NO141053B

NO141053B - PROCEDURE FOR DENSIFICATION AND HOMOGENIZATION OF A CASTED OBJECT OF A NICKEL-BASED SUPER ALLOY

Info

Publication number: NO141053B
Application number: NO752166A
Authority: NO
Inventors: Gerald Edward Wasielewski
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1974-06-19
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1979-09-24
Also published as: NL7507195A; NO141053C; GB1510824A; FR2275565A1; JPS5114131A; NO752166L; IT1038832B

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å forbedre støpte metallgjenstander, og nærmere bestemt en fremgangsmåte for å fortette og homogenisere støpte gjenstander, som turbinskovler, støpestykker for turbinstatorer og andre støpestykker med store innvendige defekter, under anvendelse av isostatisk trykk ved høye temperaturer. Oppfinnelsen angår nærmere bestemt fortetning og homogenisering av støpestykker av legeringer på basis av nikkel. The invention relates to a method for improving cast metal objects, and more specifically a method for densifying and homogenizing cast objects, such as turbine blades, castings for turbine stators and other castings with large internal defects, using isostatic pressure at high temperatures. The invention relates more specifically to densification and homogenization of castings of nickel-based alloys.

Bruk av isostatisk varmpressing, dvs. påføring av det samme trykk på hver side av en gjenstand med høy temperatur, er kjent. Fremgangsmåten er blitt anvendt for fremstilling av høytette laminerte gjenstander. Isostatisk varmpressing (IVP) utføres vanligvis ved at på forhånd formede materialer, som partikkelformige eller faste materialer, legeringer, keramiske materialer eller lag av materialer, fylles i en trykkbeholder, som en autoklav eller et annet høytrykksapparat, hvorefter materialene utsettes for et høyt, jevnt påført trykk ved forhøyet temperatur for å forene og binde sammen de partikkelformige materialer. Ved en av de kjente fremgangsmåter anvendes en inert gass som trykk-overføringsmiddel. Arbeidsbetingelsene ved isostatisk varmpressing ved anvendelse av en inert gass har omfattet et trykk på The use of isostatic hot pressing, i.e. applying the same pressure to each side of an object at a high temperature, is known. The method has been used for the production of high-density laminated objects. Isostatic hot pressing (IVP) is typically performed by filling preformed materials, such as particulate or solid materials, alloys, ceramics, or layers of materials, into a pressure vessel, such as an autoclave or other high-pressure device, and then subjecting the materials to a high, uniform applied pressure at elevated temperature to unite and bind together the particulate materials. In one of the known methods, an inert gas is used as a pressure transfer agent. The working conditions for isostatic hot pressing using an inert gas have included a pressure of

fra et par atmosfærer til 3000 atmosfærer eller derover og en temperatur på fra værelsetemperatur til 2000°C. from a few atmospheres to 3000 atmospheres or more and a temperature of from room temperature to 2000°C.

Isostatisk varmpressing er også blitt anvendt for å for- Isostatic hot pressing has also been used to produce

bedre legeringsstøpestykkers mekaniske egenskaper. Således er aluminiumlegeringsstøpestykker blitt behandlet for å få en forbedret utmattingsfasthet ved å underkaste støpestykkene et-konstant isostatisk trykk på ca. 210 kp/cm<2> og en temperatur på 315-538°C. Metallstøpestykker er også blitt forbedret ved anvendelse av isostatisk varmpressing for å fjerne innvendig mikroporøsitet, better mechanical properties of alloy castings. Thus, aluminum alloy castings have been treated to obtain an improved fatigue strength by subjecting the castings to a constant isostatic pressure of approx. 210 kp/cm<2> and a temperature of 315-538°C. Metal castings have also been improved by using isostatic hot pressing to remove internal microporosity,

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at ved anvendelse av isostatisk varmpressing kan støpestykker fortettes og homogeniseres uten de utilstrekkeligheter som de kjente fremgangsmåter har vært beheftet med. Det oppnås nærmere bestemt ved hjelp av oppfinnelsen en homogenisering slik at de ovennevnte områder med varierende kjemisk sammensetning og hardhet helt eller delvis unngås. Dessuten overvinnes den innvendige porøsitet som ut-vikles, ved hjelp av den foreliggende fortetningsmetode. Ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte kan, i motsetning til kjente fremgangsmåter som bare formådde å fjerne mikroporer, According to the invention, it has been shown that by using isostatic hot pressing, castings can be densified and homogenized without the inadequacies that the known methods have been plagued with. More specifically, with the help of the invention, a homogenization is achieved so that the above-mentioned areas with varying chemical composition and hardness are completely or partially avoided. Moreover, the internal porosity that develops is overcome by means of the present densification method. With the help of the present method, in contrast to known methods which only managed to remove micropores,

store sprekker, riss og hulrom, f.eks. makroporer, fjernes. large cracks, cracks and voids, e.g. macropores, are removed.

Det har i forbindelse med homogeniseringen vist seg at In connection with the homogenisation, it has been shown that

ved de arbeidstemperaturer som anvendes ifølge oppfinnelsen opp-løses de tilstedeværende eutektiske ^"'-noduler og homogeniseres ved en temperatur som er høyere enn temperaturen for det normale (dvs. ved atmosfæretrykk) begynnende smeltepunkt at the working temperatures used according to the invention, the present eutectic ^"' nodules are dissolved and homogenized at a temperature that is higher than the temperature for the normal (i.e. at atmospheric pressure) starting melting point

for legeringsgjenstanden, hvorved oppnås homogenisering av en legeringsgjenstand som normalt ikke ville bli homogenisert ved en slik temperatur uten at det fant sted en begynnende smelting. for the alloy object, whereby homogenization of an alloy object is achieved which would not normally be homogenized at such a temperature without an incipient melting taking place.

Arbeidstemperaturen opprettholdes over smeltepunktet for den fase som har et lavt smeltepunkt i forhold til det gjennom-snittlige smeltepunkt for den støpte gjenstand, f.eks. det begynnende smeltepunkt for den støpte gjenstand ved atmosfæretrykk. Trykket velges slik at det er høyere enn den konvensjonelle flytegrense for gjenstanden ved den anvendte temperatur. Ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte er det blitt oppnådd støpestykker med bedre og jevnere egenskaper og en øket sluttemperatur for The working temperature is maintained above the melting point of the phase which has a low melting point in relation to the average melting point of the cast object, e.g. the initial melting point of the cast object at atmospheric pressure. The pressure is chosen so that it is higher than the conventional yield strength of the object at the temperature used. With the help of the present method, castings with better and more uniform properties and an increased final temperature for

begynnende smelting. incipient melting.

