FR2561259A1 - Monocristaux resistant a la corrosion a chaud de haute resistance contenant du carbure de tantale - Google Patents
Monocristaux resistant a la corrosion a chaud de haute resistance contenant du carbure de tantale Download PDFInfo
- Publication number
- FR2561259A1 FR2561259A1 FR8501691A FR8501691A FR2561259A1 FR 2561259 A1 FR2561259 A1 FR 2561259A1 FR 8501691 A FR8501691 A FR 8501691A FR 8501691 A FR8501691 A FR 8501691A FR 2561259 A1 FR2561259 A1 FR 2561259A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- carbon
- tantalum
- titanium
- aluminum
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 5
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims 1
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 18
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/52—Alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN ARTICLE EN SUPERALLIAGE A BASE DE NICKEL A STRUCTURE MONOCRISTALLINE AYANT UNE RESISTANCE ELEVEE A LA CORROSION A CHAUD ET UNE RESISTANCE MECANIQUE ELEVEE. ON UTILISE COMME MATIERE DE DEPART UN ALLIAGE AYANT LA COMPOSITION 9,5-14 CHROME, 7-11 COBALT, 1-2,5 MOLYBDENE, 3-6 DE TUNGSTENE, 1-4 DE TANTALE, 3-4 D'ALUMINIUM, 3-5 DE TITANE, 6,5-8 ALUMINIUM TITANE, 0,1 DE NIOBIUM, LE COMPLEMENT ETANT ESSENTIELLEMENT DU NICKEL ET LA RESISTANCE A LA CORROSION A CHAUD AINSI QUE LA RESISTANCE MECANIQUE AMELIOREE SONT OBTENUES EN AJOUTANT DE 0,05 A ENVIRON 0,15 DE CARBONE AVEC UNE QUANTITE SUPPLEMENTAIRE DE TANTALE EN UNE QUANTITE DE LA 17X LA QUANTITE DU CARBONE. L'INVENTION EST PAR EXEMPLE UTILISABLE POUR LA FABRICATION D'ELEMENTS DE MOTEUR A TURBINE A GAZ.
Description
La présente invention concerne le domaine des articles en superalliage à
base de nickel qui ont de bonnes propriétés mécaniques à températures élevées et sont résistants à la corrosion à chaud. Les exigences accrues en ce qui concerne le rendement des moteurs à turbine à gaz ont eu pour effet d'exiger des matières capables de résister à des conditions
de fonctionnement plus sévères. En particulier, une résis-
tance mécanique accrue est exigée pour certaines applica-
tions ensemble avec une résistance à la corrosion à chaud.
Dans le brevet US No. 3 494 709 on décrit la fabrication d'éléments de moteurs à turbine à gaz sous
forme de monocristaux pour de meilleures performances.
