NO142676B - Koboltsuperlegering med god hoeytemperaturoksydasjons- og korrosjonsbestandighet - Google Patents

Koboltsuperlegering med god hoeytemperaturoksydasjons- og korrosjonsbestandighet Download PDF

Info

Publication number
NO142676B
NO142676B NO764146A NO764146A NO142676B NO 142676 B NO142676 B NO 142676B NO 764146 A NO764146 A NO 764146A NO 764146 A NO764146 A NO 764146A NO 142676 B NO142676 B NO 142676B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
alloys
alloy
oxidation
cobalt
alloy according
Prior art date
Application number
NO764146A
Other languages
English (en)
Other versions
NO764146L (no
NO142676C (no
Inventor
Stephen Thomas Magyar
Emanuel Collins Hirakis
Maurice Louis Gell
Edward Joseph Felten
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of NO764146L publication Critical patent/NO764146L/no
Publication of NO142676B publication Critical patent/NO142676B/no
Publication of NO142676C publication Critical patent/NO142676C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en koboltsuperlegering med god høytemperaturoksydasjons- og korrosjonsbestandighet, inneholdende i vektsprosent 10-30% nikkel og/eller jern som fasestabiliseringsmidler, 5-15% tungtsmeltelige metaller i form av wolfram og/eller molybden, 1-5% tungtsmeltelige metaller i form av tantal og/eller niob, 0,05-0,06% karbon, 0-0,5% titan, 0-0,5% bor samt krom, aluminium, hafnium og yttrium mens resten er kobolt.
Slike legeringer finner særlig anvendelse som gassturbinmotorer hvor oksydasjon og korrosjon ved høyere temperaturer er et problem. Legeringen ifølge oppfinnelsen kan anvendes i støpte eller smidde gjenstander og kan anvendes ubelagt ved mange anvendelser.
De økende krav når det gjelder ytelse og effektivitet som er blitt stilt til gassturbiner er i stor utstrekning tilfreds-stilt ved å benytte høyere driftstemperaturer. Disse høyere driftstemperaturer krever bedre materialer med bestandighet mot oksydasjon og korrosjon ved høyere temperaturer sammen med gode mekaniske egenskaper.
Mens mange høytemperatur-deler med kompleks geometri fremstilles ved støping, kan andre deler med lavt og jevnt tverrsnitt fremstilles meget tilfredsstillende ved varm- og kaldbearbeidel-sesteknikk. Slike smidde materialer er særlig viktig når vekten må minimiseres.
I høytemperatur-legeringer skyldes iboende oksydasjonsbestandighet vanligvis et oksydsjikt som dannes i bruk. Oksydasjonsbestandigheten vil bedres dersom oksydsjiktet kan hindres i å skalle av fra overflaten under termiske sykluser. I særlig krevende omgivelser behøver mange legeringer ytterligere beskyttelse for å oppnå en tilfredsstillende brukstid. Denne ytterligere beskyttelse kan oppnås ved hjelp av belegg.
I de mest vanlige koboltlegeringer er oksydsjiktet som dannes basert på - krom (Cr), og vanligvis er ikke oksydasjonsbestandigheten tilstrekkelig til å muliggjøre drift i ubelagt tilstand i krevende omgivelser. Aluminium er ikke en vanlig legeringstilsetning til handelsvanlige koboltlegeringer som følge av at i de fleste koboltlegeringer er den mengde aluminium som kreves for å frembringe et beskyttende aluminiumoksydsjikt under delens levetid for høy og kan forårsake problemer når det gjelder mekaniske egenskaper og fremstillbarhet. Den for høye mengde aluminium som kreves er forbundet med avskalling av aluminiumoksydet, noe som krever at det er tilstrekkelig aluminium til stede til gjentatte ganger å danne nytt alumi-niumoksyds j ikt . Dette tapper eventuelt den underliggende legering for aluminium og fører til hurtig oksydasjon.
Teknisk spesialpublikasjon ASTM nr. 170-A, av W.F. Simmons og V.N. Kribivobok, "Compilation of Chemical Compositions and Rupture Strengths of Super-Strength Alloys", beskriver bare to-koboltsuperlegeringer som inneholder aluminium, legering M 2 05 som inneholder 2,75% Al, og legering M 203 som inneholder 0,75% Al. Koboltlegeringer AR 213 og AR 215 som inneholder ca. 4%
Al er blitt introdusert, men er ikke mye brukt.
