NL7908902A - METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE GRAIN STRUCTURE IN ARTICLES OF NICKEL SUPER ALLOYS. - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE GRAIN STRUCTURE IN ARTICLES OF NICKEL SUPER ALLOYS. Download PDFInfo
- Publication number
- NL7908902A NL7908902A NL7908902A NL7908902A NL7908902A NL 7908902 A NL7908902 A NL 7908902A NL 7908902 A NL7908902 A NL 7908902A NL 7908902 A NL7908902 A NL 7908902A NL 7908902 A NL7908902 A NL 7908902A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- boron
- alloy
- carbon
- grain
- grain growth
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 18
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ABEXMJLMICYACI-UHFFFAOYSA-N [V].[Co].[Fe] Chemical compound [V].[Co].[Fe] ABEXMJLMICYACI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/04—Treatment of selected surface areas, e.g. using masks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/005—Selecting particular materials
Description
- 1 - -<- 1 - - <
Werkwijze voor het voortbrengen van een samengestelde korrelstructuur in voorwerpen van nikkelsuperlegeringen.A method of producing a composite grain structure in nickel superalloy articles.
De uitvinding heeft betrekking op nikkellegeringen met relatief grote sterkte bij hoge temperatuur en algemeen aangeduid (zie bijv. het Amerikaanse octrooischrift Re 28.681) als superlegeringen, en in het bijzonder op 5 voorwerpen met verschillende korrelgroottes in verschillende delen van het voorwerp.The invention relates to nickel alloys of relatively high strength at high temperature and commonly referred to (see, e.g., U.S. Patent Re 28,681) as superalloys, and in particular to articles of different grain sizes in different parts of the article.
In de literatuur wordt getoond, dat voor nikkelsuper-legeringssystemen de korrelgrootte een uitgesproken effekt heeft op de mechanische eigenschappen. In het algemeen heeft 10 het toenemen van de korrelgrootte het effekt van het verhogen van de kruipbreekeigenschappen bij hoge temperatuur.The literature shows that for nickel super alloy systems, the grain size has a pronounced effect on the mechanical properties. Generally, increasing the grain size has the effect of increasing the high temperature creep breaking properties.
Het effekt van het verhogen van de korrelgrootte is, dat daardoor het totale korrelgrensoppervlak wordt verkleind, waardoor de neiging wordt verminderd voor het optreden van 15 korrelgrensfoutmechanismen.The effect of increasing the grain size is that it reduces the overall grain boundary surface area, thereby reducing the tendency for grain boundary error mechanisms to occur.
Aan de andere kant worden door het verminderen van de korrelgrootte-eigenschappen vergroot zoals vermoeidheid bij hoge cycli als gevolg van de toegenomen breekenergie vereist voor het voortplanten van scheuren, waarbij het 20 vergrote korrelgrensoppervlak in staat wordt gesteld om de dislocatiebeweging te vertragen. Verder worden eigenschappen zoals slagsterkte verhoogd door afname van de korrelgrootte.On the other hand, by decreasing the grain size properties such as fatigue fatigue at high cycles due to the increased breaking energy required to propagate cracks, the enlarged grain boundary surface is allowed to slow down the dislocation movement. Furthermore, properties such as impact strength are increased by decreasing the grain size.
De korrelgrootteregeling in superlegeringen wordt algemeen als kritisch beschouwd bij de vervaardiging van de 25 meeste turbine-onderdelen. De moeilijkheden worden evenwel volgens routine experimenteel aangepakt door smeden, gieten en poedervormprocessen voor wat betreft korrelgrootte en uniformiteit. In de literatuur wordt getoond, dat verhoogde koolstoftoevoegingen aan nikkellegeringen algemeen helpen 30 bij de korrelgrootteregeling in gesmede produkten.Grain size control in superalloys is generally considered critical in the manufacture of most turbine parts. However, the difficulties are routinely addressed experimentally by forging, casting and powder forming processes in terms of grain size and uniformity. The literature shows that increased carbon additions to nickel alloys generally assist in grain size control in forged products.