Behandling av støpestykker, som turbinskovler og andre støpe-stykker, ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte har også ført til bare ubetydelige dimensjonsforandringer, forvridninger og overflateangrep, slik at det er mulig å anvende den foreliggende fremgangsmåte for fullstendig maskinbehandlede støpestykker uten at det derefter er nødvendig ytterligere å maskinbehandle støpe-stykkene. Treatment of castings, such as turbine blades and other castings, by means of the present method has also resulted in only negligible dimensional changes, distortions and surface attack, so that it is possible to apply the present method to fully machined castings without the need further to machine the castings.

Da den foreliggende forbedrede isostatiske høytrykksbe-handling gjør det mulig fullstendig å rette opp store innvendige defekter i maskinbehandlede støpestykker, kan dessuten den foreliggende forbedrede isostatiske høytrykksprosess (herefter også betegnet som iHT-prosess) anvendes i tilknytning til en forandring av støpeprosessen for meget vanskelige støpestykker, som turbinskovler. Det er således ved påfølgende behandling med den foreliggende fremgangsmåte mulig ved støpingen av turbinskovler å unngå å måtte plassere støpeløp på luftbladseksjonene for turbinskovler, hvorved unngås påkjenninger som skyldes at disse støpeløp er tilstede, og defekter som oppstår når de fjernes. As the present improved isostatic high-pressure treatment makes it possible to completely correct large internal defects in machine-treated castings, the present improved isostatic high-pressure process (hereafter also referred to as the iHT process) can also be used in connection with a change of the casting process for very difficult castings , such as turbine blades. It is thus possible, by subsequent processing with the present method, during the casting of turbine blades to avoid having to place casting runs on the air blade sections for turbine blades, thereby avoiding stresses caused by the presence of these casting runs, and defects that occur when they are removed.

En fremgangsmåte ved fremstilling av turbinskovler på denne måte er krevet i patentsøknad nr. 771874 avdelt herfra. A method for manufacturing turbine blades in this way is claimed in patent application no. 771874 divided from here.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte for å fortette og homogenisere metallstøpestykker for derved å fjerne innvendig por^Ri t-e.t, spesielt makrooorøsitet, oa for å forbedre støpestykkenes mekaniske egenskaper uten på annen måte uheldig å påvirke støpestykkene. The aim of the invention is to provide a method for densifying and homogenizing metal castings in order to thereby remove internal porosity, especially macro porosity, among other things to improve the castings' mechanical properties without adversely affecting the castings in any other way.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved fortetning og homogenisering av en støpt gjenstand av en nikkelbasert superlegering som omfatter noduler av i det minste én fase med lavt smeltepunkt i forhold til gjenstandens samlede smeltepunkt, og makroporer, makrosprekker og andre store hulrom med en dimensjon på over 3 mm, og som dessuten har minst én overflate som ikke er beregnet for eller tilpasset til å bli maskinbehandlet for fra overflaten å fjerne materiale som befinner seg nær overflaten, hvor gjenstanden anbringes i et reaksjonskammer i en nominelt inert gassatmosfære, gasstrykket økes i reaksjonskammeret slik at støpe-stykket utsettes for et isostatisk trykk av 35-2109 - kp/cm 2 samtidig som støpestykkets temperatur økes til 1148-1288°C, og det økede trykk og den økede temperatur opprettholdes i 1-10 timer og er tilstrekkelige til å overskride støpestykkets flytegrense og forårsake at de omfattede noduler oppløses uten smelting og at makroporene, makrosprekkene og de andre hulrom stenges, hvorved støpestykket homogeniseres og fortettes uten vesentlig forandring av dets form eller dimensjon, og fremgangsmåten er særpreget ved at gjenstanden før den anbringes i reaksjonskammeret, omsluttes i en omhylling av av et fleksibelt metallark som inneholder en inert gass, for å beskytte gjenstanden mot angrep av varme, forurensningsholdige gasser, og hvor det omhyllede rom innenfor det fleksible dekkark spyles med en inert gass av høy renhet og arket krympes slik at det beholdes en rest av gassen innenfor dette. The invention thus relates to a method for densifying and homogenizing a cast object of a nickel-based superalloy which comprises nodules of at least one phase with a low melting point in relation to the object's overall melting point, and macropores, macrocracks and other large voids with a dimension of over 3 mm, and which also has at least one surface that is not intended for or adapted to be machined to remove from the surface material located near the surface, where the object is placed in a reaction chamber in a nominally inert gas atmosphere, the gas pressure is increased in the reaction chamber so that the casting is exposed to an isostatic pressure of 35-2109 - kp/cm 2 at the same time as the casting's temperature is increased to 1148-1288°C, and the increased pressure and the increased temperature are maintained for 1-10 hours and are sufficient to exceed the casting's yield strength and cause the included nodules to dissolve without melting and that the macropores, macrocracks and the other cavity is closed, whereby the casting is homogenized and densified without significant changes in its shape or dimensions, and the method is characterized by the fact that, before it is placed in the reaction chamber, the object is enclosed in an envelope of a flexible metal sheet containing an inert gas, in order to protect the object from attack by hot, contaminant-containing gases, and where the enveloped space within the flexible cover sheet is flushed with an inert gas of high purity and the sheet is shrunk so that a residue of the gas is retained within it.

Ved den foreliggende fremgangsmåte anbringes således det støpestykke som skal behandles, i et isostatisk fluidumpresse-apparat, som en autoklav, og utsettes for forhøyet trykk og temperatur og holdes under disse betingelser i en på forhånd bestemt tid. Temperaturen ligger over den temperatur ved hvilken en smelting av legeringsgjenstanden normalt ville ha funnet sted ved atmosfæretrykk. Trykket er høyere enn legeringens flytegrense ved den anvendte temperat ur under prosessen og hever det begynnende smeltepunkt for støpestykket ved hjelp av en forbedret diffusjon. Støpestykkenes overflate beskyttes ved å pakke støpestykkene i en beskyttende omhylling, som en konvolutt eller "pose", av et fleksibelt ark som fylles med inert gass for å nedsette til et minimum angrep på støpestykkets overflate på grunn av en aggressiv omgivelse i den for utførelse av fremgangsmåten anvendte reaksjonsbeholder. For ytterligere å beskytte støpestykkets overflate krympes omhyllingen rundt støpestykket eller en del derav, og en atmosfære av rent argon eller en annen inert gass ledes inn gjennom en liten åpning i omhyllingen eller posen for å spyle disse innvendig slik at det blir tilbake en rest av ren gass som ytterligere beskytter støpestykket mot gassen i reaksjonsbeholderen. In the present method, the casting to be treated is thus placed in an isostatic fluid press apparatus, such as an autoclave, and exposed to elevated pressure and temperature and kept under these conditions for a predetermined time. The temperature is above the temperature at which melting of the alloy article would normally have taken place at atmospheric pressure. The pressure is higher than the yield strength of the alloy at the temperature used during the process and raises the initial melting point of the casting by means of improved diffusion. The surface of the castings is protected by wrapping the castings in a protective envelope, such as an envelope or "bag", of a flexible sheet which is filled with inert gas to minimize attack on the surface of the casting due to an aggressive environment in it for the performance of reaction vessel used in the procedure. To further protect the surface of the casting, the casing is crimped around the casting or part of it, and an atmosphere of pure argon or another inert gas is introduced through a small opening in the casing or bag to flush them inside so that a residue of clean gas which further protects the casting against the gas in the reaction vessel.

