RU1767913C

RU1767913C - Nickel-base wear-resistant alloy

Info

Publication number: RU1767913C
Authority: RU
Inventors: Т.Б. Задябина; Р.Т. Варфоломеева; В.П. Мигунов; С.А. Соловьева; Н.В. Гришина
Original assignee: ВНИИ авиационных материалов
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: alloy has the following components, wt.-% : C 0.1-0.14; Si 0.8-1.0; Cr 15-18; W 6-10; Al 5-6; Fe 1.5-2.0; Nb 1.5-3.5; Sb 1-2; Co 3-5; Ce 0.01-0.03, and Ni - the rest. EFFECT: enhanced quality of alloy. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к созданию износостойких сплавов на основе никеля, эксплуатирующихся в узлах трения в условии частых теплосмен, высоких нагрузок, температур в диапазоне 20-1150^оС, на воздухе.The invention relates to metallurgy, in particular to creation of wear resistant nickel-based alloys, operated friction units in a condition of frequent thermal cycles, high loads, temperatures in the range of 20-1150 ^C, in air.

Известны никелевые сплавы, работоспособные при температурах 900-1150^оС. К ним относятся жаропрочные сплавы марок ЖС6У, ЖС26, ЖС32. Одна из областей применения указанных материалов - рабочие лопатки газотурбинных двигателей.Nickel alloys are known, for operation at temperatures of 900-1150 ° ^C. These include superalloys brands ZhS6U, ZHS26, ZHS32. One of the applications of these materials is the working blades of gas turbine engines.

Однако эти сплавы не являются износостойкими (1). However, these alloys are not wear resistant (1).

Для работы в узлах трения на воздухе при высоких температурах (800-900^оС) используются износостойкие никелевые сплавы марок ВЖЛ2, ВЖЛ15 и т.п. (а.с.СССР N 300077, N 1351353).For operation in friction in air at high temperatures (800-900 ^C) used wear-resistant nickel alloys VZHL2 marks VZHL15 etc. (A.S.SSSR N 300077, N 1351353).

Однако при более высоких температурах они не обладают износостойкостью и абразивными свойствами и не эксплуатируются в условиях теплосмен. However, at higher temperatures, they do not have wear resistance and abrasive properties and are not used in heat exchange conditions.

Наиболее близким по химическому составу и свойствам является сплав на основе никеля следующего состава, мас.%: Углерод 0,08-0,12 Хром 23,0-26,0 Титан 2,1-2,6 Кремний 1,8-2,2 Цирконий 0,08-0,12 Вольфрам 4,8-6,0 Алюминий 5,5-6,0 Бор 0,012-0,015
Карбид элемента,
выбранного
из группы хрома или ниобия 2,0-3,0 Никель Остальное
(авт.св. СССР 591111).The closest in chemical composition and properties is an alloy based on nickel of the following composition, wt.%: Carbon 0.08-0.12 Chrome 23.0-26.0 Titanium 2.1-2.6 Silicon 1.8-2, 2 Zirconium 0.08-0.12 Tungsten 4.8-6.0 Aluminum 5.5-6.0 Boron 0.012-0.015
Carbide element,
selected
from the group of chromium or niobium 2.0-3.0 Nickel Else
(ed. St. USSR 591111).

Сплав используется в узлах трения, работающих на воздухе в интервале температур 20-900^оС. В этих условиях он обладает повышенной прочностью и износостойкостью.The alloy used in friction units operating in air in the temperature range 20-900 ^C. In these conditions it possesses increased strength and durability.

Однако при температуре 1150^оС сплав не является достаточно износостойким, не выдерживает резких теплосмен и не несет в себе абразивных свойств.However at 1150 ^{° C} the alloy is not sufficiently wear resistant, can not withstand drastic thermal cycles and carries no abrasive properties.

Целью изобретения является разработка состава сплава для узлов трения, эксплуатирующихся при температуре 1150^оС на воздухе, обладающего высокой износостойкостью, абразивностью и стойкостью к теплосменам.The aim of the invention is to develop an alloy composition for friction units operating at a temperature of 1150 ^{° C} in air having a high wear resistance, abrasion resistance and resistance to thermal cycles.

Для достижения поставленной цели предлагаемый материал на основе никеля дополнительно содержит железо, ниобий, карбид кремния, кобальт, церий при повышенном содержании вольфрама, меньшем количестве углерода, кремния, хрома, отсутствии титана, циркония, бора, а остальные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: Углерод 0,1-0,14 Кремний 0,8-1,0 Хром 15,0-18,0 Вольфрам 6,0-10,0 Алюминий 5,0-6,0 Железо 1,5-2,0 Ниобий 1,5-3,5 Карбид кремния 1,0-2,0 Кобальт 3,0-5,0 Церий 0,01-0,03 Никель Остальное. To achieve this goal, the proposed nickel-based material additionally contains iron, niobium, silicon carbide, cobalt, cerium with a high content of tungsten, a lower amount of carbon, silicon, chromium, the absence of titanium, zirconium, boron, and the remaining components are taken in the following ratio, wt .%: Carbon 0.1-0.14 Silicon 0.8-1.0 Chromium 15.0-18.0 Tungsten 6.0-10.0 Aluminum 5.0-6.0 Iron 1.5-2, 0 Niobium 1.5-3.5 Silicon carbide 1.0-2.0 Cobalt 3.0-5.0 Cerium 0.01-0.03 Nickel Else.