Dans le brevet US No. 3 567 526,on décrit comment certai-
nes propriétés mécaniques peuvent être améliorées essen-
tiellement par l'élimination du carbone des articles en superalliage en monocristal. Dans le brevet US No. 4 116 723, on décrit un traitement thermique applicable à des articles en superalliages de monocristal pour améliorer leur propriétés. Dans le brevet US No. 3 619 182, on décrit un superalliage de résistance mécanique modérée connu dans le commerce sous la désignation IN 792, ayant une résistance à la corrosion supérieure. Dans la demande de brevet US No. 336 002 déposée le 30 décembre 1981 on décrit des améliorations surprenantes et inattendues dans les propriétés mécaniques lors de la fabrication de compositions du type IN 792 sans carbone sous forme de monocristal. La présente invention a été découverte lors d'une recherche des effets des éléments mineurs tes que le carbone, le bore, le zirconium et le hafnium sur les propriétés de certains alliages connus dans le commerce sous forme de monocristaux (la fonction principale de ces éléments mineurs semble être le durcissement de la limite de grains). Comme il est décrit dans la demande de brevet US No. 336 002, on avait précédemment déterminé que la fabrication d'un alliage connu sous la désignation IN 792(décrit dans le brevet US No. 3 619 182), sous forme de monocristal (mais sans présence d'éléments -2- durcisseur de la limite de grains) fournissait des avantages substantiels et inattendus aux propriétés mécaniques. Les articles en monocristal IN 792 testés ne comportaient aucune addition intentionnelle de carbone, de bore, de zirconium ou de hafnium. Au cours de la recherche des effets de ces éléments mineurs sur le IN 792, on a observé que l'addition de petites quantités de carbone, c'est-à-dire 0,10% en poids aux monocristaux de IN792 améliorait sensiblement la résistance à la
corrosion à chaud mais en mème temps réduisait sensible-
ment les propriétés mécaniques de la matière. L'amélio-
ration de la résistance à la corrosion à chaud était totalement inattendue et n'est pas comprise. Au cours d'une autre étape de la recherche, on a réalisé des
additions de tantale à l'alliage de base IN 792 simulta-
nément avec le carbone ajouté et on a découvert que lorsque les teneurs en tantale et carbone ajoutées étaient équilibres (pour fixer le carbone sous forme de carbure
de tantale) une bonne combinaison de propriétés mécani-
ques améliorées et de résistance à la corrosion améliorée
en;est résultée.
A moins qu'il ne soit indiqué autrement, toutes les valeurs de pourcentages indiquées dans cette
demande de brevet sont des valeurs en pourcents en poids.
La présente invention concerne des alliages ayant une composition de 9,5 14% de chrome, 7-11% de cobalt, 1-2,5% de molybdène, 3-6% de tungstène, 1-4% de tantale, 3-4% d'aluminium, 3-5% de titane, 6,5-8% (aluminium + titane), le complément étant essentiellement du nickel, ces alliages ayant des propriétés mécaniques améliorées et une résistance à la corrosion améliorée
sous forme de monocristal par l'addition d'environ 0,05 -
0,15% de carbone en combinaison avec une quantité supplé-
mentaire de tantale égale à environ 7 à environ 17 fois la teneur en carbone. La combinaison du tantale et du carbone crée un précipité visible d'une phase à base de carbure de tantale présent en une fraction en volume de 0,4% à environ 1,5%. L'addition de quantités coordonnées de tantale et de carbone peut améliorer la limite de - 3 - fluage 1% d'un facteur de 2,6 -3,1 X (c'est-à-dire d'au moins 2X) tout en augmentant la résistance à la corrosion à chaud d'environ 2,4X (c'est-à-dire au moins 2X) par comparaison avec la matière de IN 792 sous forme de monocristal sans addition de carbone ou de tantale supplémentaire. La composition selon la présente invention
sera coulée sous forme de monocristal selon les enseigne-
ments de divers brevets y compris les brevets US Nos. 3 763 926 et 4 190 094. Typiquement, l'orientation de la pièce moulée aura l'axe (100) parallèle à l'axe de contrainte principal de l'élément. La composition selon l'invention après avoir été moulée sous forme de monocristal sera certainement également soumiseà un traitement thermique dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques de l'alliage en contrôlant la dimension des particules de phases gamma prime selon
l'enseignement du brevet US numéro 4 116 723.
D'autres caractéristiques et avantages
seront évidentes de la description et des revendications
qui présentent un mode de réalisation de l'invention.
Pour-que l'invention puisse être entièrement comprise, référence est faite aux figures suivantes o: La figure 1 est une microphotographie d'une matière de IN 792 sans carbone en monocristal; et la figure 2 est une microphotographie d'une matière de IN 792 en monocristal contenant du
carbone et une quantité supplémentaire de tantale.