Ved anvendelse av den foreliggende IHT-prosess har det vært mulig å fortette og homogenisere turbinskovler med en dimensjon på 2,5 x 10,0 x 58,0 cm og støpte råemner, f.eks. med en dimensjon på 2,5 x 10,0 x 12,5 cm fremstilt fra på nikkel baserte legeringer, som de legeringer som i den nedenstående tabell I er betegnet soiff IN-738, IN-792 og René-77 og som har de i tabell I angitte sammen-setninger . By applying the present IHT process, it has been possible to densify and homogenize turbine blades with a dimension of 2.5 x 10.0 x 58.0 cm and cast blanks, e.g. with a dimension of 2.5 x 10.0 x 12.5 cm made from nickel-based alloys, such as those alloys designated in Table I below as soiff IN-738, IN-792 and René-77 and which have the compositions indicated in Table I.

Den foreliggende fremgangsmåte er generelt anvendbar for ut-skillings- og carbidherdede legeringer på basis av nikkel. The present method is generally applicable to precipitation and carbide-hardened alloys based on nickel.

En gruppe legeringer på nikkelbasis som kan be- A group of nickel-based alloys that can be

handles ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte, har f.eks. den følgende sammensetning: is handled using the present method, has e.g. the following composition:

Zr . B C Sjeldne jordarter Zr. B C Rare earths

0-0,2 0-0,1 0,05-0,20 0-1 0-0.2 0-0.1 0.05-0.20 0-1

Støpestykker fremstilt fra den generelle gruppe med legeringer som det er henvist til ovenfor, har minst én fase med lavt smeltepunkt i forhold til det generelle smeltepunkt for støpe-stykket. Dette innebærer at slike faser er særpreget ved at de begynner å smelte ved en lavere temperatur enn den temperatur ved hvilken størsteparten av selve legeringsgjenstanden begynner å smelte. Det laveste av et slikt "smeltepunkt" betegnes generelt som "det begynnende smeltepunkt" for legeringsgjenstanden og er vanligvis angitt for atmosfæretrykk. Castings made from the general group of alloys referred to above have at least one phase with a low melting point relative to the general melting point of the casting. This means that such phases are characterized by the fact that they begin to melt at a lower temperature than the temperature at which the majority of the alloy object itself begins to melt. The lowest of such a "melting point" is generally referred to as the "initial melting point" of the alloy article and is usually indicated for atmospheric pressure.