Det har vist seg at yttrium (Y) bedrer oksydasjonsbestandigheten for visse nikkelsuperlegeringer, se f.eks. US-patent-skrif t 3.202.506 hvor det beskrives tilsetning av Y til nikkel-legeringer. Det er kjent beleggsammensetninger som inneholder Y og Al i en koboltbase, f.eks. fra US-patentskrift 3.676.085. Slike beleggsammensetninger er uvegerlig sprø på grunn av høye Y- og Al-innhold, og har relativt dårlig fasthet. Fra US-patent-skrif t 3.3 99.058 er det kjent en koboltlegering som kan inne-holde Y langt over grensen for fast oppløselighet med det re-sultat at den inneholder for høye mengder av sprø, lavtsmel-tende faser og derfor har dårlige mekaniske egenskaper og fremstillbarhet. En liknende bruk av Y i kombinasjon med Al er kjent fra US-patentskrift 3.027.252, men denne legering har et hovedmetall av jern. Også fra belgisk patentskrift 766.596 er det kjent en koboltlegering som inneholder Y og Al.
Hafnium (Hf) er tidligere blitt brukt i visse nikkel-legeringer, slik som f.eks. beskrevet i US-patentskrift 3.005. 705, med det formål å bedre duktilitet ved høyere temperatur, men er ikke en vanlig tilsetning til koboltlegeringer.
Koboltsuperlegeringen ifølge oppfinnelsenxer kjennetegnet ved at krominnholdet er 18-30%, at aluminiuminnholdet er 3,5-8,0% for å fremme dannelse av et aluminiunia^ikt under oksyderende betingelser, at hafniuminnholdet er 0,5-2,0% og yttriuminnholdet er 0,02-0,1% for å fremme aluminiumoksydsjiktets heft.
Koboltsuperlegeringen ifølge oppfinnelsen.er egnet for bruk under krevende betingelser, ved høyere temperaturer.og har som nevnt meget god bestandighet mot oksydasjon og korrosjon. Dessuten har legeringen gode mekaniske egenskaper ved høyere temperatur i forhold til andre oksydasjonsbestandige legeringer. Legeringen er basert på en kritisk kombinasjon av Cr og Al til dannelse av et aluminiumoksydsjikt som beskyt-ter legeringen mot videre oksydasjon. i. andre legeringer hvor det dannes beskyttende oksydsjikt er avskalling av sjiktet som følge av termisk .spenning et problem, men i legeringen ifølge den foreliggende oppfinnelse er oksydets heft sterkt bedret ved hjelp av en spesiell synergistisk kombinasjon av Hf og Y. Legeringen inneholder også tungtsmeltelige metaller såsom wolfram og tantal for forsterkning og ikke-metalliske forsterk-ningselementer såsom karbon. Legeringen ifølge oppfinnelsen kan lettvint fremstilles i støpt form under anvendelse av kjente fremgangsmåter såsom voksutsmelting. I et snevrere, sammensetningsområde kan legeringen fremstilles i smidd form, som f.eks. ark og stenger.
Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et mikrofotografi av en legering som inneholder for mye Y og viser sprekker fremkommet ved varmebear-beidelse. Fig. 2 viser oksydasjonsegenskapene til forskjellige legeringer som inneholder forskjellige mengder Hf og Y. Fig. 3 viser en dynamisk oksydasjonsegenskap til legeringen ifølge oppfinnelsen og konkurrerende legeringer ved 899°C. Fig. 4 viser den dynamiske oksydasjonsegenskap til legeringen ifølge oppfinnelsen og konkurrerende legeringer ved 982°C. Fig. 5 viser en dynamisk oksydasjonsegenskap til legeringen ifølge oppfinnelsen og konkurrerende legeringer ved 1093°C. Fig. 6 viser den dynamiske varmkorrosjonsegenskap til legeringen ifølge oppfinnelsen og konkurrerende legeringer. Fig. 7 viser lavsyklus-utmattingsegenskapene til legeringen ifølge oppfinnelsen og konkurrerende legeringer ved 982°C. Fig. 8 viser sigeegenskapene til legeringen ifølge oppfinnelsen og konkurrerende legeringer som en funksjon av temperaturen. Fig. 9 viser spenningsbruddegenskapene til legeringen ifølge oppfinnelsen og konkurrerende legeringer som en funksjon av temperaturen.
I den etterfølgende beskrivelse er alle sammensetnings-prosentandeler etter vekt med mindre annet er angitt.
I et begrenset sammensetningsområde kan legeringen fremstilles i smidd form og er i denne form særlig brukbar for fremstilling av gassturbinmotordeler, såsom forbrenningskammervegger. Et kritisk trekk ved oppfinnelsen er iakttagelsen at det opptrer en synergistisk virkning som involverer et spesielt forhold mellom Hf og Y i nærvær av tilstrekkelige mengder Al og Cr til dannelse av A^O-j i koboltlegeringer. Det har vist seg at spesielle mengder av disse elementer kan tilsettes til koboltlegeringer for bedring av deres oksydasjpns- og korrosjonsbestandighet, særlig over lengre tidsrom og under betingelser med termiske sykluser. De mekaniske egenskaper for denne klasse av koboltlegeringer bedres ved tilsetning av tungtsmeltelige metaller, såsom molybden, wolfram, tantal og niob samt ikke-metalliske elementer såsom karbon og bor.
