RU2337167C2 - Модификатор - Google Patents
Модификатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2337167C2 RU2337167C2 RU2006130573/02A RU2006130573A RU2337167C2 RU 2337167 C2 RU2337167 C2 RU 2337167C2 RU 2006130573/02 A RU2006130573/02 A RU 2006130573/02A RU 2006130573 A RU2006130573 A RU 2006130573A RU 2337167 C2 RU2337167 C2 RU 2337167C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molybdenum
- modifier
- chromium
- nickel
- effect
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам модификаторов для улучшения свойств отливок из жаропрочных сплавов, применяемых для изготовления паросиловых и газотурбинных установок различного назначения. Модификатор содержит порошки молибдена, никеля и хрома при следующем соотношении компонентов, в мас.%: молибден 20...25, хром 60...70, никель остальное. Изобретение позволяет увеличить эффект измельчения дендритной структуры отливок из жаропрочных сплавов, что обеспечивает повышение их длительной прочности при сохранении других механических характеристик. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам модификаторов для улучшения свойств отливок из жаропрочных сплавов, применяемых для изготовления паросиловых и газотурбинных установок различного назначения.
Известен модификатор (А.с. №1200585), состоящий из смеси спрессованных дисперсных частиц при следующем соотношении компонентов, мас.%:
титан | 50...95 |
карбонитрид титана | 5...50 |
Недостатком известного модификатора является то, что он не позволяет повысить длительную прочность жаропрочных сплавов при температурах их эксплуатации. Это связано с тем, что минимальный размер зерна сплавов, получаемых при оптимальных добавках этого модификатора, недостаточен для того, чтобы вклад границ зерен в упрочнение сплава стал заметен. Кроме того, имеет место выделение частиц карбонитридов титана из твердого раствора, в результате трудно добиться высоких пластических свойств литых заготовок из этих сплавов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является модификатор (Куцев А.В. Исследование влияния дисперсных частиц тугоплавких элементов на структуру и свойства жаропрочных сплавов, разработка и внедрение усовершенствованной технологии точного литья деталей ГТД с повышенной пластичностью, термостойкостью и длительной прочностью. Автореферат диссертации на соискание уч. степени к.т.н. МВТУ им.Баумана, М., 1984 г.), вводимый в виде брикета, содержащего равномерно распределенные частицы никеля и молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.%:
никель | 80 |
молибден | 20 |
Недостатком этого модификатора является относительно невысокое зародышеобразующее действие инокулятора - частиц молибдена, обусловленное их низкой адсорбционной активностью в отношении модифицируемого расплава. В результате при использовании этого модификатора эффекты измельчения дендритной структуры отливок из жаропрочных сплавов и повышение их длительной прочности проявляется относительно слабо.
Задачей данного изобретения является увеличение эффекта измельчения дендритной структуры отливок из жаропрочных сплавов, что обеспечивает повышение их длительной прочности при сохранении других механических характеристик.
Поставленная задача достигается тем, что модификатор, содержащий порошки молибдена и никеля, дополнительно содержит порошок хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:
молибден | 20...25 |
хром | 60...70 |
никель | остальное |
Изоморфность кристаллических решеток молибдена и хрома, благоприятный размерный фактор и небольшая разница в электроотрицательности обеспечивает полную взаимную растворимость этих металлов друг в друге. Температура солидуса при концентрациях молибдена в хроме около ≈30% составляет 1700°С, а затем круто поднимается до температуры плавления молибдена (см. Е.М.Савицкий и др. Металловедение сплавов тугоплавких и редких металлов. Москва, Наука, 1971, рис.61, с.114). Поэтому отношение содержания хрома к молибдену в модификаторе должно быть около 3:1. Это обеспечивает благоприятные условия для взаимодействия инокуляторов - частиц молибдена с элементом-активатором - хромом. В этом случае, согласно диаграмме состояния системы, создается температура, обеспечивающая смачивание частиц молибдена концентрированной по хрому жидкостью вследствие высокой растворимости последнего в никелевых расплавах. Подобие свойств указанных элементов в силу известного принципа (см. Ю.В.Найдич. Контактные явления в металлических расплавах. Киев. Наукова Думка. 1972, стр.23) - «подобное смачивается (абсорбируется) подобным» - обусловливает адсорбцию хрома на частицах молибдена. В то же время существуют и различия в свойствах рассматриваемых элементов (например, большее, чем у молибдена, сродство хрома к углероду). Вследствие этого адсорбирующиеся на поверхности частиц молибдена хром, а также его соединения с примесными элементами (углеродом, азотом, кислородом) изменяют поверхностные свойства частиц в отношении зародышеобразования, активируют инокулятор, обеспечивая более эффективное измельчение дендритной структуры сплава, и оказывают решающее влияние на достижение цели изобретения.