Det særpregede ved den foreliggende fremgangsmåte er at den eutektiske Jf - Jf* -fase som normalt er tilstede i legeringens på nikkelbasis, oppløses slik at det fås en jevn homogen struktur. Dette resultat erholdes ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte ved å anvende temperaturer som er høyere enn det begynnende smeltepunkt for legeringsgjenstanden ved atmosfæretrykk. I legeringene på nikkelbasis vil ved de høyere arbeidstrykk og ;-temperaturer som anvendes, dvs. 1148-1288°C, fortrinnsvis 1190-1260°C,de .eutektiske Jf- Jf1 -noduler som vanligvis er tilstede i f.eks. IN 738 (ca. 5-10 volum% avhengig av støpestykkets størrelse og økende med økende størrelse) oppløses og homogeniseres. Dette er et særtrekk ved den foreliggende fremgangsmåte da disse eutektiske Jf- ^'-noduler vanligvis ville hatt et smeltepunkt på ;1148-1177°C i fravær av et utøvet trykk. Ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte kan således en legering homogeniseres ;som normalt ikke hadde kunnet homogeniseres uten begynnende smelting. Dette skyldes det høye påførte trykk (35-2109 kp/cm 2) som forårsaker en redistribusjon av elementer på grunn av diffusjon uten å ef ter late hulrom. ^T'-fasen i disse legeringer er vanligvis en uønsket strukturdel fordi (1) den representerer en strukturdel med lavere smeltepunkt i støpestykket og kan gå over til væske-form slik at det i støpestykket fås rødskjørhet eller hulrom ved fornyet størkning, (2) den utgjør en sprø fase ved lave temperaturer slik at sprekkdannelse kan oppstå i denne under utmatting, ;og (3) den binder meget aluminium og titan i et lokalt område og hindrer at disse utskilles som en findelt ^"-utskilling og ned-setter legeringens samlede fasthet. Oppløsningen av disse eutektiske Y~ } f% -noduler gir derfor mulighet for å forbedre legeringenes egenskaper og deres oppførsel under anvendelse utover det som kunne ventes ut ifra en vurdering av lukkingen av porene alene. ;Før den foreliggende IHT-prosess utføres, dekkes overflaten ;av et støpestykke, som overflaten av en turbinskovl, med et beskyttende materiale. Dette gjøres for å unngå en maskinbehandling efter behandlingen ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte. Grunnen til at overflaten dekkes under IHT-prosessen, skyldes de meget aggressive betingelser som støpestykkets overflate utsettes for på grunn av gassatmosfæren under høyt trykk, som vil bli normere beskrevet nedenfor. ;Støpestykket beskyttes således mot de aggressive omgivelser som foreligger i reaksjonsbeholderen for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte, ved å dekke støpestykket med en trykkgjennomtrengbar omhyIling eller "pose" av et fleksibelt ildfast metallark. Bruk av metallposer etc. fører ikke til en reaksjon med støpestykkets overflate, og det fås en pålitelig overflateisolasjon. Som eksempel kan det nevnes at omhyllinger eller poser av rustfritt stål som omgir hele eller en del av støpestykket, eller en tantalfolie som på lignende måte omslutter hele eller en del av støpestykket, kan anvendes for effektivt å beskytte støpestykket mot den korroderende omgivende atmosfære. ;Formålet med den beskyttende tildekking av støpestykket under den foreliggende IHT-prosess er å redusere oxydasjonsomfanget på støpestykkets overflater og spesielt å redusere oxydasjonsomfanget for slike til kritiske dimensjoner maskinbehandlede overflater som turbinskovlers luftbladoverflater. Dette er spesielt viktig ved anvendelse av pressetemperaturer på over 1148°C. Om-givelsene under pressingen utgjøres vanligvis av helium eller 'argon, og disse gasser inneholder som regel en tilstrekkelig mengde forurensninger, §om oxygen eller nitrogen, som når de kon-sentreres på grunn av det forhøyede trykk som anvendes under den ;foreliggende IHT-prosess, kan føre til et betydelig overflateangrep og til interne reaksjonsprodukter. Det vanligvis lave partialtrykk for oxygen og nitrogen forårsaker i virkeligheten et selektivt angrep på de mest reaktive bestanddeler av legeringen, dvs. aluminium, titan og krom. Dette angrep gir seg til kjenne i form av et hvitt overflatepulver som utgjøres av AlN, en nåle-formig fase med gylden farve i_støpestykkets struktur og som ut-gjøres av TiN, og grårosa innvendige oxyder som utgjøres av A^O-^ og Ti00. Gassene i autoklaven har på grunn av det høye trykk, selv ved et trykk på ca. 1055 kp/cm 2, som foreligger under ut-førelsen av den foreliggende fremgangsmåte, en egenvekt som ligger nær egenvekten for vann. Efter hvert som trykket øker vil for-urensningen av det opprinnelig tilførte rene argon (f.eks. med noen få ppm 02N2^ 2>lce sterkt* <p>^ grunn av temperaturgradienter mellom ovnens indre og den "kalde" autoklavvegg vil en kraftig gassturbulens forekomme, og støpestykket som behandles, blir bokstavelig talt bombardert med kjemisk aktive komponenter som kan angripe og korrodere en ubeskyttet eller dårlig beskyttet overflate. The distinctive feature of the present method is that the eutectic Jf - Jf* phase which is normally present in the nickel-based alloy is dissolved so that a uniform homogeneous structure is obtained. This result is obtained by means of the present method by using temperatures that are higher than the initial melting point of the alloy object at atmospheric pressure. In the nickel-based alloys, at the higher working pressures and temperatures used, i.e. 1148-1288°C, preferably 1190-1260°C, the eutectic Jf-Jf1 nodules which are usually present in e.g. IN 738 (approx. 5-10% by volume depending on the size of the casting and increasing with increasing size) is dissolved and homogenised. This is a distinctive feature of the present method as these eutectic Jf-^' nodules would normally have a melting point of ;1148-1177°C in the absence of an applied pressure. With the help of the present method, an alloy can thus be homogenized, which normally could not have been homogenized without initial melting. This is due to the high applied pressure (35-2109 kp/cm 2 ) which causes a redistribution of elements due to diffusion without leaving voids. The ^T' phase in these alloys is usually an undesirable structural part because (1) it represents a structural part with a lower melting point in the casting and can change to liquid form so that red brittleness or voids are obtained in the casting during renewed solidification, (2) it forms a brittle phase at low temperatures so that cracking can occur in it during fatigue, and (3) it binds a lot of aluminum and titanium in a local area and prevents these from being separated as a finely divided ^" precipitate and lowers the alloy's overall strength. The dissolution of these eutectic Y~ } f% nodules therefore offers the opportunity to improve the properties of the alloys and their behavior in use beyond what would be expected from an assessment of the closure of the pores alone. ;Before the present IHT process is carried out , the surface of a casting, such as the surface of a turbine blade, is covered with a protective material. This is done to avoid a post-processing machining using the present process little tea. The reason why the surface is covered during the IHT process is due to the very aggressive conditions that the casting's surface is exposed to due to the gas atmosphere under high pressure, which will be described in more detail below. The casting is thus protected against the aggressive environment present in the reaction vessel for carrying out the present method, by covering the casting with a pressure-permeable covering or "bag" of a flexible refractory metal sheet. The use of metal bags etc. does not lead to a reaction with the surface of the casting, and a reliable surface insulation is obtained. As an example, it can be mentioned that casings or bags of stainless steel that surround all or part of the casting, or a tantalum foil that similarly surrounds all or part of the casting, can be used to effectively protect the casting against the corrosive surrounding atmosphere. ;The purpose of the protective covering of the casting during the present IHT process is to reduce the extent of oxidation on the surfaces of the casting and in particular to reduce the extent of oxidation for such surfaces machined to critical dimensions as turbine blade air blade surfaces. This is particularly important when using press temperatures of over 1148°C. The environment during the pressing is usually made up of helium or argon, and these gases usually contain a sufficient amount of impurities, such as oxygen or nitrogen, which when they are concentrated due to the elevated pressure used during the present IHT process, can lead to significant surface attack and to internal reaction products. The usually low partial pressure of oxygen and nitrogen actually causes a selective attack on the most reactive constituents of the alloy, i.e. aluminium, titanium and chromium. This attack manifests itself in the form of a white surface powder which is made up of AlN, a needle-shaped phase with a golden color in the structure of the casting which is made up of TiN, and grey-pink internal oxides which are made up of A^O-^ and Ti00. Due to the high pressure, the gases in the autoclave, even at a pressure of approx. 1055 kp/cm 2 , which is present during the implementation of the present method, a specific gravity that is close to the specific gravity of water. As the pressure increases, the contamination of the initially supplied pure argon (e.g. with a few ppm 02N2^ 2>lce strongly* <p>^ due to temperature gradients between the interior of the oven and the "cold" autoclave wall will a strong gas turbulence occurs and the casting being treated is literally bombarded with chemically active components that can attack and corrode an unprotected or poorly protected surface.

Bruken av poser av rustfritt stål eller av tantalfolie ved utførelse av den foreliggende fremgangsmåte har gjort det mulig å rette opp store innvendige feil i fullstendig maskinbehandlede turbinskovler uten uheldige overflatevirkninger og med en minimal fornyet bearbeiding. Derved har slike gjenstander kunnet reddes som ellers ville ha måttet vrakes. The use of bags of stainless steel or of tantalum foil when carrying out the present method has made it possible to correct large internal defects in fully machined turbine blades without adverse surface effects and with minimal reworking. As a result, it has been possible to save objects that would otherwise have had to be scrapped.