Tabell 1 angir de vide områder for sammensetningen av legeringen ifølge oppfinnelsen for fremstilling i støpt form og et snevrere område for fremstilling i smidd form. Gjenstander såsom gassturbinskovler kan fremstilles i støpt form. Legeringer i det smidde område kan varm- og kaldbearbeides.
Med smidd menes her materialer hvis tverrsnittsareal er blitt minsket med minst 25% ved varm- og/eller kalddeformasjon fra den støpte form. De mekaniske egenskaper samt oksydasjons-
og korrosjonsegenskapene ved høyere temperatur for denne smidde legering blir diskutert nedenfor i eksemplene.
Oksydasjonsbestandigheten for legeringen ifølge oppfinnelsen skyldes dannelsen av et aluminiumoksyd-overflatesjikt som hindrer den videre diffusjon av oksygen inn i den underliggende legering. En spesiell balanse mellom Cr- og Al-inne-holdene er nødvendig for den effektive utvikling av et slikt sjikt. De nedre grenser for Cr og Al for tilfredsstillende dannelse av et beskyttende sjik er henholdsvis ca. 18 og 3,5%. I den øvre ende av området bevirker Cr-nivåer på over ca. 30% og Al-nivåer på over ca. 8% for mange skadelige faser i den støpte form, noe som forringer legeringens egenskaper. De snevrere områder for disse elementer i den smidde form er nød-vendig for tilfredsstillende fremstillbarhet. Dersom det ble fremstilt en koboltlegering som inneholdt Al- og Cr-mengder slik som angitt ovenfor uten de andre elementer som anvendes i legeringen ifølge oppfinnelsen, ville det vise seg at selv om de sykliske oksydasjonsegenskaper over kort tidsrom i begynnelsen sannsynligvis ville være tilfredsstillende, ville oksydasjonsbestandigheten over lang tid være dårlig. Denne mangel når det gjelder langtids oksydasjonsegenskap ville skyldes avskalling av aluminiumoksydsjiktet fra legeringen under termisk syklisering. Den gjentatte avskalling av alu-miniumoksyds j iktet bevirker aluminiumminskning, og aluminiuminnholdet i den underliggende legering vil falle undet det nivå som er nødvendig for å danne et beskyttende aluminiumoksydsjikt slik at hurtig oksydasjon vil inntreffe. Legeringen ifølge oppfinnelsen overvinner denne vanskelighet ved bruken av Hf og Y i en synergistisk kombinasjon som fremmer aluminiumoksydsjiktets heft. Bruken av Hf og Y til å fremme heften av aluminiumoksydet muliggjør fremstilling av en legering med lav Al-innhold og med et stabilt aluminiumoksydsjikt som vil motstå oksydasjon over lengre eksponeringstidsrom. I den smidde form kan Y foreligge i mengder over grensen for fast oppløselighet som ikke bevirker dannelsen av for høye mengder av store, sprø yttrider som nedsetter fremstillbarhet og mekaniske egenskaper. Disse store yttridfaser er mer skadelig i den smidde form enn i den støpte form. I den støpte form, hvor fremstillbarhet ikke er noe problem kan det anvendes en større mengde Y.
Det ble støpt en blokk med en sammensetning som generelt var i det snevre sammensetningsområde for smidd materiale, men som hadde et Y-innhold på ca. 0,12%. Denne blokk sprakk mye ved smiing, og en metallografisk undersøkelse viste at sprekkene oppstod i store yttridpartikler og deretter fortsatte gjennom resten av materialet. Et mikrofotografi av dette materiale er vist i fig. 1 hvor mørke områder 1 er sprekker.
Hf anvendes i mengder på fra ca. 0,5 til ca. 2,0%. Forsøk som beskriver synergismen mellom Y og Hf vil bli beskrevet i detalj nedenfor. Legeringen inneholder også Fe, Ni eller blandinger av disse som tjener til å stabilisere matriksen i en fasettsentrert, kubisk struktur og gjøre varmbearbeidelse lettvintere. Mo og W og blandinger av disse foreligger som forsterkningsmidler av faste oppløsninger. Mo har vist seg å akselerere sulfidering i andre legeringer, og følgelig er dette ikke foretrukket i anvendelser hvor sulfidering er et problem. Ta og Nb og blandinger av disse er også til stede som forsterkningsmidler av faste oppløsninger, og C og B (dersom det anvendes) tjener som ytterligere forsterkningsmidler. Ved fremstilling av smidde gjenstander må mengdene av disse for-sterkningselementer begrenses slik at det oppnås en optimal kombinasjon mellom egenskaper og fremstillbarhet.
