auf diese Weise erhaltenen Zylinders 16 mittels Nieten 14 hergestellt. Fig. 10 zeigt die Struktur der Brennkammerauskleidung 10. Die Nieten 14 sind aus der Legierung Nr. 5 hergestellt. Die einander zugewandten Abschnitte der miteinander zu verbindenden Schichten wurden durch Vakuumhartlöten miteinander verbunden. Fig. 11 zeigt eine Struktur des Verbindungsabschnitts 13. Ein Hartlötmaterial 15 ist aus einer Legierung aufgebaut, die annähernd die gleichen Komponenten wie die Grundmasse der Legierung Nr. 5 besitzt. In der Oberfläche der Ausklei dung waren keine Kühllöcher für die Filmkühlung vorgese hen. An der Innenwand der Auskleidung wurde ein Überzug aufgebracht, der ähnlich demjenigen der Ausführungsform 2 ist.

Ausführungsform 4

Aus der in der Tabelle 1 der Ausführungsform 1 gezeigten Legierung Nr. 6 wurde eine in Fig. 12 gezeigte Eintritts leitschaufel 20 einer Gasturbine zur Leistungserzeugung hergestellt. Das Materialpulver wurde in einem Attritor während 30 Stunden mechanisch legiert, woraufhin das gesammelte Pulver in einer Weichstahlkapsel im Vakuum eingeschlossen und anschließend durch einen Warmstrang preßvorgang verfestigt wurde, um einen Block zu bilden. Der Block wurde geschmiedet und dann bei ungefähr 1300°C einer Wärmebehandlung unterworfen und daraufhin durch Maschinenbearbeitung in drei Teile unterteilt, d. h. in einen Schaufelabschnitt und zwei Seitenwandabschnitte. Schließlich wurde die Sollkonfiguration durch Verbinden der drei Abschnitte mittels Vakuumhartlötens erzielt. Fig. 13 zeigt einen Prozeß des Zusammenfügens des Schau felabschnitts 21 und der beiden Seitenwandabschnitte 21 bzw. 23. Fig. 14 zeigt eine Außenansicht der konvexen Seite des Schaufelabschnitts 21 vor der Montage. Fig. 15 zeigt eine Außenansicht der konkaven Seite des Schaufel abschnitts 21. Obwohl innerhalb des Schaufelabschnitts 21 ein Hohlraum 24 gebildet ist, durch den Kühlluft 27 strö men kann, sind weder an der konvexen Seite noch an der konkaven Seite des Schaufelabschnitts Kühllöcher vorgese hen, die vom Innenraum des Schaufelabschnitts zu dessen Oberfläche laufen.

Ausführungsform 5

Aus der Legierung Nr. 6 ist mit dem gleichen Herstel lungsverfahren wie in der Ausführungsform 4 eine Ein trittsleitschaufel für eine Gasturbine zur Leistungser zeugung hergestellt worden. Fig. 16 zeigt eine Außenan sicht der konvexen Seite des Schaufelabschnitts 21 vor der Verbindung, während Fig. 17 die konkave Seite des Schaufelabschnitts 21 zeigt. Die Eintrittsleitschaufel verbessert die Kühlwirkung, wenn die Turbine in Betrieb ist, indem an der Vorderkante der konvexen Seite des Schaufelabschnitts 21 Filmkühlungslöcher 25 vorgesehen sind. Somit kann die Eintrittsleitschaufel in einer Hoch temperaturumgebung eingesetzt werden.

Ausführungsform 6

Aus der Legierung Nr. 6 wurde mittels des gleichen Her stellungsverfahrens wie in der Ausführungsform 4 eine Eintrittsleitschaufel für eine Gasturbine zur Leistungs erzeugung hergestellt. Fig. 18 zeigt eine Außenansicht der konvexen Seite eines Schaufelabschnitts 21 vor der Verbindung, während Fig. 19 die konkave Seite des Schau felabschnitts 21 zeigt. Die Eintrittsleitschaufel verbes sert die Kühlwirkung, wenn die Turbine in Betrieb ist, indem zusätzlich zu den Filmkühlungslöchern 25, die an der Vorderkante der konvexen Seite des Schaufelabschnitts 21 vorgesehen sind, an der Hinterkante der konkaven Seite des Schaufelabschnitts 21 Filmkühlungslöcher 26 sowie an der Innenseite der Hinterkante zusätzliche Kühlungslöcher vorgesehen sind.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung eine oxid-dispersi onsverfestigte Ni-Legierung erhalten werden kann, die für lange Zeit eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit, eine gute Warmformbarkeitseigenschaft sowie eine Struk turstabilität bei hoher Temperatur besitzt, hat die Hoch temperaturausrüstung einer industriellen Gasturbine, insbesondere deren strukturgebendes Element wie etwa die Eintrittsleitschaufel, die Brennkammer und dergleichen eine verlängerte Lebensdauer und ferner eine verbesserte Temperaturbeständigkeit, wobei die Menge des erzeugten NO_x reduziert werden kann, wenn die Gasturbine in Betrieb ist.