La présente invention conmprend l'addition de carbone et de tantale supplémentaire en quantités coordonnées à un alliage connu dans le commerce sous le nom de IN 792 (qui autrement ne comporte pas d'éléments de durcissement de la limite de grains) et la transformation de cette composition modifiée sous forme de monocristal (on utilise 0,05 - 0,15% de carbone ensemble avec une quantité supplémentaire de tantale qui se combine avec le carbone pour former TaC). La composition de base de l'alliage IN 792 est décrite dans le brevet US No. 3 619 182. Cette composition donnée
-- 4 --25125
-4- dans le brevet est modifiée seulement pour éliminer les éléments mineurs qui ne sont normalement pas ajoutés aux articles en monocristaux (voir les brevets US No. 4 116 723 et 3 567 526). La composition résultante est 9,5 -14% de chrome, 7-11% de cobalt, 1-2t5% de molybdène, 3-6% de tungstène, 1-4% de tantale, 3-4% d'aluminium, 3-5% de titane, le total d'aluminium et de titane se situant entre environ 6,5 à environ 8%,
jusqu'à 1% de nipbium, le complément étant essentielle-
ment du nickel. A cette composition on ajoute d'environ
0,07 à environ 0,15% de carbone et de préférence envi-
ron 0,07 à environ 0,12% de carbone. Une addition de tantale, coordonnée avec l'addition de carbone, doit
également être faite. La quantité de tantale qui équili-
brera la quantité de carbone ajoutée, en produisant du carbure de tantale, est une quantité de tantale égale à environ 15 fois le pourcentage en poids de carbone ajouté. L'intervalle du rapport de quantités de tantale à quantité de carbone cependant est plus large que celui avec environ 7 à environ 17 fois la quantité de carbone
et de préférence environ 12 à environ 16 fois la-quanti-
té de carbone. La structure résultante peut être décrite comme une matrice dont la composition est celle indiquée pour IN 792 dans le brevet US No. 3 619 182 (mais sans C, B, Zr, ou Hf) qui contient environ 0,4 à 1, 5 % en volume de particules du type TaC. Ces particules sont orientées de façon aléatoires malgré la structure obtenue
par solidification orientée.
Les avantages qui peuvent être obtenus par la présente modification sur l'alliage IN 792 sont indiqués dans les tableaux. Les valeurs données dans les tableaux sont basées sur des mesures faites sur l'alliage IN 792 disponible dans le commerce coulé de façon habituelle, l'alliage IN 792 sous forme de monocristal ne comportant pas d'addition de carbone (comme il est décrit dans la demande de brevet US No. 3 36002), des articles en monocristaux d'alliage IN 792 contenant environ 0,1 % de carbone, et l'article selon -5- l'invention, un monocristal à base d'alliage IN 792 mais
contenant 0,07% de carbone en combinaison avec une addi-
tion nominale de 4,05% de tantale et une quantité supplé-
mentaire de tantale égale à environ 1,05 % de tantale pour équilibrer l'addition de carbone. La composition de la matière selon l'invention testée était 11,8% Cr, 4,0% W, 5,1% Ta, 3,7% A1, 4,2% Ti, 9,0% Co, 1, 96%Mo, 0,07% C, le complément étant du nickel. Cette matière était moulée
sous forme de monocristal, soumis à un traitement thermi-
que de mise en solution à 1246 C (2275 F) durant 4 hrs et soumise à un vieillissement à 1121 C (2050 F) durant
4 hrs. Toutes les autres matières ont subi des traite-
ments thermiques similaires à l'exception que IN 792 coulé par un procédé habituel ne pouvait être soumis à un traitement de mise en solution sans subir une fusion commençante. Dans le tableau I on indique le temps requis pour obtenir un fluage 1% dans un échantillon testé à 8710C (16000 F) avec une contrainte appliquée de 379,22MPa b5 ksi)et à 982 C (1800 F) avec une contrainte appliquée de 172,37 MPa (25 ksi). Des valeurs similaires sont également données pour la limite de rupture et des valeurs sont présentées pour la résistance à la corrosion à chaud à 899 C (1650 F). Le test de la corrosion a été mis en oeuvre à 899 C (1650 F) dans un rapport carburant à air (30:1) avec addition de 20 ppm de sel de mer selon les normes ASTM et suffisamment de dioxyde de soufre pour produire une teneur en soufre équivalente à 1.3% S dans le carburant. Les nombres indiqués sont des heures d'exposition requises pour produire 25,4 lm (1 mil)
d'attaque corrosive.