En meget foretrukket legeringsammensetning for smidde gjenstander er angitt i tabell II. Denne meget foretrukne sammensetning krever Ni som fasestabiliseringselement og W og Ta som de tungtsmeltelige, metalliske forsterkningsmidler.
På området koboltsuperlegeringer grupperes de tungtsmeltelige elementer, såsom W og Ta, ofte sammen og anses vanligvis for å bevirke liknende virkninger. I legeringen ifølge oppfinnelsen er W-nivået ca. 3 ganger høyere enn Ta-nivået. For-søkslegeringer hvor Ta-nivået overskred W-nivået viste seg å mangle varmbearbeidbarhet.
Følgende prosessparametre er med fordel blitt benyttet til fremstilling av legeringen ifølge oppfinnelsen i smidd arkform:
1) Vakuuminduksjonssmelting (VIM),
2) Elektroslaggomsmelting (ESR),
3) Homogenisering ved 1204-1260°C i 12-36 timer,
4) Smiing ved en begynnelsestemperatur på 1149-1204°C,
5) Varmvalsing ved en begynnelsestemperatur på 1149-1204°C, 6) Oppløsningsvarmebehandling ved 1204-1260°C i fra 15
min. til 16 timer.
Selvfølgelig kan legeringen anvendes i andre former enn støpt og smidd. Disse former inkluderer metallpulver egnet for fremstilling av gjenstander ved pulvermetallurgi-teknikk og overflateavsetninger eller -sjikt av legeringen, som kan på-føres ved mange forskjellige prosesser, såsom flamme- og plasma-sprøyting og dampavsetning.
Egenskapene ved høyere temperatur for de fleste foretrukne-smidde legeringer ifølge oppfinnelsen er blitt grundig vurdert som angitt i etterfølgende eksempler. I disse eksempler er det foretatt sammenlikninger med atskillige kjente, handelsvanlige høytemperaturlegeringer. Den nominelle sammensetning for disse legeringer er angitt i tabell III. For konsekvens og enkelhets-skyld i figurene er legeringene i eksemplene angitt med bok-stavene som er vist i tabell III.
Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende ved hjelp av eksempler.
Eksempel I
Det ble utført en undersøkelse for å definere og vise den synergiske virkning av Y og Hf når det gjaldt å fremme heft av oksyd. Sammensetningen av legeringene er angitt i tabell IV.
To handelsvanlige legeringer, "Hastelloy X" og "Haynes" 188 ble anvendt som sammenlikninger. Legeringene ble undersøkt i en syklusoksydasjonsprøve i 1000 timer ved 1000°C, og resultatene er angitt i tabell V. Avskalling og tap av oksydsjikt nedsetter superlegeringenes tykkelse, og i tillegg svekkes superlegeringer ofte som følge av indre oksydasjon som opptrer når det beskyttende oksydsjikt mangler. Denne indre oksydasjon er vanligvis lokalisert og penetrerer inn i den underliggende legering. Den spalte i tabellen som er benevnt "indre oksydasjon" angir den maksimale dybde for indre oksydasjon som er iakttatt fra prøvestykkets ene side. Spalten merket "prosentandel upåvirket metall" i tabell V indikerer materialets be-lastningsbærende evne etter 1000 timers syklisk oksydasjon ved 1000°C. Dette kvantum "prosentandel upåvirket metall" ble bestemt metallografisk og defineres som opprinnelig tykkelse minus summen av avskalling pluss indre oksydasjon.
Ved sammenlikning av legeringene 3 og 5 i tabell V fremgår det at nærværet av en meget liten mengde Y har en meget stor virkning på materialets oksydasjonsegenskap.
Sammenlikning av legeringene 4, 5 og 6 viser at et Hf-nivå i størrelsesorden 1%, et Y-nivå på minst ca. 0,02% er nødvendig. Sammenlikning av legering 1 med legering 2 viser at uten Hf er 0,02% nokså ineffektiv når det gjelder å fremme oksydasjonsbestandighet.Legering 2 som ikke inneholdt noe Hf og 0,12% Y hadde en oksydasjonsbestandighet som nærmet seg oksydasjonsbestandigheten hos legeringer som inneholdt den ønskete mengde Hf og Y, men idet grensen for fast oppløselighet av Y i denne legering er mindre enn ca. 0,1%, bevirker nærværet av 0,12% Y dannelse av sprø yttridfaser som er uønsket og på-virker de mekaniske egenskaper og evnen til å fremstille smidde gjenstander ugunstig, og ved anvendelse av en kombinasjon av Y og Hf bevirker lave Y-nivåer således effektiv langtidsbeskyttelse met avskalling. Fig. 2 viser et diagram av vektforandringen av legeringene ifølge tabell IV som en funksjon av tiden ved 1000°C. En økning i vekten fremkommer ved dannelse av aluminiumoksyd, mens en minskning skyldes avskalling av aluminiumoksydet. En horisontal kurve representerer en ønskelig, stabil situasjon. Fig. 2 indikerer at en kombinasjon av Y i størrelsesorden 0,02-0,08% med Hf i størrelsesorden 0,5-2,0% frembringer en legering med oksydasjonsbestandighet som er bedre enn oksydasjonsbestandigheten hos en legering som bare inneholder Hf.