Den foreliggende IHT-fortetningsprosess er blitt anvendt i forbindelse med meget store, fullstendig maskinbehandlede støpe-stykker, som f.eks. turbinskovler. Et særpreget trekk ved an-• vendelsen av den foreliggende fremgangsmåte for slike formål har vært at det ikke har forekommet en forvridning av komponenter og at de opprinnelige dimensjoner for disse produkter har kunnet opprettholdes. Dessuten har den foreliggende fremgangsmåte, i motsetning til lignende kjente fremgangsmåter, sine største fordeler ved behandling av store støpestykker da jo større støpe-stykket er, desto større er problemet forbundet med store porer og sprekker, f.eks. makroporer, som definert ovenfor, på grunn av den nødvendige lengre avkjølingstid og den sterkere utskillelse av forskjellige faser og inneslutninger. På lignende måte vil efter hvert som et støpestykkes størrelse øker, støpestykkets begynnende smeltepunkt avta på grunn av en differensiell utskillelse, og dette gjør problemet i forbindelse med fjernelse av hulrom, spesielt makroporer, langt større. Ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte har støpestykker med en stor vekt som 13,6 kg og med så store hoveddimensjoner som 58,4 x 15,2 x 12,7 cm kunnet behandles med godt resultat. The present IHT densification process has been used in connection with very large, fully machined castings, such as e.g. turbine blades. A distinctive feature of the application of the present method for such purposes has been that no distortion of components has occurred and that the original dimensions of these products have been able to be maintained. Moreover, the present method, in contrast to similar known methods, has its greatest advantages when treating large castings as the larger the casting, the greater the problem associated with large pores and cracks, e.g. macropores, as defined above, due to the required longer cooling time and the stronger separation of different phases and inclusions. Similarly, as the size of a casting increases, the initial melting point of the casting will decrease due to differential precipitation, and this makes the problem in connection with the removal of voids, especially macropores, far greater. With the help of the present method, castings with a weight as large as 13.6 kg and with main dimensions as large as 58.4 x 15.2 x 12.7 cm have been able to be processed with good results.

Parametrene for den foreliggende IHT-fortetningsprosess er The parameters of the present IHT densification process are

i sterk grad en funksjon av de anvendte temperaturer og den anvendte tid og er lite avhengige av trykket når dette er høyere enn det kritiske trykk som er nødvendig for å frembringe plastisk flytning i materialet. Under fortetningen kan stengningen av de store hulrom og sprekker antas å finne sted på i det minst to måter: (1) En opprinnelig sammenfalling av hulromveggene og en på grunn av siging forårsaket sammenfalling av hulrommene inntil disse er blitt fullstendig stengt. (2) En metallurgisk diffusjonsbinding straks hulrommenes overflate kommer i kontakt med hverandre. to a large extent a function of the temperatures used and the time used and are little dependent on the pressure when this is higher than the critical pressure which is necessary to produce plastic flow in the material. During densification, the closing of the large voids and cracks can be assumed to take place in at least two ways: (1) An initial collapse of the cavity walls and a due to seepage caused collapse of the cavities until these have been completely closed. (2) A metallurgical diffusion bond as soon as the surfaces of the cavities come into contact with each other.

For at det første trinn av denne prosess skal kunne forekomme, må den konvensjonelle flytegrense overskrides, og materialets sigemotstandsdyktighet må være lav. Jo høyere legeringens sigefasthet er, desto høyere er det for fortetningen nød-vendige trykk eller desto høyere må temperaturen være ved et gitt fast trykk. Sigefastheten for de fleste legeringer på nikkelbasis er lavest når hele den herdnende Y'-fase foreligger i oppløsning. Tiden for frembringelse av siging er en viktig variabel da den konvensjonelle flytegrense .for legeringer på nikkelbasis vanligvis er lav ved høye temperaturer (se den nedenstående tabell II). In order for the first step of this process to occur, the conventional yield point must be exceeded, and the material's seepage resistance must be low. The higher the alloy's yield strength, the higher the pressure required for densification or the higher the temperature must be at a given fixed pressure. The creep strength of most nickel-based alloys is lowest when the entire hardening Y' phase is present in solution. The time to produce spalling is an important variable as the conventional yield strength of nickel base alloys is usually low at high temperatures (see Table II below).

Hvis behandlingstemperaturen er høyere enn oppløsningstempera-turen for y'-fasen (over 1148°C og i det vesentlige uavhengig av trykket) og den konvensjonelle flytegrense overskrides (et trykk over 35 kp/cm 2), vil den for diffusjonen tilgjengelige tid/temperatur bli meget kritisk. Utviklingsarbeidet har antydet at disse tid/temperaturbetingelser for de fleste temperaturer og tider kan uttrykkes i form av en parameter ved anvendelse av Larson-Miller (L-M)-parameteren og at denne kan anvendes for å forutsi denne tid/temperaturbetingelse. Undersøkte forsøksbe-tingelser er gjengitt i den nedenstående tabell III sammen med for-tetningsgraden (prosent lukkede opprinnelige hulrom) og det til-svarende L-M-parametertall. If the treatment temperature is higher than the solution temperature for the y' phase (above 1148°C and essentially independent of the pressure) and the conventional yield point is exceeded (a pressure above 35 kp/cm 2 ), the time/temperature available for diffusion will become very critical. The development work has suggested that these time/temperature conditions for most temperatures and times can be expressed in the form of a parameter using the Larson-Miller (L-M) parameter and that this can be used to predict this time/temperature condition. Test conditions examined are reproduced in Table III below, together with the degree of densification (percentage closed original voids) and the corresponding L-M parameter number.

En viss avvikelse fra disse verdier forekommer dersom temperaturen stiger til over 1232°C og behandlingstiden synker til under 1 time. Disse kombinasjoner skal imidlertid ikke dekkes av oppfinnelsen. A certain deviation from these values occurs if the temperature rises to over 1232°C and the treatment time drops to less than 1 hour. However, these combinations shall not be covered by the invention.

Den øvre arbeidstemperatur er 1288°C, og ved The upper working temperature is 1288°C, and wood

denne temperatur ville trykkdiffusjonen ikke være tilstrekkelig til å begrense en massiv smelting som antagelig ville forekomme i på nikkel baserte legeringer ved atmosfæretrykk.Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at en anvendelse av et isostatisk fluidium-trykk innen området 35-2109 kp/cm 2øker legeringsgjenstandens begynnende smeltepunkt med en mengde som er lik eller større enn den grad som begynnende smelting kan påvirkes av eller variere på grunn av støpestykkets størrelse, med derav følgende forskjellige avkjølingstider. Det sikres således ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte at den høye temperatur som er nødvendig for å opp-løse innesluttede eutektiske noduler og for å stenge makroporer og makrosprekker, kan anvendes uten merkbar begynnende smelting, at this temperature, the pressure diffusion would not be sufficient to limit a massive melting that would presumably occur in nickel-based alloys at atmospheric pressure. According to the invention, it has been shown that an application of an isostatic fluid pressure within the range 35-2109 kp/cm 2 increases the alloy object's initial melting point by an amount equal to or greater than the degree to which initial melting can be affected or vary due to the size of the casting, resulting in different cooling times. It is thus ensured by means of the present method that the high temperature which is necessary to dissolve enclosed eutectic nodules and to close macropores and macrocracks, can be used without noticeable incipient melting,

i motsetning til de kjente prosesser som hadde begrenset anvendelse for fortetning av små prøver og for fjernelse av mikroporer og mikrosprekker. in contrast to the known processes which had limited application for densification of small samples and for the removal of micropores and microcracks.