Complexe koelschema's en geïsoleerde vormen, ontworpen voor het regelen van koelingsgraden van gietlegeringen,zijn in gebruik voor korrelgrootteregeling. Metallurgische poedercomponentstrukturen zijn algemeen beperkt door de 35 initiële deeltjesgrootte. Een dubbele korrelstruktuur voor 790 8 102Complex cooling schemes and insulated shapes, designed to control cooling alloys of cast alloys, are in use for grain size control. Metallurgical powder component structures are generally limited by the initial particle size. A double grain structure for 790 8 102
JCJC
- 2 -v verbeterde eigenschappen wordt beschreyen in het Amerikaanse octrooischrift 3.741.821, maar vereist een complexe uitrusting, een uitzonderlijk nauwe temperatuurregeling, en twee afzonderlijke warmtebehandelingen. Een mechanisch proces voor het 5 verschaffen van fijne oppervlaktekorrels en grove inwendige korrels wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.505.130. Dit proces vereist een speciale koude oppervlakte-bewerking en een warmtebehandeling voor rekristallisatie.Improved properties are disclosed in U.S. Pat. No. 3,741,821, but require complex equipment, exceptionally narrow temperature control, and two separate heat treatments. A mechanical process for providing fine surface grains and coarse internal grains is described in U.S. Pat. No. 3,505,130. This process requires a special cold surface treatment and a heat treatment for recrystallization.
Een dergelijk koudwerken is onpraktisch voor sommige lege-10 ringen in verband met de gevoeligheid voor scheuren bij koud-bewerken, terwijl verder de resultaten van een dergelijk mechanisch bewerken verloren kunnen gaan aan relaxatie bij turbunebedrijfstemperaturen. Volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.597.286 wordt gebruik gemaakt van uitgegloeide 15 koud-gerolde ijzerkobaltvanadiumlegering, waarbij een gedeeltelijk gerekristalliseerde korrelstruktuur met als balans mechanische eigenschappen bij kamertemperatuur, die vergelijkbaar zijn met magnetische karakteristieken. Een dergelijk rekristallisatieproces is in het algemeen moeilijk 20 bij struktureel hardbare nikkelbasissamenstellingen en kan eveneens resulteren in relaxatie bij hoge bedrijfs-temperaturen.Such cold working is impractical for some empty rings because of the susceptibility to cracking in cold working, while further the results of such mechanical working may be lost to relaxation at turbine operating temperatures. According to U.S. Pat. No. 3,597,286, annealed cold-rolled iron cobalt vanadium alloy utilizes a partially recrystallized grain structure balancing mechanical properties at room temperature comparable to magnetic characteristics. Such a recrystallization process is generally difficult with structurally curable nickel base compositions and can also result in relaxation at high operating temperatures.
Het is bekend, dat borium (tot bepaalde hoeveelheden, waar beginnend smelten optreedt bij bedrijfstemperatuur) 25 de breukbelastingseigenschappen verbetert (zie Amerikaans octrooischrift 4.093.476). Borium is tevens werkzaam als korrelgrensductilisator (zie het eerder genoemde Amerikaans octrooischrift Re28.68l).It is known that boron (to certain amounts, where initial melting occurs at operating temperature) improves the breaking load properties (see US Patent 4,093,476). Boron also acts as a grain boundary reducer (see the aforementioned U.S. Patent Re28,681).
Volgens het Amerikaanse octropischrift 2.763.584 30 wordt gebruik gemaakt van decarbonisatie en deboronisatie van uitwendige oppervlakken van voorwerpen met het doel de thermische schokbestendigheid te verbeteren. Het verhitten in een waterstofatmosfeer biedt problemen en is kostbaar en de verwijdering van koolstof resulteert in een 35 verlies van de korrelgroottebesturing.U.S. Pat. No. 2,763,584 30 employs decarbonization and deboronization of external surfaces of objects for the purpose of improving thermal shock resistance. Heating in a hydrogen atmosphere presents problems and is costly, and the removal of carbon results in a loss of the grain size control.