Eksempel II
Oksydasjonsegenskapene for legeringen ifølge oppfinnelsen ble bestemt i en dynamisk oksydasjonsprøve hvor en gasstrøm med høy hastighet og med en temperatur på 8 99°C ble rettet mot en serie prøver av standardstørrelse i et totalt tidsrom på 1000 timer. Prøvene ble fjernet periodisk og veiet for bestemmelse av vektfordeling. En økning i vekten indikerer dannelsen av oksydmateriale, mens en minskning i vekten indikerer oksydtap ved avskalling. En ideell situasjon er en situasjon hvor hellingen på kurven for vektforandring i forhold til tiden er flat, noe som indikerer dannelsen av et stabilt, beskyttende oksydsjikt. Etterfølgende legeringer ble prøvet sammen med legeringen ifølge oppfinnelsen (A): "Hastelloy X"
(B), IN 617 (C) og L 6 05 (D). Resultatene av denne prøve er vist i fig. 3, og det fremgår at legeringen ifølge oppfinnelsen er vesentlig bedre enn de andre legeringer. F.eks. hadde legeringen ifølge oppfinnelsen etter 1000 timer et tap på
bare 0,02 g mens den nest beste legering, legeringen L 605
(D) hadde tapt ca. 0,11 g. Ved dynamisk oksydasjon ved 899°C hadde således legeringen ifølge oppfinnelsen tapt mindre enn
1/5 så mye vekt som den nest beste av de prøvete legeringer.
Eksempel III
Fremgangsmåten som ble benyttet i eksempel II ble benyttet med unntagelse av at prøvetemperaturen ble økt til 982°C. Legeringene som ble prøvet omfattet HA 188 (E), "Hastelloy X"
(B) og IN 617 (C) samt legeringen ifølge oppfinnelsen (A). Resultatene er vist i fig. 4, og det fremgår at også ved
982°C er legeringen ifølge oppfinnelsen vesentlig bedre enn de andre, handelsvandlige legeringer som ble prøvet på oksydasjonsbestandighet . Legeringen ifølge oppfinnelsen hadde en liten vektøkning, noe som indikerer dannelsen av et stabilt oksydsjikt, mens den nest beste legering, HA 188 (E), hadde et betydelig vekttap, noe som indikerer vesentlig oksydasjon og avskalling.
Eksempel IV
De isoterme, dynamiske oksydasjonsegenskaper for legeringen ifølge oppfinnelsen ble målt sammen med noen sammenliknbare, handelsvanlige legeringer ved en temperatur på
1093°C under anvendelse av en tilsvarende teknikk som den som er beskrevet ovenfor i eksemplene II og III. De andre legeringer som ble prøvet var IN 617 (C) og HA 188 (E). Resultatene er vist i fig. 5. Etter 3 00 timer hadde legeringen ifølge oppfinnelsen et vekttap på ca. 0,1 g, mens prøvene av IN 617 (C) og HA 188 (E) hadde større vekttap slik at legeringen ifølge oppfinnelsen viste seg å være meget bedre enn de andre prøvete legeringer.
Eksempel V
I gassturbinmotorer er superlegeringsdeler utsatt for varmkorrosjon som skyldes forurensninger i brennstoffet og luften. Natrium- og sulfationer har vist seg å være særlig skadelig. Bestandigheten til legeringen ifølge oppfinnelsen mot varmkorrosjon ble prøvet på følgende måte: Prøver av legeringen ifølge oppfinnelsen (A) og "Hastelloy X" (B) ble eksponert for en strøm av varm gass som var dannet av bren-ning av petroleumsbrennstoff. Et kvantum Na2S04 ble innført i gasstrømmen hver 20. time for å simulere aktuell motordrift. Fig. 9 viser legeringenes forholdsmessige ytelse etter 8 0 dagers prøving. Legeringen ifølge oppfinnelsen (A) hadde tapt ca. 12 mg/cm <2> , mens "Hastelloy X" (B) hadde tapt ca. 261 mg/cm <2>. Også i dette tilfelle viste det seg at legeringen ifølge oppfinnelsen hadde bedre egenskaper enn de legeringer som er blitt anvendt hittil.