Grensebetingelsene for temperaturen, trykket og tiden for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte angis til 1148-1288°C, 35-2109 kp/cm<2> og 1-10 timer. Det er i tabell III antydet at straks betingelsene for plastisk flytning er tilfredsstilt, vil en tid/temperaturkombinasjon som gir en L-M-parameterverdi på 54 eller derover være tilstrekkelig til fullstendig og permanent å fjerne porøsitet. The boundary conditions for the temperature, pressure and time for carrying out the present method are given as 1148-1288°C, 35-2109 kp/cm<2> and 1-10 hours. It is indicated in Table III that once the conditions for plastic flow are satisfied, a time/temperature combination which gives an L-M parameter value of 54 or above will be sufficient to completely and permanently remove porosity.

Foruten stengning av mikroporer, dvs. små innvendige porer Besides closing micropores, i.e. small internal pores

som vanligvis ikke er påvisbare ved hjelp av røntgenstråler, vil en anvendelse av den foreliggende IHT-prosess mer tydelig også which are not usually detectable by means of X-rays, an application of the present IHT process will more clearly also

føre til en gunstig fjernelse av makroporøsitet, dvs. ved hjelp av røntgenstråler påvisbar krymping. Som anvendt heri er "en makropore" ment å betegne et hulrom med en liten dimensjon på ca. 3,17 mm eller derover. lead to a favorable removal of macroporosity, i.e. x-ray detectable shrinkage. As used herein, "a macropore" is intended to mean a cavity with a small dimension of about 3.17 mm or more.

Det er en annen fordel ved den foreliggende IHT-prosess at Another advantage of the present IHT process is that

den f.eks. fører til nedsatte omkostninger og vanskeligheter ved støping av turbinskovler. Vanligvis anvendes da en rekke "støpeløp" dvs. åpninger i støpeformen gjennom hvilke smeltet metall inn-føres, for å sikre en jevn egenvekt fordi det derved oppnås en jevn tilførsel av smeltet metall over støpestykkets samlede lengde og bredde. Når vanlige innen teknikken the e.g. leads to reduced costs and difficulties when casting turbine blades. Usually, a number of "casting runs", i.e. openings in the mold through which molten metal is introduced, are used to ensure a uniform specific gravity because a uniform supply of molten metal is thereby achieved over the total length and width of the casting. When common in the field of technology

velkjente støpemetoder og et enkelt støpeløp anvendes, vites well-known casting methods and a single casting run are used, it is known

det at store makroporer og andre feil på opp til 6,35 mm vil dannes. Disse store feil kan ved hjelp av den fore- that large macropores and other defects of up to 6.35 mm will form. These large errors can be, with the help of the pre-

liggende fremgangsmåte lett rettes opp og støpestykket homogeniseres og fortettes uten betydelig forandring av støpestykkets utvendige form eller dimensjoner. Denne fjernelse av mikroporer og mikrosprekker kan ikke oppnås ved hjelp av de kjente prosesser. horizontal method is easily straightened and the casting is homogenized and densified without significant changes to the casting's external shape or dimensions. This removal of micropores and microcracks cannot be achieved using the known processes.

Det kan oppnås en rekke fordeler ved den oppløsning av de eutektiske y-y'-noduler som forekommer ved anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte, og det kan fremstilles en mer homogen struktur. Disse fordeler er: A number of advantages can be achieved by the dissolution of the eutectic y-y' nodules that occur when using the present method, and a more homogeneous structure can be produced. These benefits are:

1. Legeringens begynnende smeltepunkt økes. Det har vist 1. The initial melting point of the alloy is increased. It has shown

seg at det begynnende smeltepunkt for IN-738 økte med minst 42°C stated that the initial melting point of IN-738 increased by at least 42°C

på grunn av denne fortetning ved høy temperatur. because of this densification at high temperature.

2. Det fås en mer homogen struktur som fører til bedre overensstemmende bruddegenskaper, som vist i den nedenstående tabell IV hvori er angitt egenskaper for en IN-738-legering som ble behandlet ved hjelp av den foreliggende IHT-prosess, og dessuten for sammenlignings skyld resultatene for ubehandlede kontrollprøvestykker. 3. Oppløsning av den eutektiske Y-Y,-fase fører til at en utskillelse av aluminium og titan i denne fase unngås og- mulig-gjør en fornyet utfelling av disse elementer i form av en finere og bedre fordelt utskillingsherdnende y'-fase. Det fås således cn mer effektiv utnyttelse av de herdnende tilsetningsmidler. Forsøk med legeringen René-77 vist i den nedenstående tabell V antyder forbedrede bruddegenskaper som følge av den høyere IHT-fortetningstemperatur, oppløsning av den eutektiske Y-Y,-fase og en forbedret utnyttelse av Y,-fasen. 2. A more homogenous structure is obtained leading to better conforming fracture properties, as shown in Table IV below which shows properties for an IN-738 alloy treated by the present IHT process, and also for comparison the results for untreated control samples. 3. Dissolution of the eutectic Y-Y, phase leads to a precipitation of aluminum and titanium in this phase being avoided and enables a renewed precipitation of these elements in the form of a finer and better distributed precipitation-hardening y' phase. This results in more efficient utilization of the hardening additives. Experiments with the René-77 alloy shown in Table V below suggest improved fracture properties due to the higher IHT densification temperature, dissolution of the eutectic Y-Y, phase and an improved utilization of the Y, phase.

Den foreliggende fremgangsmåte for fortetning og homogenisering fører til en eliminering av porøsitet, spesielt makfcoporøsi-tet, en økning av legeringsgjenstandens begynnende smeltepunkt og til en generell forbedring av støpestykkets egenskaper, og dette er nærmere beskrevet i de nedenstående eksempler. The present method for densification and homogenization leads to an elimination of porosity, especially macroporosity, an increase of the initial melting point of the alloy object and to a general improvement of the casting's properties, and this is described in more detail in the examples below.