Volgens de uitvinding wordt nu een werkwijze voor het vóórtbrengen van een samengestelde korrelstruktuur in nikkelsuperlegeringsartikelen verschaft, welke is gekenmerkt door 40 a) het maken van een legering, die uitgedrukt in 790 8 9 02 - 3 - * gew. % 0,01—0,10 koolstof en Q,02-0,08 borium bevat, b) . het vormen van deze legering in een configuratie, die de eindconfiguratie benadert, en c) het blootstellen van ten minste gedeelten van 5 de gevormde legering aan een niet reducerende atmosfeer bij een temperatuur van 980-1380°C gedurende 1-10 uur, waardoor boriumdiffusie vanuit delen van het genoemde voorwerp korrelgroei in de genoemde delen mogelijk maakt en het koolstofgehalte wordt gehandhaafd teneinde een 10 doelmatige bovengrens aan de korrelgroei te geven.According to the invention, there is now provided a method of producing a composite grain structure in nickel superalloy articles, which is characterized by 40 a) making an alloy, which is expressed in 790 8 9 02-3 * wt. % 0.01-0.10 carbon and Q 0.02-0.08 contains boron, b). forming this alloy in a configuration approaching the final configuration, and c) exposing at least portions of the formed alloy to a non-reducing atmosphere at a temperature of 980-1380 ° C for 1-10 hours, causing boron diffusion from parts of said article allows grain growth in said parts and the carbon content is maintained to give an effective upper limit to grain growth.
De grootte van de korrels wordt gevarieerd op een bestuurde wijze (zowel de grootte van de vergrote korrels als de ligging van de vergrote korrels wordt geregeld).The size of the granules is varied in a controlled manner (both the size of the enlarged granules and the location of the enlarged granules is controlled).
De gevormde legering wordt verhit tot een temperatuur 15 van 980-l380°C, hetgeen minder is dan de homogenisatie temperatuur. Diffusie van borium vanuit delen van het voorwerp, die zijn blootgesteld (zonder maskering) aan de atmosfeer maakt op selectieve wijze een korrelgroéi mogelijk in deze blootgestelde gedeelten van het voorwerp.The alloy formed is heated to a temperature of 980-180 ° C, which is less than the homogenization temperature. Diffusion of boron from parts of the object exposed (without masking) to the atmosphere selectively allows grain growth in these exposed areas of the object.
20 De niet reducerende temperatuur zorgt er algemeen voor, dat het koolstofgehalte constant blijft. Zodoende maakt de diffusie van borium vanuit de blootgestelde oppervlakken in de atmosfeer de korrelgroei mogelijk in die gebieden van de legering, maar het koolstofgehalte wordt gehandhaafd 25 teneinde een doelmatige bovengrens aan de korrelgroei te geven.The non-reducing temperature generally ensures that the carbon content remains constant. Thus, the diffusion of boron from the exposed surfaces into the atmosphere allows for grain growth in those areas of the alloy, but the carbon content is maintained to provide an effective upper limit on grain growth.
Bij voorkeur worden niet gemaskeerde doorgangen aangebracht in het inwendige van het voorwerp en worden de buitenoppervlakken van het voorwerp gemaskeerd. Hierdoor 30 wordt bereikt, dat er slechts korrelgroei optreedt in het inwendige van het voorwerp aangrenzend aan de doorgangen en aldus kan een samengestelde struktuur worden verkregen met grotere korrels in het inwendige en kleinere korrels aan het uitwendige van het voorwerp.Preferably, unmasked passages are provided in the interior of the article and the outer surfaces of the article are masked. Hereby it is achieved that only grain growth occurs in the interior of the object adjacent the passages and thus a composite structure can be obtained with larger grains in the interior and smaller grains on the exterior of the object.
35 Indien het koolstofgehalte van een nikkelsuperlegering wordt gereduceerd zonder dat het koolstof wordt vervangen door borium, zal als gevolg korrelvergroving optreden gedurende de oplossingswarmtebehandeling. Indien borium wordt gesubstitueerd voor het koolstof, zal evenwel een 40 fijne korrelstruktuur gehandhaafd blijven. Blijkbaar zorgt 790 89 02 - 4 - J? de korrelgrensvastlegging door koolstof voor een korrel-groottebesturing gedurende de oplossingswarmtebehandeling, maar deze besturing kan eveneens worden gegeven door borium. Het borium kan echter gedurende de oplossingswarmtebehande-5 ling diffunderen, hetgeen resulteert in deboronisatie van blootgestelde metaaloppervlakken. Door het koolstofniveau te handhaven en door te regelen, welke gebieden worden blootgesteld, kan een bestuurde korrelgroei in selectieve gebieden worden verkregen.If the carbon content of a nickel superalloy is reduced without the carbon being replaced by boron, then grain coarsening will occur during the solution heat treatment. However, if boron is substituted for the carbon, a fine grain structure will be maintained. Apparently 790 89 02 - 4 - J? the grain boundary fixation by carbon for a grain size control during the solution heat treatment, but this control can also be provided by boron. However, the boron can diffuse during solution heat treatment, resulting in deboronization of exposed metal surfaces. By maintaining the carbon level and controlling which areas are exposed, controlled grain growth in selective areas can be achieved.