Eksempel VI
Lavsyklusutmattingsegenskapene (LCF) til legeringen ifølge oppfinnelsen ble undersøkt sammen med LCF-egenskapene til atskillige konkurrerende handelsvanlige legeringer ved 982°C. Egenskapene ble målt ved anvendelse av arkformete prøvestykker som ble prøvet i en omvendt bøyeprøve hvor den totale spenning fra nøytralstillingen til hver av ytterstillingene ble variert. De konkurrerende legeringer som ble prøvet var "Hastelloy X" (B), HA 188 (E) og AR 213 (F). Data vedrørende AR 213 kommer fra litteraturen. Resultatene er vist i fig. 7, og det fremgår at legeringen ifølge oppfinnelsen (A) er bedre enn de andre prøvete legeringer som ble prøvet over deformasjonsområdet, i det minste opptil 0,8%. Denne deformasjon viste seg å være representativ for deformasjoner som påtreffes i bruk, og legeringen ifølge oppfinnelsen er således bedre når det gjelder lavsyklusut-mattingsegenskaper enn andre, konkurrerende legeringer.
Eksempel VII
Den spenning som var nødvendig for å frembringe 0,5% sigedeformasjon i løpet av 150 timer ble bestemt som en funksjon av temperaturen for "Hastelloy X" (B), IN 617 (C), HA 188 (E) og legeringen ifølge oppfinnelsen (A), og resultatene er vist i fig. 8. Resultatene i fig. 8 for legeringen ifølge oppfinnelsen (A) er inntegnet som et bånd istedenfor en linje på grunn av det store antall prøver som ble utført. Fig. 6 viser at legeringen ifølge oppfinnelsen (A) er bedre enn "Hastelloy X" (B) ved alle de prøvete temperaturer og er bedre enn IN 617 (C) opptil temperaturer på 1066°C. Egenskapene for legeringen ifølge oppfinnelsen (A) er sammenliknbare med egenskapene til
HA 188 (E) opptil 1010°C, mens ved temperaturer over 1010°C er legeringen ifølge oppfinnelsen (A) bedre enn HA 188 (E). I prøvene var således ingen av de handelsvanlige legeringer som ble prøvet bedre enn legeringen ifølge oppfinnelsen (A)
i hele temperaturområdet 816-1066°C.
Eksempel VIII
Legeringene IN 617 (C), HA 188 (E) og "Hastelloy X" (B) ble prøvet sammen med legeringen ifølge oppfinnelsen (A) for å bestemme den spenning som var nødvendig for å frembringe brudd i løpet av 3 00 timer som en funksjon av temperatur fra
ca. 871 til ca. 1093°C. Resultatene er vist i fig. 9. Det frem-
går at legeringen ifølge oppfinnelsen (A) krevde en høyere spenning for å frembringe brudd ved temperaturer over 927°C
enn alle de andre prøvete legeringer. Under 927°C er legeringen ifølge oppfinnelsen litt bedre enn "Haynes" 188 (E).
Eksempel IX
De termiske utmattingsegenskaper for legeringen ifølge oppfinnelsen (A) ble sammenliknet med de termiske utmattingsegenskaper for "Hastelloy X" (B). Det ble utviklet en prøve hvor en flamme med en temperatur på ca. 982°C periodisk ble rettet mot en skive av materialet med et hull i midten. Skivens omkrets var innspent for å motstå utvidelse. Det antall flamme-oppvarmingssykluser som frembrakte en sprekk på 0,7 9 mm fra hullet i midten av skiven ble målt. "Hastelloy X" (B) motsto ca. 1100 sykluser, mens skiven av legeringen ifølge oppfinnelsen (A) motsto ca. 10.000 sykluser. Resultatene av denne prøve indikerer at legeringen ifølge oppfinnelsen (A) har bedre termiske utmattingsegenskaper enn "Hastelloy X" (B).

Claims (3)

1. Koboltsuperlegering med god høytemperaturoksydasjons- og korrosjonsbestandighet, inneholdende i vektsprosent 10-30% nikkel og/eller jern som fasestabiliseringsmidler, 5-15% tungtsmeltelige metaller i form av wolfram og/eller molybden, 1-5% tungtsmeltelige metaller i form av tantal og/eller niob, 0,05-0,06% karbon, 0-0,5% titan, 0-0,5% bor samt krom, alumi-
nium, hafnium og yttrium mens resten er kobolt, karakterisert ved at krominnholdet er 18-30%, at aluminiuminnholdet er 3,5-8,0% for å fremme dannelse av et aluminiumoksyd sjikt under oksyderende betingelser, og at hafniuminnholdet er 0,5-2,0% og yttriuminnholdet er 0,02-0,1% for å fremme aluminiumoksydsjiktets heft.