Eksempel 1 Example 1

Maskinbehandlede turbinskovler av legeringene IN-738 og René-77 og med dimensjonene ca. 58,4 x 14,0 x 11,4 cm ble anbragt Machined turbine blades of the alloys IN-738 and René-77 and with dimensions approx. 58.4 x 14.0 x 11.4 cm was placed

i poser av rustfritt stål og isostatisk varmpresset i en autoklav under anvendelse av helium og de følgende betingelser: 1190°C/ 3 timer/1055 kp/cm<2> og 123 2°C/3 timer/1055 kp/cm<2>. En undersøkelse av skovlene efter behandlingen viste at den innvendige porøsitet var blitt lukket. Det forekom ingen dimensjonsmessig' forvridning av de maskinbehandlede deler. Oxydasjonen av overflaten var minimal (under 0,00635 mm). in stainless steel bags and isostatically hot pressed in an autoclave using helium and the following conditions: 1190°C/ 3 hours/1055 kp/cm<2> and 123 2°C/3 hours/1055 kp/cm<2> . An examination of the vanes after treatment showed that the internal porosity had been closed. There was no dimensional distortion of the machined parts. Oxidation of the surface was minimal (less than 0.00635 mm).

Eksempel 2 Example 2

Maskinbehandlede turbinskovler, som i eksempel 1, omfattende svalehalen, skaftet og luftbladet ble behandlet. Svalehalen og skaftet var belagt med nikkel. I enkelte tilfeller ble luftbladene anbragt i omhyllinger av en rustfri stålfolie, og i andre tilfeller ble de innpakket i en tantalfolie, og omhyllingene eller folien ble stengt og svakt krympet. Både omhyllingene og folien ga god beskyttelse mot heliumatmosfæren. Som en ytterligere for-siktighetsregel ble omhyllingene spylt og fylt med rent argon. Tantalfolien ga god beskyttelse og virket i det vesentlige som Machined turbine blades, as in Example 1, including the dovetail, shaft and airfoil were machined. The dovetail and shaft were plated with nickel. In some cases the air blades were placed in sheaths of a stainless steel foil, and in other cases they were wrapped in a tantalum foil, and the sheaths or foil were closed and slightly shrunk. Both the enclosures and the foil provided good protection against the helium atmosphere. As a further precaution, the enclosures were flushed and filled with pure argon. The tantalum foil provided good protection and essentially acted as

et oppfangningsmateriale ("getter") for og H i autoklavatmos-færen. Det viste seg at en bedre og mer praktisk beskyttelse ble erholdt ved hjelp av de rustfrie stålposer. De rustfrie stål-"poser" ble anbragt på samme måte som tantalfolien. a capture material ("getter") for and H in the autoclave atmosphere. It turned out that a better and more practical protection was obtained with the help of the stainless steel bags. The stainless steel "bags" were placed in the same way as the tantalum foil.

Autoklaven ble evakuert og spylt med helium. Forsøkene ga som resultat en bedre overflatebeskyttelse når skovlene var anbragt i posene og disse var svakt krympet før de ble innført i autoklaven og spylt med argon eller helium av høy renhet. The autoclave was evacuated and flushed with helium. The tests resulted in better surface protection when the vanes were placed in the bags and these were slightly shrunk before being introduced into the autoclave and flushed with high purity argon or helium.

Nikkelbelegget ga også en god beskyttelse, men førte til en øket oxydasjon og varmkorrosjon under de meget høye arbeidstemperaturer. Av denne grunn var, som antydet ovenfor, bare svale-haledelen og skaftdelen belagt med nikkel da disse utgjør områder som under bruk ikke utsettes for så høye temperaturer som luftbladet som, som bemerket ovenfor, ble anbragt i rustfrie stålposer eller i en tantalfolie. Turbinskovlenes svalehaledel utsettes under bruk vanligvis for en lavere temperatur (under 704°C). Nikkelbelegget er ikke skadelig under slike betingelser, men det ville ha vært skadelig dersom det var blitt påført på luftblad-delen som under bruk utsettes for vesentlig høyere temperaturer. Skovlene ble behandlet ved hjelp av den foreliggende IHT-prosess ved en temperatur på 1190 C i 3 timer ved et trykk på 1055 kp/cm i en heliumatmosfære og ble metallografisk undersøkt. Resultatene av denne behandling er gjengitt i den nedenstående tabell VI, The nickel coating also provided good protection, but led to increased oxidation and hot corrosion under the very high working temperatures. For this reason, as indicated above, only the dovetail part and the shaft part were plated with nickel as these constitute areas which during use are not exposed to such high temperatures as the air blade which, as noted above, was placed in stainless steel bags or in a tantalum foil. During use, the dovetail part of the turbine blades is usually exposed to a lower temperature (below 704°C). The nickel coating is not harmful under such conditions, but it would have been harmful if it had been applied to the air blade part which during use is exposed to significantly higher temperatures. The vanes were treated using the present IHT process at a temperature of 1190 C for 3 hours at a pressure of 1055 kp/cm in a helium atmosphere and were metallographically examined. The results of this treatment are reproduced in the table VI below,

Eksempel 3 Example 3

Prøvestenger ble tatt fra skovler av legeringene IN-738 og René-77 og fra støpte råemner (2,5 x 10,0 x 12,5 cm) av IN-792 efter behandling som beskrevet i eksempel 1, og undersøkt inntil brudd. I alle tilfeller hadde stenger fra fortettede deler erholdt ved hjelp av IHT-prosessen en lengre bruddlevealder, mindre variasjon i egenskapene og en større duktilitet. Resultatene er gjengitt i den nedenstående tabell VII . Sample bars were taken from vanes of the alloys IN-738 and René-77 and from cast blanks (2.5 x 10.0 x 12.5 cm) of IN-792 after treatment as described in example 1, and examined until fracture. In all cases, bars from densified parts obtained using the IHT process had a longer fracture life, less variation in properties and a greater ductility. The results are reproduced in Table VII below.