En rapport avec les propriétés mécaniques,
on peut voir que le changement des propriétés résultant.
d'un changement de la technique de moulage, allant depuis des moulages polycristallins habituels jusqu'à des moulages
en monocristalest substantiel, de l'ordre de 6-16X.
On peut également voir que le comportement à la corrosion
est réduit par le changement de la technique de moulage.
En allant depuis un monocristal IN 792 à un monocristal IN 792 plus carbone, on peut voir que le comportement à la - 6 -
corrosion est sensiblement augmenté mais que les proprié-
tés mécaniques tombent significativement de sorte que
les propriétés mécaniques de l'alliage IN 792 en mono-
cristal modifié par addition de carbone sont du même ordre de grandeur que celles du IN 792 coulé par le procédé habituel. Une inspection de la microstructure du monocristal IN 792 modifié de carbone a montré que le carbone était présent sous forme d'une structure
solidifiée de carbure de tantale orientéeau hasard.
D'autres éléments d'alliages peuvent partager la phase TaC en quantité minime. Etant donné que le tantale est connu comme étant un élément de durcissement de la solution solide, on a adopté l'hypothèse que la formation de carbure de tantale a diminué l'efficacité du tantale
comme élément de durcissement. Pour tester cette hypo-
thèse, on a ajouté une quantité supplémentaire de
tantale de sorte que la teneur en tantale dans la solu-
tion solide a été restorée à la valeur qui aurait été observée dans la matière habituelle IN 792. Le résultat est montré dans le Tableau et on peut voir que cette addition de tantale pour équilibrer le carbone augmentait sensiblement les propriétés mécaniques sans perte du comportement à la corrosion à une valeur observée dans l'alliage non modifié IN 792. Il y a une diminution de la résistance à la corrosion mais le comportement à la corrosion de l'alliage selon l'invention modifié est
toujours comparable à celui de la matière IN 792 ha-
bituelle.
TABLEAU I
Lirmite de fluage 1%,Hrs. Limite jusqu'à rupture, Hrs. Corrosion à chaud à899 C (871 C/379,22MPa) (982 C/172,3. (871 C/379,22MPa) (982 C/172,37 (1650 F)Hrs/25,4pn (lmil) I__ _ __ _MPa) MPa) m
A.CC IN 792 9 13 28 36 19
(contenant du carbone)
B.SC IN 792 60 78 460 365 7
(pas C)
C. SC IN 792+C 14 32 155 200 18
D. SC IN 792+Ta+C 154 244 692 827 16 -4 I -8- Les donnés présentées dans le tableau I forment également la base du tableau II. Le tableau II contient des rapports basés sur les donnés du tableau I permettant une comparaison aisée des différentes condi- tions et compositions de la matière du tableau I. La ligne A montre le rapport entre les propriétés entre le monocristal IN 792 (sans carbone) et IN 792 coulé de la manière habituelle (contenant du carbone). La ligne A montre que l'invention revendiquée dans la demande de brevet US No. 336 002 (c'est-à-dire la production de monocristaux de IN 792 sans carbone, bore, zirconium, hafnium) crée des avantages significatifs en ce qui concerne les propriétés mécaniques tout en réduisant les performances contre la corrosion à chaud. La ligne B montre les rapports de propriétés entre IN 792 mono--r cristallin (contenant du carbone)mais sans quantité supplémentaire de tantale).et IN 792 coulé de la façon habituelle (contenant du carbone). Ces rapports montrent que le monocristal IN792 contenant du carbone a une résistance à la corrosion à chaud équivalente
à IN 792 coulé selon la façon habituelle et lesproprié-
