DE948360C

DE948360C - Schaufeln und aehnlich beanspruchte Bauteile von Gasturbinen bzw. andere aehnlich beanspruchte Gegenstaende

Info

Publication number: DE948360C
Application number: DEK2744D
Authority: DE
Inventors: Dr Hubert Bennek; Dr Fritz Staeblein
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Priority date: 1941-06-25
Filing date: 1941-06-25
Publication date: 1956-08-30

Description

Schaufeln und ähnlich beanspruchte Bauteile von Gasturbinen bzw. andere ähnlich beanspruchte Gegenstände Schaufeln und andere Bauteile von Gasturbinen sind mechanisch hoch beanspruchte Maschinenteile, die bei ungewöhnlich hoher Temperatur arbeiten und daher zusätzlich gegen Verzunderung und den Angriff von Verbrennungsgasen beständig sein müssen. Man verwendet als Werkstoffe für derartige Maschinenteile bisher hitzebeständige Stahllegierungen mit möglichst hoher Warmfestigkeit und Dauerfestigkeit. Die Festigkeitseigenschaften von Bauteilen aus solchen Werkstoffen genügen bei den gebräuchlichen Temperaturen in Gasturbinen den an sie gestellten Anforderungen, jedoch ist eine Erhöhung der Arbeitstemperaturen, die zur Erzielung eines gesteigerten thermodynamischen Wirkungsgrades sehr erwünscht wäre, mit Rücksicht auf die dann schnell abnehmenden Festigkeitswerte der in Frage kommenden Bauteile ausgeschlossen. Es ist bereits angedeutet worden, daB vielleicht die Pulvermetallurgie unter Benutzung von Metallkarbiden. eine weitere Möglichkeit zur Beschaffung geeigneter Werkstoffe für hochbeanspruchte Gasturbinenteile bietet. Benutzt man jedoch als Baustoff für solche Teile beispielsweise Hartmetallegierungen, die in bekannter Weise in der Hauptsache aus Wolframkarbid bestehen, so stellt man fest, daß die Teile nicht genügend zunderbeständig sind, um der chemischen Beanspruchung durch die heißen Gase entsprechend standhalten zu können.
Die Erfindung will diese Nachteile dadurch ver--meiden, daß- als Werkstoff für Schaufeln und ähnlich hochbeanspruchte Bauteile von Gasturbinen gesinterte Legierungen verwendet werden, die o bis 40 % Wolframkarbid, o bis 40 % Chromkarbid, eines oder :mehrere der Elemente Bor, Vanadin, Eisen, Kobalt, Nickel, Zirkon, Niob, Molybdän, Tantal oder deren Karbide in Menge von o,5 bis 2001o#, Rest mehr als So 0/ö Titankarbid enthalten. Das Titankarbid kann in diesen Legierungen bis zu 35 % seiner Menge durch Titannitrid ersetzt werden.
Die Herstellung von Turbinenteilen aus diesen Legierungen erfolgt zweckmäßigerweise auf dem Sinterwege. So kann z. B. eine in Pulverform vorliegende Mischung, die beispielsweise aus 6o % Titankarbid, 15 % Titannitrid, 2o-0/& Chromkarbid und-5 0/& Kobalt besteht, im kalten Zustand in eine Blockform gepreßt und bei 8oo bis iooo° C vorgesintert werden; hiernach wird aus dem vorges.interten Block unter Beachtung des Schwindmaßes auf irgendeine Art und Weise die gewünschte Form herausgearbeitet, und anschließend wird bei i5oo bis i8oö° C der Gegenstand fertiggesintert. Die Vorsinterung kann unterbleiben, wenn der herzustellende Gegenstand eine einfache Form aufweist. In einem solchen Falle kann die in Pulverform vorliegende Mischung aus den Legierungsbestandteilen in einer Form aus Graphit oder hitzebeständigen keramischen Massen unter gleichzeitiger Anwendung von Druck und geeigneter Temperatur in einem Arbeitsgang gesintert werden.
In manchen Fällen ist es außerdem noch vorteilhaft, die Oxydationsbeständigkeit der Gegenstände noch dadurch weiter zu erhöhen, daß die Oberfläche der herzustellenden Gegenstände mit einer angesinterten Schicht aus einer hoch zunderbeständigen Legierung, z. B. aus einer Chrom-Aluminium-Legierung, versehen wird. Dieses Verfahren kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß der vorgesinterte und bearbeitete Körper mit dem Pulver aus einer hoch hitzebeständigen Legierung (z. B. 9o % Chrom und io 9/o Aluminium) eingepudert oder mit einem aus dieser Pulvermischung angerührten Brei bestrichen und dann -fertiggesintert wird.
.Turbinenschaufeln gemäß der Erfindung zeichnen sich durch ein für Hartmetallstoffe verhältnismäßig geringes spezifisches Gewicht aus, das die Fliehkräfte der umlaufenden Teile entsprechend klein hält.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schaufeln und ähnlich beanspruchte Bauteile von Gasturbinen bzw. andere gleich oder ähnlich beanspruchte Gegenstände aus gesinterten Legierungen mit o bis 40% Wolframkarbid, o bis 40 % Chromkarbid, o,5 bis 2o % Bor, Vanadin, Eisen, Kobalt, Nickel, Zirkon, Niob, Molybdän, Tantal einzeln oder zu mehreren oder deren Karbiden, Rest mehr als So %. Titankarbid.
2. Gegenstände nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Titankarbid bis zu 35 0/0 seiner Menge durch Titannitrid ersetzt ist.
3. Gegenstände nach Anspruch i oder 2,. dadurch gekennzeichnet, daß sie eine z. B. angesinterte Oberflächenschicht aus einer hoch zunderbeständigen Legierung, z. B. aus einer Chrom-Aluminium-Legierung aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 847 488; W. Hessenbruch, Metalle und Legierungen für hohe Temperaturen, Berlin 1940, S. i 18 bis i24; Luftfahrtforschung, B. 15 (1938), S. 505 bis 51o.