RU1520871C

RU1520871C - Alloy on nickel-base

Info

Publication number: RU1520871C
Authority: RU
Inventors: В.Б. Латышев; Н.Я. Кочетова; С.А. Моисеев; И.М. Хацинская; Н.А. Кулешова; А.М. Иринин; Н.И. Прянишникова; В.И. Кружков; И.Н. Мелькумов
Original assignee: ВНИИ авиационных материалов
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: alloy has, wt.-%: carbon 0.005-0.05; chrome 10-20; tungsten 0.5-8.0; molybdenum 13-20; niobium 0.2-1.0; cerium 0.001-0.01; yttrium 0.002-0.01; magnesium 0.003-0.07, and nickel - the rest. Alloy has the following properties: at 20 C σ_в=76-90 kgf/mm², σ_0,2=37-40 kgf/mm², σ = 70-75%; at 1000 C σ_в=17-20 кгс/мм², σ_0,2=10-12 kgf/mm², σ = 40.0-45.0%; limit of static long strength at 1000 C σ₁₀₀± 3,0-3,5 kgf/mm², critical deformation rate in welded seam is 5.0-7.2 mm/min. Value of temperature linear expansion coefficient at the range 20-800 C is (13,5-14,0)·10⁶ C. EFFECT: enhanced heat-resistance, weldability, diminished coefficient of temperature linear expansion. 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии жаропрочных гомогенных свариваемых листовых сплавов на никелевой основе с низким температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) и может быть использовано в качестве материала для изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД) с рабочей температурой до 1000^оС, а также как материал обшивки летательных аппаратов.The invention relates to metallurgy refractory homogeneous welded sheet nickel-base alloys with a low temperature coefficient of linear expansion (CTE) and may be used as a material for manufacturing parts of gas turbine engine (GTE) with a working temperature up to 1000 ^C, and also as a cladding material aviation apparatuses.

Целью изобретения является повышение жаропрочности, свариваемости и снижение величины коэффициента линейного расширения. The aim of the invention is to increase the heat resistance, weldability and reduce the coefficient of linear expansion.

Введение в предложенный сплав ниобия ведет к образованию монокарбидов ниобия (NbC) вместо Ме₂₃С₆ и Ме₆С в известном сплаве, что повышает пластичность, в том числе и технологическую. В структуре предложенного сплава отсутствуют выделения топологических плотноупакованных фаз (ТПФ). Это также способствует улучшению пластичности.Introduction to the proposed alloy niobium leads to the formation of niobium monocarbides (NbC) instead of Me ₂₃ C ₆ and Me ₆ C in the known alloy, which increases the ductility, including technological. In the structure of the proposed alloy, there are no precipitates of topological close-packed phases (TPF). It also helps to improve ductility.

Церий и иттрий за счет снижения дефектности границ зерен увеличивают длительную прочность сплава. Кроме того, содержание этих элементов в указанных пределах не приводит к образованию на границах зерен эвтектик при технологических нагревах, что способствует повышению свариваемости. Cerium and yttrium, by reducing the defectiveness of grain boundaries increase the long-term strength of the alloy. In addition, the content of these elements within the specified limits does not lead to the formation of eutectics at the grain boundaries during technological heating, which contributes to an increase in weldability.

Холоднокатаный лист предложенного сплава толщиной 1-2 мм изготовляют в лабораторных условиях. A cold-rolled sheet of the proposed alloy with a thickness of 1-2 mm is produced in laboratory conditions.

Металл выплавляют в вакуумной индукционной печи ВИАМ - 16-35 и разливают в 10-килограммовые слитки. Поверхность слитков подвергают механической обдирке, от них отрезают донную и прибыльную части. Затем слитки нагревают до 1170^оС и куют на сутунку 30х150х200 мм с осадкой по высоте на ковочном прессе мощностью 800 тс. Кованые сутунки подвергают горячей прокатке на лист δ = 2-3 мм на стане ДУО-800. Температура нагрева под прокатку 1160^оС.The metal is smelted in a VIAM - 16-35 vacuum induction furnace and poured into 10 kg ingots. The surface of the ingots is subjected to mechanical grinding, the bottom and profitable parts are cut from them. Then the ingots was heated to 1170 ^{° C} and forged billet at 30h150h200 mm slump height at 800 ton forging press capacity. Wrought iron trunks are hot rolled onto a sheet of δ = 2-3 mm at the DUO-800 mill. The heating temperature for rolling ^about 1160 C.