Claims

1. Oxid-dispersionsverfestigte Legierung, die aus einem Oxid, das in einer Menge von 2 Gew.-% oder weniger eine oder mehrere Arten von Elementen enthält, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfassenden Gruppe aus gewählt sind, sowie aus Chrom in einer Menge von 15-35 Gew.-%, aus Kohlenstoff in einer Menge von 0,01 - 0,4 Gew.-% und aus Yttrium in einer Menge von 0,1 - 2,0 Gew.-% zusammengesetzt ist, wobei der Rest im wesentlichen Nickel ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Yttrium enthaltendes Oxid in Form von Teil chen in der Grundmasse der Nickel-Legierung verteilt ist, die ihrerseits eine oder mehrere Arten von Elementen, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfassenden Gruppe ausgewählt sind, sowie Chrom und Kohlenstoff enthält.

2. Oxid-dispersionsverfestigte Legierung, die aus einem Oxid, das in einer Menge von 2 Gew.-% oder weniger eine oder mehrere Arten von Elementen enthält, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfassenden Gruppe aus gewählt sind, sowie aus Chrom in einer Menge von 15-35 Gew.-%, aus Kohlenstoff in einer Menge von 0,01-0,4 Gew.-%, aus Molybdän in einer Menge von 0,3-2,0 Gew.-%, aus Wolfram in einer Menge von 0,5-10 Gew.-% und aus Yttrium in einer Menge von 0,1 - 2,0 Gew.-% zusammenge setzt ist, wobei der Rest im wesentlichen Nickel ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Yttrium enthaltendes Oxid in Form von Teil chen in der Grundmasse der Nickel-Legierung verteilt ist, die ihrerseits eine oder mehrere Arten von Elementen, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium enthaltenden Gruppe ausgewählt sind, sowie Chrom, Kohlenstoff, Molybdän und Wolfram enthält.

3. Oxid-dispersionsverfestigte Legierung, die aus einem Oxid, das in einer Menge von 2 Gew.-% oder weniger eine oder mehrere Arten von Elementen enthält, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfassenden Gruppe aus gewählt sind, sowie aus Chrom in einer Menge von 15-35 Gew.-%, aus Kohlenstoff in einer Menge von 0,01-0,4 Gew.-%, aus einer oder mehreren Arten von Elementen, die aus der Wolfram, Molybdän und Rhenium umfassenden Gruppe ausgewählt sind, in einer Menge von 0,5-10 Gew.-% im Falle von Wolfram, in einer Menge von 0,3-2,0 Gew.-% im Falle von Molybdän und in einer Menge von 0,5-3 Gew.-% im Falle von Rhenium, sowie aus Yttrium in einer Menge von 0,1-2,0 Gew.-% zusammengesetzt ist, wobei der Rest im wesentlichen Nickel ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Yttrium enthaltendes Oxid in Form von Teil chen in der Grundmasse der Nickel-Legierung verteilt ist, welche ihrerseits eine oder mehrere Arten von Elementen, die aus der Titan, Zirkonium und Hafnium umfassenden Gruppe ausgewählt sind, und eine oder mehrere Arten von Elementen, die aus der Chrom, Kohlenstoff, Wolfram, Molybdän und Rhenium umfassenden Gruppe ausgewählt sind, enthält.

4. Eintrittsleitschaufel für eine Gasturbine zur Leistungserzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus der oxid-dispersionsverfestigten Legie rung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet ist.

5. Zylindrische Brennkammer für die Verbrennung von eingespritztem Brennstoff und zum Leiten von verbranntem Gas an eine Turbinen-Eintrittsleitschaufel, dadurch ge kennzeichnet, daß die Auskleidung (10) der Brennkammer, die dem verbrannten Gas der Brennkammer ausgesetzt ist, aus der oxid-dispersionsverfestigten Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet ist.

6. Übergangsstück für eine Brennkammer einer Gastur bine zur Leistungserzeugung, in der eingespritzter Brenn stoff verbrannt wird und verbranntes Gas an Turbinendüsen geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß es aus der oxid-dispersionsverfestigten Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet ist.