tésmécaniquesde la matière de monocristal modifiée par du carbone sont améliorées par rapport à la matière coulée par le procédé habituel. Ceci est en outre mis en évidence dans la ligne C qui montre les rapports de propriétés entre le monocristal IN 792 (avec du carbone mais sans quantité supplémentaire de tantale) et le monocristal IN 792 (sans carbone). On peut voir que l'addition de carbone (seul) au monocristal IN 792 diminue les propriétés mécaniques de façon significative bien que la résistance à la corrosion de la matière modifiée est significativement améliorée. La ligne D montre le rapport entre la matière selon la présente invention (monocristal IN 792 + Ta + C) et l'alliage IN 792 coulé par procédé habituel (avec carbone) et il
est évident que la combinaison de la structure mono-
cristalline et les additions coordonnées de carbone et de tantale produit des améliorations substantielles des - 9 - propriétés mécaniques mesurées par rapport à une matière
réalisée selon leprocédé habituel. Les propriétés mécani-
ques étaient améliorées de facteurs se situant entre 17,1X à 24,7X alors que la résistance à la corrosion était substantiellement équivalente. La ligne E montre les rapports entre. la matière de monocristal IN 792 (contenant à la fois du tantale et du carbone) selon l'invention et la matière de monocristal IN 792 (contenant seulement du carbone). On peut voir que l'effet de l'addition des quantités coordonnées de tantale exigé: par l'invention
est d'améliorer les propriétés mécaniques de façon signi-
ficative selon des facteurs se situant entre 4,1 X à 11X alors que la résistance à la corrosion est légèrement réduite. La dernière ligne, ligne F, montre le rapport entre la matière selon l'invention, (monocristal IN 792 contenant à la fois du tantale et du carbone) et le monocristal IN 792, n'ayant aucune addition intentionnelle de carbone, c'est-à-dire la matière de la demande de brevet US No. 336 002. Les rapports dans la ligne F
montre que les additions de quantités coordonnées de car-
bone et de tantale augmentetla limite de fluage 1%.en moyenne de 2,85 X (c'est-à-dire d'au moins 2 X) et augmente également la corrosion d'un facteur de 2,4 X c'est-à-dire d'au moins 2X). Les résultats bénéfiques obtenus par la présente invention et représentés dans le tableau II ne sont pas prévisibles de la technique connue et l'alliage obtenu a une combinaison de propriétés qui est hautement utile.
TABLEAU II
Limite de fluage 1% relative Limite de rupture relative Corrosion à chaud relative 871 C/379,22MPa 982 C/172;37MPa 871 C/379,22MPa (899 C (1650 F) (1600oF/55 KSI) (1800 F/25 KSI) (1600F/55KSI)(1800 F/25 KSI)
A. SC IN792(1)
CC IN792(2) 6,7 6 16,4 10,1 0,4
B. SC IN792+C(2) 1,6 2,5 5,5 5,6 1
CC IN792(2)
C. SC IN792+C(2) 0,2 0,4 0,3 0,6 2,6
SC IN792(1)
D. SC IN792+TaC(3) 17,1 18,8 24,7 22,9 0,8
CC IN792(2) O
E. SC IN792+TaC(3) 11 7,6 4,5 4,1 0,9
SC IN792+C (2)
F. SC IN792+TaC(3) 2,6 3,1 1,5 2,3 2,3
SC IN792(1)
(1) Sans carbone (USSN 336,002) (2) Contenant du! carbone (3) Contient du carbone et une quantité supplémentaire de tantale (invention) o SC = monocristal CC = moulage habituel
- 11 -
Les figures 1 et 2 sont des microphotogra-
phies de la matière IN792 avec ou sans les modifications de l'invention. Les éléments sombres circulaires dans les deux microphotographies constituent une porosité prove- nant de compressionsréaliséesen laboratoire de façon non-idéale. Dans la figure 1 on montre la microstructure de la matière de monocristal IN792 sans carbone. Aucune quantité perceptible de phase de carbure de tantale
n'est visible. Dans la figure 2 on montre la microstruc-
ture d'un monocristal IN792 modifié selon la présente invention, une matière qui contient environ 0,07 % de carbone en combinaison avec une quantité supplémentaire de 1,05 % de tantale. La combinaison de carbone et de tantale fournit environ 0,5% en volume de phase de carbure
de tantale qui peut être vue aisément.
Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux matières qui viennent d'être décrites uniquement à titre d'exemples
non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.
- 12 -
Claims (11)
1. Article en superalliage à base de nickel à structure de monocristal résistant à la corrosion, ayant une résistance mécanique élevée caractérisé en ce qu'il comprend: une matrice consistant essentiellement en: 9,5 - 14 % chrome 7 - 11 % cobalt 1 - 2,5 %-molybdène 3 - 6 % tungstène 1 - 4 % tantale 3 - 4 % aluminium 3 - 5 % titane 6,5 - 8 % aluminium + titane 0 - 1% niobium le complément étant essentiellement du nickel, cette matière contenant environ 0,4 à 1,5 % en volume d'une phase à base de carbure de tantale, cet article ayant une résistance à la corrosion à chaud au moins deux fois (mesuré à 899 C (1650 F)) et une limite de fluage 1% d'au moins deux fois (mesure à,871 C /379,22MPa (1600OF /55 ksi)) par comparaison avec un article'similaire ayant la même matrice mais sans
teneur intentionnelle de carbure de tantale.
2. Article selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que la matrice consiste essentiellement en: 10 - 14 % Cr 8 10 % Co 1 - 2,5% Mo
3 - 5 % W,
3 - 5 % Ti
le complément étant du nickel.
3. Article selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que la teneur en carbure de tantale se situe
entre environ 0,4 et 1,5 % en volume.
4. Procédé de fabrication d'articles ayant une résistance élevée contre la corrosion à chaud et une résistance mécanique élevée à partir d'une matière dont la composition tombe dans l'intervalle de:
- 13 -
9,5 - 14 % chrome 7 11% cobalt 1 - 2,5% molybdène 3 - 6 % tungstène 1 - 4 % tantale 3 - 4 % aluminium 3 - 5 % titane 6,5 - 8 % aluminium + titane 0 - 1% niobium le complément étant essentiellement du nickel, en coulant cette matière sous forme de monocristal, caractérisé en ce qu'il comprend: l'addition d'environ 0,05 à environ 0,15% de carbone ensemble avec du tantale en une quantité de 1 à 17 fois la quantité de carbone, de sorte que la résistance mécanique et-. la résistance a la corrosion a chaud de l'article résultant sont
sensiblement améliorées.
5. Procédé selon la revendication 4, carac-
térisé en ce que la composition initiale tombe dans l'intervalle de: - 14 % Cr 8 - 10 % Co 1 - 2,5% Mo
3- 5%W
3 - 5 % Ti, le complément étant essentiellement du nickel.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'addition de carbone se fait
à des quantités entre 0,07 à 0,12%.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'addition de tantale comprend
environ 12 à environ 16X la quantité de darbone.
8. Composition convenant pour la production d'articles en monocristal résistant à la corrosion à
chaud de haute résistance mécanique, consistant essen-
tiellement en: 9,5 - 14 % chrome
- 14 -
7 - 11 % cobalt 1 - 2,5% molybdène 3 - 6 % tungstène 1 - 4 % tantale 3 - 4 % aluminium 3 - 5 % titane 6,5 -8 % aluminium + titane 0 - 1 % niobium 0,05-0,15% carbone (1 - 4 %) + (7-17%) (% carbone) de quantités supplémentaires de tantale,
le complément étant essentiellement du-nickel.
9. Composition selon la revendication 8, caractérisé en ce que la teneur en carbone se situe entre
environ 0,07 à 0,12%.