Når skovlene ikke var blitt fullstendig maskinbehandlet før IHT-prosessen, førte denne til en forbedret maskinbearbeidbarhet slik at varmefastsveising og overflatesprekking ikke forekom under sluttbearbeidelsen i maskinen. De begynnende smeltepunkter for IN-738 og René-77 varierer med støpestykkets tykkelse eller med utskillelsen. Jo tykkere den støpte seksjon er, desto større vil vanligvis segregeringen og desto lavere vil det begynnende smeltepunkt være. I de tykkere seksjoner av skovlene eller de støpte råemner som ble anvendt for undersøkelse i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse, ble de begynnende smeltepunkter for IN-738 og for René-77 målt til henholdsvis 1163 - 14°C og 1190 - 14°C. Dette lave begynnende smeltepunkt eutektiske y~Y 1-noduler i IN-738 fortettet ved en temperatur på 1177-1204°C. Den eutektiske Y_Y'-fase som normalt er tilstede i denne legering, ble i virkeligheten oppløst, og dette førte til en meget jevn og homogen struktur. Dessuten ble det metallografisk påvist en "avstumping" av de vanligvis vinkelformige carbider av typen MC. Denne "avrunding" av carbider kunne forventes å nedsette interne skårtilbøyeligheter og dermed forbedre utmattings-egenskapen, og dette viste seg ifølge oppfinnelsen å være riktig. When the vanes had not been completely machined before the IHT process, this led to an improved machinability so that heat welding and surface cracking did not occur during the final machining in the machine. The initial melting points of IN-738 and René-77 vary with the thickness of the casting or with the precipitate. The thicker the cast section, the greater will usually be the segregation and the lower the initial melting point will be. In the thicker sections of the vanes or cast blanks used for investigation in connection with the present invention, the initial melting points of IN-738 and of René-77 were measured to be 1163 - 14°C and 1190 - 14°C, respectively. This low initial melting point eutectic y~Y 1 nodules in IN-738 densified at a temperature of 1177-1204°C. The eutectic Y_Y' phase normally present in this alloy was actually dissolved, and this led to a very smooth and homogeneous structure. In addition, a "blunting" of the usually angular carbides of the MC type was detected metallographically. This "rounding" of carbides could be expected to reduce internal chipping tendencies and thus improve the fatigue property, and this proved to be correct according to the invention.

Eksempel 4 Example 4

Foruten å eliminere mikroporøsiteten som vanligvis ikke er påvisbar ved hjelp av røntgenstråler, ble virkningen av den foreliggende isostatiske varmprosess på makroporøsiteten (ved hjelp av røntgenstråler påvisbar krymping) undersøkt. Ved anvendelse av den i eksempel 1 ovenfor beskrevne metode ble en turbinskovl av René-77 og IN-738 som inneholdt store krympelommer, fortettet. Lommene hadde opprinnelig en lengde på 2,54 cm, en bredde på 0,64 cm og en tykkelse på 0,32 cm, fastslått ved hjelp av røntgenstråler. Efter fortetning ved 1190°C/1055 kp/cm<2>/3 timer og ved 1232°C/ In addition to eliminating the microporosity which is not normally detectable by X-rays, the effect of the present isostatic heat process on the macroporosity (shrinkage detectable by X-rays) was investigated. Using the method described in example 1 above, a turbine blade of René-77 and IN-738 containing large shrinkage pockets was densified. The pockets originally had a length of 2.54 cm, a width of 0.64 cm and a thickness of 0.32 cm, as determined by X-rays. After densification at 1190°C/1055 kp/cm<2>/3 hours and at 1232°C/

1055 kp/cm 2/3 timer ga en undersøkelse av krympeområdet ved hjelp av røntgenstråler og metallografisk seksjonsundersøkelse intet bevis på krymping, og materialet viste seg å være metallurgisk tilfredsstillende. 1055 kp/cm 2/3 hours An examination of the shrinkage zone by X-rays and metallographic section examination gave no evidence of shrinkage and the material was found to be metallurgically satisfactory.

Eks empel 5 Example 5

Konturmålinger ble gjort på flere steder på luftbladet for meqet store turbinskovler for det første og annet trinn og fremstilt av IN-738, før og efter fortetning under de følgende betingelser: 1190°C ved 1055 kp/cm2 og ved 2109 kp/cm2, og ved 1204 o C ved 352 kp/cm 2 og ved 1055 kp/cm 2i 2 timer. Disse målinger viste ingen forandring i luftbladets kontur eller dimensjoner. Contour measurements were made at several locations on the airfoil for meqet large turbine blades for the first and second stages and made of IN-738, before and after densification under the following conditions: 1190°C at 1055 kp/cm2 and at 2109 kp/cm2, and at 1204 o C at 352 kp/cm 2 and at 1055 kp/cm 2 for 2 hours. These measurements showed no change in the contour or dimensions of the airfoil.

På grunn av nikkelbelegningen av fullstendig maskinbehandlede svalehaledeler og skaftdeler før fortetningen forekom ingen oxydasjon under fortetningen, og skovlene kunne innføres i turbinhjul-platene med minimal overflatebehandling ved hjelp av svak sand-blåsing. Due to the nickel coating of fully machined dovetail parts and shaft parts prior to densification, no oxidation occurred during densification, and the vanes could be inserted into the turbine wheel plates with minimal surface treatment using light sandblasting.

Den foreliggende IHT-prosess har ikke bare ført til en eliminering av støpedefekter som tidligere ikke kunne fjernes ved hjelp av noen kjent IHT-prosess, men sløyfingen av støpeløp langs skovlenes luftbladseksjon har ført til bruk av mindre støpemetall, unngåelsen av å måtte anvende maskiner for å fjerne støpeløp fra luftbladseksjonen og til skovlluftblader som er frie for spenninger forårsaket av tilstedeværelsen av luftbladstøpeløp. The present IHT process has not only led to the elimination of casting defects that previously could not be removed using any known IHT process, but the looping of casting runs along the air blade section of the vanes has led to the use of less casting metal, the avoidance of having to use machines for to remove moldings from the airfoil section and to vane airfoils free from stresses caused by the presence of airfoil moldings.

Claims

1. Procedure for densification and homogenization of a cast

article of a nickel-based superalloy comprising nodules of at least one phase with a low melting point relative to the overall melting point of the article, and macropores, macrocracks and other large voids with a dimension greater than 3 mm, and.which also has at least one surface that does not is intended for or adapted to be machined to remove near-surface material from the surface, where the object is placed in a reaction chamber in a nominally inert gas atmosphere, the gas pressure is increased in the reaction chamber so that the casting is subjected to an isostatic pressure of 35-2109 kp /cm 2 at the same time as the temperature of the casting is increased to 1148-1288°C, and the increased pressure and the increased temperature are maintained for 1-10 hours and are sufficient to exceed the yield point of the casting and cause the included nodules to dissolve without melting and that the macropores, the macrocracks and the other cavities are closed, whereby the casting is homogenized and densified without significant change a v its shape or dimension, characterized in that the object, before being placed in the reaction chamber, is enclosed in an envelope of a flexible sheet of metal containing an inert gas, to protect the object from attack by hot, contaminant-containing gases, and where the enveloped space within the flexible cover sheet is flushed with an inert gas of high purity and the sheet is shrunk so that a residue of the gas is retained within it.

2. Method according to claim 1, characterized in that the machine-treated surface is enveloped in a pressure-permeable sheath of refractory metal and that the sheath is crimped around at least part of the casting.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the time/temperature conditions are chosen so that a Larson-Miller parameter of not less than 54 is obtained at a pressure that is higher than the conventional yield strength for the alloy at the selected temperature.