10 De bruikbaarheid van een dergelijk systeem kan worden ervaren bij roterende turbinebladen. Er zijn uitgebreide pogingen gedaan om de breuksterkte van dergelijke onderdelen te verhogen.The utility of such a system can be experienced with rotary turbine blades. Extensive efforts have been made to increase the breaking strength of such parts.
Bij roterende turbinebladen zou een verhoogde korrel-15 grootte normaliter de kruipbreuksterkte verhogen, maar indien alle korrels zijn toegenomen in grootte, zou dit resulteren in een verminderde vermoeidheidsbestendigheid. Daarom zijn bij dergelijke effektief homogeen gemaakte korrelgroottes de eigenschappen als gangbaar compromis 20 genomen. Met de bestuurde deboronisatie volgens de uitvinding is het evenwel mogelijk turbinebladen te vervaardigen, welke grote inwendige korrels bezitten met het oog op kruipsterkte en een fijne oppervlaktekorrelstruktuur met het oog op een maximale bestëndigheid tegen inzettende 25 vermoeidheid bij hoge toerentallen.With rotating turbine blades, an increased grain size would normally increase creep rupture strength, but if all grains had increased in size it would result in reduced fatigue resistance. For this reason, the properties have been taken as a common compromise in such effectively homogenized grain sizes. However, with the controlled deboronization according to the invention it is possible to produce turbine blades which have large internal grains in view of creep strength and a fine surface grain structure in view of maximum resistance to deploying fatigue at high speeds.
Er werd een speciale legering geprepareerd gebruikmakende van een versie van de Udimet-710 samenstelling, algemeen beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.667.938, zodanig gemodificeerd, dat deze een laag kool-30 stofgehalte (0,024 % ten opzichte van het normale 0,08 %) en een hoger boriumgehalte (0,05 % ten opzichte van het normale 0,01 %) bezat. Na smeden was de korrelstruktuur uitzonderlijk fijn en uniform. Na oplossingswarmtebehandeling (1168,3°C gedurende 4 uur in lucht) groeiden de korrels, 35 blootgesteld aan de ovenatmosfeer merkbaar in vergelijking met de niet blootgestelde korrelstruktuur, hetgeen een samengestelde struktuur opleverde met een uitzonderlijk uniforme band van vergrote korrels, zowel van uniforme banddikte als uniforme korrelgrootte.A special alloy was prepared using a version of the Udimet-710 composition, commonly described in U.S. Pat. No. 3,667,938, modified to have a low carbon content (0.024% from normal 0.08% ) and had a higher boron content (0.05% from the normal 0.01%). After forging, the grain structure was exceptionally fine and uniform. After solution heat treatment (1168.3 ° C for 4 hours in air), the grains exposed to the oven atmosphere grew noticeably compared to the unexposed grain structure, yielding a composite structure with an exceptionally uniform band of enlarged grains, both of uniform band thickness as a uniform grain size.