10. Composition selon la revendication 8, caractérisé en ce que la teneur en tantale est (2-4%)
+ (12-16) (% carbone).
11. Composition selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle a la composition: - 14 % Cr 8 - 10 % Co 1 - 2,5% Mo
3- 5%W
3 - 5 % Ti (2-4%) + (12-15%) (% carbone) le complément étant essentiellement du nickel. Par procuration de UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION le mandataire est Cabinet R. Baudin
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/578,903 US4597809A (en) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | High strength hot corrosion resistant single crystals containing tantalum carbide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2561259A1 true FR2561259A1 (fr) | 1985-09-20 |
| FR2561259B1 FR2561259B1 (fr) | 1988-09-09 |
Family
ID=24314801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8501691A Expired FR2561259B1 (fr) | 1984-02-10 | 1985-02-07 | Monocristaux resistant a la corrosion a chaud de haute resistance contenant du carbure de tantale |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4597809A (fr) |
| JP (1) | JPS60184657A (fr) |
| CA (1) | CA1246903A (fr) |
| DE (1) | DE3503110A1 (fr) |
| FR (1) | FR2561259B1 (fr) |
| GB (1) | GB2153847B (fr) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6416596B1 (en) | 1974-07-17 | 2002-07-09 | The General Electric Company | Cast nickel-base alloy |
| US5573609A (en) * | 1987-03-30 | 1996-11-12 | Rockwell International Corporation | Hot isostatic pressing of single crystal superalloy articles |
| US5366695A (en) * | 1992-06-29 | 1994-11-22 | Cannon-Muskegon Corporation | Single crystal nickel-based superalloy |
| WO1999067435A1 (fr) * | 1998-06-23 | 1999-12-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Alliage a solidification directionnelle a resistance transversale a la rupture amelioree |
| US20090107592A1 (en) * | 1998-06-23 | 2009-04-30 | Winfried Esser | Heat treatment of alloys having elements for improving grain boundary strength |
| US20030111138A1 (en) * | 2001-12-18 | 2003-06-19 | Cetel Alan D. | High strength hot corrosion and oxidation resistant, directionally solidified nickel base superalloy and articles |
| US20060249233A1 (en) * | 2002-10-12 | 2006-11-09 | Winfried Esser | Heat treatment of alloys having elements for improving grain boundary strength |
| US20040200549A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-10-14 | Cetel Alan D. | High strength, hot corrosion and oxidation resistant, equiaxed nickel base superalloy and articles and method of making |
| US20070032848A1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-08 | Cliff Bridges | Elastic therapeutic wrap |
| US20120111526A1 (en) | 2010-11-05 | 2012-05-10 | Bochiechio Mario P | Die casting system and method utilizing high melting temperature materials |
| CN101974708A (zh) * | 2010-11-05 | 2011-02-16 | 钢铁研究总院 | 一种抗热蚀定向凝固镍基铸造高温合金 |
| CN103114225B (zh) * | 2011-11-16 | 2016-01-27 | 中国科学院金属研究所 | 一种高强抗热腐蚀镍基单晶高温合金 |
| EP3636784A1 (fr) * | 2018-10-10 | 2020-04-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Alliage à base de nickel |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2519033A1 (fr) * | 1981-12-30 | 1983-07-01 | United Technologies Corp | Article en monocristal a base de nickel de haute resistance mecanique, resistant a la corrosion |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1248304B (de) * | 1963-04-26 | 1967-08-24 | Int Nickel Ltd | Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung als Werkstoff fuer Gussstuecke mit hoher Zeitstandfestigkeit |