Горячекатаные листы отжигают при 1170^оС и подвергают щелочно-кислотному травлению, а затем холодной прокатке на лист 1,5-2 мм на стане Кварто-800.The hot-rolled sheets were annealed at 1170 ^{° C} and subjected to alkali-etching acid, then cold-rolled to a sheet 1.5-2 mm Quarto 800 mill.

Холоднокатаные листы закаливают при 1170^оС, выдержка 10-15 мин, охлаждение на воздухе.The cold rolled sheet is quenched at 1170 ^{° C,} holding for 10-15 min, cooling in air.

В табл. 1 приведены химические составы различных плавок предложенного сплава, в табл. 2 - соответствующие им значения ТКЛР, механические и технологические свойства. In the table. 1 shows the chemical compositions of various heats of the proposed alloy, in table. 2 - their corresponding values of thermal expansion coefficient, mechanical and technological properties.

Коэффициент α определяют на кварцевом дилатометре модели Z - 756/80 фирмы "Липсайс" по стандартной методике СТП 1.599. 4/8-79, предусматривающей нагрев-охлаждение испытуемого образца со скоростью 5 К/мин. Запись удлинения испытуемого образца проводят с усилением сигнала в 1000 крат. The coefficient α is determined on a quartz dilatometer model Z - 756/80 of the company "Lipsis" according to the standard method STP 1.599. 4 / 8-79, providing for the heating-cooling of the test sample at a speed of 5 K / min. The elongation of the test sample is recorded with a signal amplification of 1000 times.

Стойкость против образования горячих трещин в шве определяют по результатам испытания образцов 40х40, выполненных АДС без присадки, и оценивают критической скоростью деформации V_кр, при которой в шве образуются трещины.The resistance to the formation of hot cracks in the weld is determined by the results of testing samples 40x40 made by ADF without additives, and assess the critical deformation rate V _cr at which cracks form in the weld.

Как видно из табл. 2, предложенный сплав обладает по сравнению с известным более высоким уровнем кратковременной и длительной прочности, а также более высокой технологичностью при сварке (σ_{100предл} ¹⁰⁰⁰ больше на 30-40%, σ_{Впредел.} ¹⁰⁰⁰ 10-25%, V_{кр.предл}, больше на 20-45%).As can be seen from the table. 2, the proposed alloy has, in comparison with the known higher level of short-term and long-term strength, as well as higher manufacturability in welding (σ _{100 predl.} ¹⁰⁰⁰ more by 30-40%, σ _Limit. ¹⁰⁰⁰ 10-25%, V _{cr. Predl.} , More 20-45%).

Низкий уровень ТКЛР предложенного сплава обеспечивает ему применение в качестве листового материала в деталях ГТД с целью снижения термических напряжений в местах сопряжения разнородных деталей, уменьшения компенсационных зазоров и повышения надежности работы изделия и КПД двигателя. The low level of thermal expansion coefficient of the proposed alloy ensures its use as a sheet material in gas turbine engine parts in order to reduce thermal stresses at the interfaces between dissimilar parts, reduce compensation gaps and increase the reliability of the product and engine efficiency.

Claims

NICKEL-BASED ALLOY, containing carbon, chromium, tungsten, molybdenum, magnesium, yttrium, characterized in that, in order to increase heat resistance, weldability and reduce the coefficient of linear expansion, it additionally contains niobium and cerium in the following ratio of components, wt.% :
Carbon 0.005 - 0.05
Chrome 10 - 20
Tungsten 0.5 - 8.0
Molybdenum 13 - 20
Niobium 0.2 - 1.0
Cerium 0.001 - 0.01
Yttrium 0.002 - 0.01
Magnesium 0.003 - 0.07
Nickel Else