2. Koboltlegering i samsvar med krav 1, anvendbar for frem- stilling i smidd form, karakterisert ved at den inneholder 18-27% krom, 10-20% nikkel og/eller jern, 8-12% wolfram og/eller molybden, 2-4% tantal og/eller niob, 0,25-0,45% karbon, 3,5-5,0% aluminium, 0,5-2,0% hafnium, opptil 0,5% titan, 0,02-0,07% yttrium, opptil 0,5% bor, mens resten er kobolt.
3. Superlegering i samsvar med krav 2, karakterisert ved at den inneholder 18-25% krom, 13-17% nikkel, 8-10% wolfram, 2-4% tantal og 3,7-4,6% aluminium.
NO764146A 1975-12-08 1976-12-06 Koboltsuperlegering med god hoeytemperaturoksydasjons- og korrosjonsbestandighet NO142676C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/638,882 US4078922A (en) 1975-12-08 1975-12-08 Oxidation resistant cobalt base alloy

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO764146L NO764146L (no) 1977-06-09
NO142676B true NO142676B (no) 1980-06-16
NO142676C NO142676C (no) 1980-09-24

Family

ID=24561840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO764146A NO142676C (no) 1975-12-08 1976-12-06 Koboltsuperlegering med god hoeytemperaturoksydasjons- og korrosjonsbestandighet

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4078922A (no)
JP (1) JPS5270928A (no)
AU (1) AU510253B2 (no)
BE (1) BE849142A (no)
CA (1) CA1090168A (no)
DE (1) DE2655617C2 (no)
FR (1) FR2334759A1 (no)
GB (1) GB1516795A (no)
IL (1) IL51031A (no)
IT (1) IT1064508B (no)
NO (1) NO142676C (no)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4152181A (en) * 1977-12-27 1979-05-01 United Technologies Corporation Cobalt alloy heat treatment
EP0009881B2 (en) * 1978-10-03 1987-07-08 Deloro Stellite Limited Cobalt-containing alloys
US4313760A (en) * 1979-05-29 1982-02-02 Howmet Turbine Components Corporation Superalloy coating composition
US4339509A (en) * 1979-05-29 1982-07-13 Howmet Turbine Components Corporation Superalloy coating composition with oxidation and/or sulfidation resistance
US4419416A (en) * 1981-08-05 1983-12-06 United Technologies Corporation Overlay coatings for superalloys
USRE32121E (en) * 1981-08-05 1986-04-22 United Technologies Corporation Overlay coatings for superalloys
JPH0358001A (ja) * 1989-07-27 1991-03-13 Mitsubishi Kasei Corp
EP0593736B1 (en) * 1992-05-06 2001-03-14 United Technologies Corporation Heat treatment and repair of cobalt-base superalloy articles
GB2302551B (en) * 1995-06-22 1998-09-16 Firth Rixson Superalloys Ltd Improvements in or relating to alloys
US5972424A (en) * 1998-05-21 1999-10-26 United Technologies Corporation Repair of gas turbine engine component coated with a thermal barrier coating
US20080166489A1 (en) 2005-08-04 2008-07-10 United Technologies Corporation Method for microstructure control of ceramic thermal spray coating
CN101248198B (zh) * 2005-09-15 2010-06-16 独立行政法人科学技术振兴机构 高耐热性、高强度Co基合金及其制造方法
US7579087B2 (en) * 2006-01-10 2009-08-25 United Technologies Corporation Thermal barrier coating compositions, processes for applying same and articles coated with same
US7622195B2 (en) * 2006-01-10 2009-11-24 United Technologies Corporation Thermal barrier coating compositions, processes for applying same and articles coated with same
US7455913B2 (en) * 2006-01-10 2008-11-25 United Technologies Corporation Thermal barrier coating compositions, processes for applying same and articles coated with same
US20070207328A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 United Technologies Corporation High density thermal barrier coating
US20070231589A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-04 United Technologies Corporation Thermal barrier coatings and processes for applying same
US20100098923A1 (en) * 2006-10-05 2010-04-22 United Technologies Corporation Segmented abradable coatings and process (ES) for applying the same
US20100260613A1 (en) * 2006-12-22 2010-10-14 United Technologies Corporation Process for preventing the formation of secondary reaction zone in susceptible articles, and articles manufactured using same
US8808852B2 (en) 2007-07-11 2014-08-19 United Technologies Corporation Process for controlling fatigue debit of a coated article
US8240042B2 (en) * 2008-05-12 2012-08-14 Wood Group Heavy Industrial Turbines Ag Methods of maintaining turbine discs to avert critical bucket attachment dovetail cracks
CH699456A1 (de) * 2008-09-08 2010-03-15 Alstom Technology Ltd Hochtemperaturbeständige Kobaltbasis-Superlegierung.