40 Zoals eerder opgemerkt dient een optimaal turbineblad- 790 8 9 02 - 5 - ^ ontwerp grote inwendige korrels te hebben en fijne uitwendige korrels. Dit kan worden verkregen door koeldoorgangen aan te brengen (koeldoorgangen worden algemeen gebruikt in turbinebladen) voorafgaand aan de oplossingswarmtebehandeling, 5 en de uitwendige oppervlakken te bekleden met oxyde- of glasbekledingen teneinde algemeen diffusie van borium vanuit de uitwendige oppervlakken te beletten. Zodoende worden gedurende de oplossingswarmtebehandeling de koeldoorgangen blootgesteld aan de ovenomgeving, terwijl de uitwendige 10 oppervlakken zijn gemaskeerd. Dit proces geeft een struktuur met fijne, tegen vermoeidheid bestendige korrels aan de uitwendige oppervlakken en andere gebieden, afgelegen van de koeldoorgangen, samen met vergrote kruipbestendige korrels in gebieden aangrenzend aan de koeldoorgangen.As noted previously, an optimal turbine blade design should have large internal grains and fine external grains. This can be achieved by providing cooling passages (cooling passages are commonly used in turbine blades) prior to solution heat treatment, and coating the exterior surfaces with oxide or glass coatings to generally prevent diffusion of boron from the exterior surfaces. Thus, during the solution heat treatment, the cooling passages are exposed to the oven environment, while the exterior surfaces are masked. This process provides fine fatigue resistant grain structure to the exterior surfaces and other areas remote from the cooling passages along with enlarged creep resistant granules in areas adjacent to the cooling passages.
15 Deze zelfde struktuur met grote inwendige korrels en fijne uitwendige korrels kan alternatief worden verkregen zonder oxyde- of glasbekledingen door een te groot smeedstuk te vervaardigen met koeldoorgangen, dit aan de warmtebehandeling te onderwerpen, en vervolgens het opper-20 vlak te bewerken. Op deze wijze worden grote korrels gevormd zowel in gebieden aangrenzend aan de koeldoorgangen, alsook op het uitwendige oppervlak gedurende de oplossingswarmtebehandeling, maar de grote korrels aan de uitwendige oppervlakken worden verwijderd gedurende het machinaal slijpen 25 voor het verschaffen van een fijnkorrelig uitwendig oppervlak.This same structure with large internal grains and fine external grains can alternatively be obtained without oxide or glass coatings by manufacturing an oversized forging with cooling passages, subjecting it to heat treatment, and then machining the surface. In this way, large grains are formed both in areas adjacent to the cooling passages, as well as on the outer surface during the solution heat treatment, but the large grains on the outer surfaces are removed during the machine grinding to provide a fine-grained outer surface.
Deze samengestelde korrelstruktuur-technologie is niet beperkt tot gesmede strukturen, maar kan ook worden uitgebreid tot andere strukturen, zoals giet- of poeder-30 metallurgie en heetpers-strukturen. Giet- of poederprodukten kunnen additioneel warm bewerken vereisen teneinde de opgeslagen spanningsenergie voor rekristallisatie en groei te verhogen, en daarom kan het geschikt zijn om poederen gietstrukturen te gebruiken als smeedstukvoorvormen.This composite grain structure technology is not limited to forged structures, but can also be extended to other structures, such as cast or powder metallurgy and hot press structures. Casting or powder products may require additional hot working to increase the stored stress energy for recrystallization and growth, and therefore it may be suitable to use powder casting structures as forging preforms.
35 Warmtebehandeling in een niet-reducerende atmosfeer zorgt voor deboronisatie zonder decarburisatie en zorgt zodoende voor regeling van de mate van korrelgroei alsook de locatie van korrelgroei bij deze types van strukturen.35 Heat treatment in a non-reducing atmosphere ensures deboronization without decarburization and thus controls the degree of grain growth as well as the location of grain growth in these types of structures.
Er zij opgemerkt, dat er geen significante verdere 40 deboronisatie (na de oplossingswarmtebehandeling) zal 790 8 9 02 <*> 3? -^6- optreden gedurende het gebruik (bijv. gedurende het bedrijf van de turbine)., aangezien de maximale gebruiks-temperaturen niet voldoende hoog zijn voor significante boriumdiffusie. Hoewel een verscheidenheid van samen-5 stellingen kan worden gebruikt, kan de uitvinding op bijzonder geschikte wijze in toepassing worden gebracht door een bekende legering te modificeren door borium (in ongeveer een gelijk atoompercentage) te substituéren voor een gedeelte van de koolstof in de commercieel 10 verkrijgbare samenstelling. Bij voorkeur wordt tussen de 25 en 75 atoompercent van het koolstof in de bekende samenstelling vervangen door borium.It should be noted that there will be no significant further 40 deboronization (after the solution heat treatment) 790 8 9 02 <*> 3? - ^ 6- occur during use (eg during turbine operation), since maximum use temperatures are not high enough for significant boron diffusion. Although a variety of compositions can be used, the invention can be particularly suitably practiced by modifying a known alloy by substituting boron (in about an equal atomic percentage) for a portion of the carbon in the commercial available composition. Preferably, between 25 and 75 atomic percent of the carbon in the known composition is replaced by boron.