| US3799769A (en) * | 1972-03-01 | 1974-03-26 | Gen Electric | Method of making monocarbide fiberreinforced nickel-base superalloy composite eutectic castings |
| GB2071695A (en) * | 1980-03-13 | 1981-09-23 | Rolls Royce | An alloy suitable for making single-crystal castings and a casting made thereof |
-
1984
- 1984-02-10 US US06/578,903 patent/US4597809A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-01-30 DE DE19853503110 patent/DE3503110A1/de active Granted
- 1985-01-31 CA CA000473304A patent/CA1246903A/fr not_active Expired
- 1985-02-01 GB GB08502662A patent/GB2153847B/en not_active Expired
- 1985-02-07 FR FR8501691A patent/FR2561259B1/fr not_active Expired
- 1985-02-08 JP JP60023368A patent/JPS60184657A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2519033A1 (fr) * | 1981-12-30 | 1983-07-01 | United Technologies Corp | Article en monocristal a base de nickel de haute resistance mecanique, resistant a la corrosion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3503110C2 (fr) | 1988-06-30 |
| JPH0429728B2 (fr) | 1992-05-19 |
| GB2153847A (en) | 1985-08-29 |
| JPS60184657A (ja) | 1985-09-20 |
| US4597809A (en) | 1986-07-01 |
| GB2153847B (en) | 1987-09-03 |
| GB8502662D0 (en) | 1985-03-06 |
| DE3503110A1 (de) | 1985-08-22 |
| FR2561259B1 (fr) | 1988-09-09 |
| CA1246903A (fr) | 1988-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2461016A1 (fr) | Article de superalliage de nickel a structure monocristalline et procede de fabrication | |
| CA2583140C (fr) | Alliage a base de nickel | |
| FR2512838A1 (fr) | Article en monocristal de superalliage a base de nickel ayant une resistance a l'oxydation amelioree | |
| EP0971041B1 (fr) | Superalliage monocristallin à base de nickel à haut solvus phase gamma prime | |
| CH644401A5 (fr) | Superalliage a base de nickel contenant des metaux du groupe platine. | |
| FR2561259A1 (fr) | Monocristaux resistant a la corrosion a chaud de haute resistance contenant du carbure de tantale | |
| FR2463192A1 (fr) | Compositions d'alliages a base nickel ou cobalt pour utilisation a tres haute temperature et application de ces compositions | |
| FR2511042A1 (fr) | Composition de revetement pour la protection de substrats metalliques contre l'oxydation et la corrosion aux hautes temperatures | |
| JP2012140663A (ja) | Ｎｉ基合金、及びそれを用いたガスタービンのタービン動・静翼 | |
| FR2503188A1 (fr) | Superalliage monocristallin a matrice a matuice a base de nickel, procede d'amelioration de pieces en ce superalliage et pieces obtenues par ce procede | |
| FR2949235A1 (fr) | Superalliage base nickel et pieces realisees en ce superalliage | |
| FR2512837A1 (fr) | Articles en monocristal de superalliage a base de nickel | |
| CH501058A (fr) | Alliage de nickel | |
| US9051844B2 (en) | Heat resistant super alloy and its use | |
| FR2625752A1 (fr) | Superalliage a faible coefficient de dilatation thermique | |
| FR2522335A1 (fr) | Alliage de nickel resistant a l'oxydation | |
| JP2004218086A (ja) | 保護コーティング | |
| US5167732A (en) | Nickel aluminide base single crystal alloys | |
| FR2519033A1 (fr) | Article en monocristal a base de nickel de haute resistance mecanique, resistant a la corrosion | |
| JP5063550B2 (ja) | ニッケル基合金及びそれを用いたガスタービン翼 | |
| JP2015193910A (ja) | ＴｉＡｌ系耐熱部材 | |
| EP0467756B1 (fr) | Acier austénitique ayant une résistance améliorée à haute température et procédé pour son obtention et la réalisation de pièces mécaniques, en particulier de soupapes | |
| FR2511043A1 (fr) | Revetement de surface a forte teneur en yttrium | |
| FR2599759A1 (fr) | Alliages monocristallins renforces par dispersion | |
| FR2517329A1 (fr) | Superalliage a base de nickel ayant une resistance a l'oxydation et des proprietes mecaniques elevees a haute temperature |