Пример осуществления. An example implementation.

Сплав может быть получен путем выплавки в вакуумной индукционной печи по известной технологии. В вакуумной индукционной печи выплавлены три сплава предлагаемого состава. Хром, вольфрам, ниобий, кобальт, никель вводили в шихту вместе; углерод, кремний, алюминий, железо, карбид кремния, церий - через дозатор. Составы и свойства сплавов приведены в табл.1 и 2. The alloy can be obtained by smelting in a vacuum induction furnace according to known technology. In a vacuum induction furnace, three alloys of the proposed composition are melted. Chrome, tungsten, niobium, cobalt, nickel were introduced into the mixture together; carbon, silicon, aluminum, iron, silicon carbide, cerium - through a dispenser. The compositions and properties of the alloys are given in tables 1 and 2.

Как видно из табл.2 предлагаемый состав сплава по сравнению с прототипом обладает более высокой износостойкостью (в 5-8 раз) в условиях абразивного изнашивания и при этом в 2-3 раза большей абразивностью. При трении скольжения износостойкость предлагаемого состава сплава также несколько выше, чем у прототипа. Кроме того, предлагаемый сплав работоспособен при теплосменах в диапазоне температур 20

1150^оС в отличии от прототипа. Также предлагаемый сплав обладает определенным запасом прочности при температуре 1150^оС. При более низких температурах (20, 900^оС) прочностные и пластические характеристики предлагаемого сплава находятся на уровне свойств прототипа.As can be seen from table 2, the proposed alloy composition in comparison with the prototype has a higher wear resistance (5-8 times) in conditions of abrasive wear and at the same time 2-3 times more abrasiveness. When sliding friction, the wear resistance of the proposed alloy composition is also slightly higher than that of the prototype. In addition, the proposed alloy is operable for heat exchanges in the temperature range 20

1150 ^about With in contrast to the prototype. Also the alloy has a certain safety margin at 1150 ^C. At lower temperatures (20, 900 ° ^C) strength and plastic characteristics of the offered alloy are on the properties of the prototype level.

Таким образом, применение сплава предлагаемого состава позволит:
повысить износостойкость узлов трения при абразивном изнашивании в 5-8 раз и при этом в 2-3 раза увеличить абразивное воздействие основной детали пары трения на контртело по сравнению с известным;
снизить износ в узлах трения на 25% при трении скольжения;
обеспечить работоспособность узлов трения при условии резких теплосмен в диапазоне температур 20

1150^оС за счет создания определенного соотношения пластических и прочностных характеристик сплава.Thus, the use of the alloy of the proposed composition will allow:
to increase the wear resistance of friction units during abrasive wear by 5–8 times and at the same time by 2–3 times increase the abrasive effect of the main part of the friction pair on the counterbody in comparison with the known one;
to reduce wear in friction units by 25% during sliding friction;
ensure the performance of friction units under the condition of sharp heat changes in the temperature range 20

1150 ^о С due to the creation of a certain ratio of plastic and strength characteristics of the alloy.

В свою очередь, использование предлагаемого сплава даст возможность не только обеспечить работоспособность узлов трения, но и повысить ресурс и надежность их работы при эксплуатации в условиях резких теплосмен в диапазоне температур 20

1150^оС на воздухе как при абразивном изнашивании, так и при трении скольжения.In turn, the use of the proposed alloy will provide an opportunity not only to ensure the operability of friction units, but also to increase the resource and reliability of their operation during operation in the conditions of sharp heat changes in a temperature range of 20

1150 ^о С in air both during abrasive wear and sliding friction.

Claims

WEARABLE NICKEL-BASED ALLOY, containing silicon, chromium, tungsten, aluminum carbon, characterized in that, in order to increase the number of heat changes, wear resistance, abrasion at a temperature of 1150 ^o C in air, it additionally contains niobium iron, silicon carbide, cobalt, cerium in the following ratio of components, wt.%:
Carbon 0.1 - 0.14
Silicon 0.8 - 1.0
Chrome 15.0 - 18.0
Tungsten 6.0 - 10.0
Aluminum 5.0 - 6.0
Iron 1.5 - 2.0
Niobium 1.5 - 3.5
Silicon Carbide 1.0 - 2.0
Cobalt 3.0 - 5.0
Cerium 0.01 - 0.03
Nickel Else