Algemeen wordt de oplossingswarmtebehandeling uitgevoerd bij een temperatuur tussen 1148°C en. 1372°C, waarbij 15 de legering op deze temperatuur wordt gehouden gedurende 2-4 uur. De atmosfeer gedurende de behandeling kan of inert zijn (bijv. argon) of oxyderend (bijv. lucht).Generally, the solution heat treatment is carried out at a temperature between 1148 ° C and. 1372 ° C, the alloy being held at this temperature for 2-4 hours. The atmosphere during the treatment can be either inert (e.g. argon) or oxidizing (e.g. air).
Aldus valt het in te zien, dat de korrelgroottebesturing door een deboronisatieproces van koolstof, nikkelbasis-20 superlegering kan worden gebruikt voor het voortbrengen van een samengestelde korrelstruktuur met vergrote korrel-strukturen van gecontroleerde maximum-grootte in specifieke gebieden voor het verkrijgen van merkbaar verbeterde kruipbreuklevensduur voor voorwerpen en tegelijk fijn-25 korrelige gebieden, die bestand zijn tegen vermoeidheid bij hoge cycli. Dit wordt bereikt door een enkele warmte-behandelingprocedure, en deze procedure is toe te passen bij smeed-, giet-, of poeder-metallurgische warmtebehande-lingscycli.Thus, it can be appreciated that the grain size control through a carbon, nickel base-20 superalloy deboronization process can be used to produce a composite grain structure with enlarged grain sizes of controlled maximum size in specific regions to obtain noticeably improved creep rupture life. for objects and at the same time fine-25 grained areas, resistant to fatigue at high cycles. This is accomplished by a single heat treatment procedure, and this procedure is applicable to forging, casting, or powder metallurgical heat treatment cycles.
30 Het zal duidelijk zijn, dat er variaties mogelijk zijn ten opzichte van het bovenbeschrevene, zonder dat daardoor het inventieve concept van de uitvinding wordt verlaten. De uitvinding dient derhalve niet te worden opgevat als te zijn beperkt tot de speciale beschrijvingsvormen, 35 die slechts bedoeld zijn als voorbeeld en niet als beperking.It will be clear that variations are possible with respect to the above described, without thereby leaving the inventive concept of the invention. The invention should therefore not be construed as being limited to the special description forms, which are intended only as an example and not as limitation.
- conclusies - 790 89 02- conclusions - 790 89 02
Claims (4)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US97004778A | 1978-12-15 | 1978-12-15 | |
| US97004778 | 1978-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL7908902A true NL7908902A (en) | 1980-06-17 |
Family
ID=25516358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL7908902A NL7908902A (en) | 1978-12-15 | 1979-12-11 | METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE GRAIN STRUCTURE IN ARTICLES OF NICKEL SUPER ALLOYS. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5582757A (en) |
| BE (1) | BE880645A (en) |
| CA (1) | CA1133366A (en) |
| CH (1) | CH648866A5 (en) |
| DE (1) | DE2949673A1 (en) |
| FR (1) | FR2444086A1 (en) |
| GB (1) | GB2043116A (en) |
| IT (1) | IT1126062B (en) |
| NL (1) | NL7908902A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0196447B1 (en) * | 1985-03-15 | 1989-08-09 | BBC Brown Boveri AG | Process for enhancing the oxidation and corrosion resistance of a component made from a dispersion-hardened superalloy by means of a surface treatment |
| EP0214080A3 (en) * | 1985-08-16 | 1987-11-25 | United Technologies Corporation | Reduction of twinning in directional recrystallization of nickel base superalloys |
| JP6685800B2 (en) | 2016-03-31 | 2020-04-22 | 三菱重工業株式会社 | Turbine blade design method, turbine blade manufacturing method, and turbine blade |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1127157A (en) * | 1966-06-13 | 1968-09-11 | Orenda Ltd | Method for improving the fatigue resistance of turbine blades |