FR2938872B1 (fr) * 2008-11-26 2015-11-27 Snecma Dispositif anti-usure pour aubes d'un distributeur de turbine d'une turbomachine aeronautique
US8182881B2 (en) * 2008-12-24 2012-05-22 United Technologies Corporation Methods for reducing stress when applying coatings, processes for applying the same and their coated articles
CA2746285C (en) * 2011-03-31 2018-01-23 Nova Chemicals Corporation Furnace coil fins
US10227678B2 (en) 2011-06-09 2019-03-12 General Electric Company Cobalt-nickel base alloy and method of making an article therefrom
US9034247B2 (en) * 2011-06-09 2015-05-19 General Electric Company Alumina-forming cobalt-nickel base alloy and method of making an article therefrom
CN104388900B (zh) * 2014-10-28 2017-06-30 南京航空航天大学 一种γ‑TiAl合金表面渗镀LaTaAlY合金层的方法
CN108385010B (zh) * 2018-04-04 2020-10-02 北京科技大学 一种低密度、高组织稳定性的钴基高温合金及其制备方法
CA3094330A1 (en) 2018-04-04 2019-10-10 The Regents Of The University Of California High temperature oxidation resistant co-based gamma/gamma prime alloy dmref-co
CN108531755B (zh) * 2018-04-10 2020-02-07 抚顺特殊钢股份有限公司 一种高铝型高温合金gh6783的真空感应炉冶炼工艺
CN111850349B (zh) * 2020-07-30 2021-09-17 北京北冶功能材料有限公司 一种钴基高温合金的热加工方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3399058A (en) * 1963-11-07 1968-08-27 Garrett Corp Sulfidation and oxidation resistant cobalt-base alloy
DE1458390C3 (de) * 1963-11-07 1974-02-21 The Garrett Corp., Los Angeles, Calif. (V.St.A.) Legierung auf Kobaltbasis
US3549356A (en) * 1969-01-06 1970-12-22 Gen Electric High temperature corrosive resistant cobalt-base alloys
FR2044126A5 (no) * 1969-05-09 1971-02-19 Creusot Forges Ateliers
CA967403A (en) * 1971-02-23 1975-05-13 International Nickel Company Of Canada Nickel alloy with good stress rupture strength

Also Published As

Publication number Publication date
AU510253B2 (en) 1980-06-19
FR2334759A1 (fr) 1977-07-08
IL51031A (en) 1979-07-25
JPS614901B2 (no) 1986-02-14
US4078922A (en) 1978-03-14
DE2655617A1 (de) 1977-06-23
JPS5270928A (en) 1977-06-13
AU2026776A (en) 1978-06-08
IT1064508B (it) 1985-02-18
GB1516795A (en) 1978-07-05
BE849142A (fr) 1977-04-01
NO764146L (no) 1977-06-09
CA1090168A (en) 1980-11-25
NO142676C (no) 1980-09-24
IL51031A0 (en) 1977-02-28
FR2334759B1 (no) 1980-11-28
DE2655617C2 (de) 1986-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO142676B (no) Koboltsuperlegering med god hoeytemperaturoksydasjons- og korrosjonsbestandighet
Eiselstein et al. The invention and definition of alloy 625
US3526499A (en) Nickel base alloy having improved stress rupture properties
BR112019021654A2 (pt) Superliga à base de cobalto-níquel endurecível por precipitação e artigo fabricado a partir da superliga à base de cobalto-níquel endurecível por precipitação
GB2554879B (en) Nickel alloy
CN101386939A (zh) 用于蒸汽涡轮的涡轮转子的镍基合金和蒸汽涡轮的涡轮转子
EP1095167A1 (en) Advanced ultra-supercritical boiler tubing alloy
GB1559069A (en) Gamma prime hardened nickel-iron based superalloy
Basuki et al. Alloys developed for high temperature applications
JPS59143055A (ja) ろう付け合金
Zhang et al. Hot corrosion characteristics of Ni–20Cr–18W superalloy in molten salt
EP0178374B1 (en) Heat resistant austenitic cast steel
Corti et al. Platinum-Enriched Superalloys
CA2391903C (en) Two-step aging treatment for ni-cr-mo alloys
EP1035225A1 (en) Ni-base superalloy
JP5047456B2 (ja) 析出強化型ニッケル−鉄−クロム合金及びその処理方法
US2948606A (en) High temperature nickel base alloy
US3619183A (en) Nickel-base alloys adaptable for use as steam turbine structural components
JP2019516015A (ja) フェライト合金
JPH10500177A (ja) 高耐食性、良好な加工性と組織安定性とを有するオーステナイトNi基合金
Alessio et al. Variation of creep properties in HP steel by influence of temperature
JPS58126965A (ja) ガスタ−ビン用シユラウド
JPS60162760A (ja) 高強度耐熱材料の製造方法
Kablov et al. Intermetallic Ni3Al-base alloy: a promising material for turbine blades
JPS6187852A (ja) 耐熱オ−ステナイト鋳鋼