| FR1528328A (en) * | 1966-06-21 | 1968-06-07 | Int Nickel Ltd | Refining of metal grain |
| US3597286A (en) * | 1968-02-23 | 1971-08-03 | Westinghouse Electric Corp | Method of treating a high strength high ductility iron-cobalt alloy |
| US3741821A (en) * | 1971-05-10 | 1973-06-26 | United Aircraft Corp | Processing for integral gas turbine disc/blade component |
| US4078951A (en) * | 1976-03-31 | 1978-03-14 | University Patents, Inc. | Method of improving fatigue life of cast nickel based superalloys and composition |
| US4093476A (en) * | 1976-12-22 | 1978-06-06 | Special Metals Corporation | Nickel base alloy |
-
1979
- 1979-12-04 CA CA341,220A patent/CA1133366A/en not_active Expired
- 1979-12-04 GB GB7941819A patent/GB2043116A/en not_active Withdrawn
- 1979-12-11 NL NL7908902A patent/NL7908902A/en not_active Application Discontinuation
- 1979-12-11 DE DE19792949673 patent/DE2949673A1/en active Granted
- 1979-12-14 JP JP16170579A patent/JPS5582757A/en active Granted
- 1979-12-14 IT IT41681/79A patent/IT1126062B/en active
- 1979-12-14 BE BE0/198587A patent/BE880645A/en not_active IP Right Cessation
- 1979-12-14 FR FR7930742A patent/FR2444086A1/en not_active Withdrawn
- 1979-12-14 CH CH11125/79A patent/CH648866A5/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE880645A (en) | 1980-06-16 |
| FR2444086A1 (en) | 1980-07-11 |
| DE2949673C2 (en) | 1989-06-22 |
| IT7941681A0 (en) | 1979-12-14 |
| JPS6344816B2 (en) | 1988-09-07 |
| GB2043116A (en) | 1980-10-01 |
| IT1126062B (en) | 1986-05-14 |
| CH648866A5 (en) | 1985-04-15 |
| DE2949673A1 (en) | 1980-06-26 |
| JPS5582757A (en) | 1980-06-21 |
| CA1133366A (en) | 1982-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4482398A (en) | Method for refining microstructures of cast titanium articles | |
| US5624505A (en) | Titanium matrix composites | |
| US3746581A (en) | Zone annealing in dispersion strengthened materials | |
| JPH0457417B2 (en) | ||
| US3901743A (en) | Processing for the high strength alpha-beta titanium alloys | |
| US4624716A (en) | Method of treating a nickel base alloy | |
| GB2152076A (en) | Improved forgeability in nickel base superalloys | |
| US5312497A (en) | Method of making superalloy turbine disks having graded coarse and fine grains | |
| JP2012517524A (en) | Method for manufacturing parts made from nickel-based superalloys and corresponding parts | |
| US3642543A (en) | Thermomechanical strengthening of the superalloys | |
| US5571345A (en) | Thermomechanical processing method for achieving coarse grains in a superalloy article | |
| US2873187A (en) | Austenitic alloys | |
| GB2212432A (en) | Method for improving fracture toughness of high strength titanium alloy | |
| EP3290536B1 (en) | Grain refinement in superalloys using laves phase precipitation | |
| US3015558A (en) | Nickel-chromium-aluminum heat resisting alloy | |
| CN104480347B (en) | A kind of TiAl-base alloy and its Technology for Heating Processing | |
| US3748194A (en) | Processing for the high strength alpha beta titanium alloys | |
| US2519406A (en) | Wrought alloy | |
| Kamyshnykova et al. | Microstructure and mechanical properties of Ti–45Al–2W–xC alloys | |
| US5447580A (en) | Rapid heat treatment of nonferrous metals and alloys to obtain graded microstructures | |
| NL7908902A (en) | METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE GRAIN STRUCTURE IN ARTICLES OF NICKEL SUPER ALLOYS. | |
| US4401480A (en) | Method of selective grain growth in nickel-base superalloys by controlled boron diffusion | |
| JPH06212378A (en) | Treatment of beta type titanium alloy hot formed product | |
| CN112708788A (en) | Method for improving plasticity of K403 alloy, die material and product | |
| He et al. | Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of laser-deposited Ti65 near-alpha titanium alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| BV | The patent application has lapsed |