Никель в предлагаемом модификаторе, как и в известном, используется в качестве нейтральной добавки. Это обусловлено тем, что он является основой обрабатываемых сплавов и, кроме того, обладает хорошей прессуемостью, имеет сравнительную низкую температуру плавления (Тпл=1453°С), что обеспечивает быстрое распределение модификатора в обрабатываемом расплаве.
Модификатор готовится путем прессования смеси из порошкообразных компонентов в брикеты при давлении 500÷700 МПа. В качестве компонентов используют порошки никеля (ПНЭ - 1), технически чистых молибдена и хрома с размером частиц 20...40 мкм.
Проверку эффективности действия предложенного модификатора проводили при центробежном электрошлаковом литье кольцевых заготовок массой 10 кг из сплава ЭП - 202 (ХН67 ВМТЮ).
Металл накапливали в медной гарнисажной водоохлаждаемой плавильной емкости электрошлаковым способом. После окончания процесса накопления в расплав вводили модификатор в количестве 0,3 мас.%. Температура расплава при модифицировании 1900°С. Для обеспечения равномерности распределения добавок в сплаве модификатор вводили за 3-5 минут до слива расплава в изложницу.
Из полученных кольцевых отливок изготавливали темплеты для изучения макроструктуры, образцы для металлографического анализа и заготовки для испытания механических свойств. После закалки с 1170°С и старения при 850°С изготавливали образцы на механические испытания по ГОСТ 25.502-86. Металлографические испытания проводили на нетермообработанных образцах. Структурные характеристики, механические и эксплуатационные свойства литого металла без модифицирования и с модифицированием известным и предложенным модификаторами приведены в таблице.
Модификатор | Состав модификатора мас.% | Форма карбидов | Средний размер зерна, мм | σв, МПа | δ, % | Длительная прочность час | ||
Ni | Cr | Mo | ||||||
Исходный сплав без добавок | - | - | - | крупноигол. | 9÷12 | 814 | 8,6 | 28 |
Известный (прототип) | 80 | - | 20 | мелкоигол. | 7÷10 | 832 | 12,4 | 42 |
Предлагаемый при соотношении Cr:Мо | ||||||||
4:1 | 75 | 20 | 5 | мелкоигол. | 7÷10 | 834 | 12,2 | 44 |
5:1 | 70 | 25 | 5 | мелкоигол. | 7÷9 | 836 | 12,5 | 46 |
6:1 | 65 | 30 | 5 | мелкоигол. | 7÷9 | 838 | 12,4 | 45 |
3:1 | 60 | 30 | 10 | глобуляр. | 3÷5 | 855 | 14,8 | 68 |
4:1 | 50 | 40 | 10 | глобуляр. | 4÷6 | 854 | 13,8 | 62 |
5:1 | 10 | 75 | 15 | глобуляр. | 3÷6 | 856 | 14,6 | 63 |
3:1 | 20 | 60 | 20 | глобуляр. | 2÷3 | 858 | 13,4 | 94 |
2,8:1 | 5 | 70 | 25 | глобуляр. | 2÷4 | 858 | 14,2 | 86 |
2:1 | 10 | 60 | 30 | глобуляр. | 4÷6 | 843 | 12,8 | 59 |
1:1 | 20 | 40 | 40 | строчеч, | 6÷8 | 841 | 12,4 | 51 |
1:0,8 | 10 | 40 | 50 | мелкоигол. | 6÷8 | 836 | 12,1 | 48 |
Как видно из таблицы, предложенный модификатор по сравнению с известным в 1,5-2,2 раза повышает длительную прочность модифицируемого сплава, в 2-3 раза измельчает его структуру при незначительном повышении предела прочности и пластичности. Это подтверждает активирующее действие хрома, содержащегося в модификаторе, на частицы молибдена. Являясь более сильным, чем молибден, карбидообразующим элементом, хром образует с углеродом модифицируемого металла соответствующие карбиды глобулярной формы. Протекающие в расплаве процессы стимулируются наличием подложек - частиц молибдена и пониженной температурой их взаимодействия и, вследствие этого, могут происходить на более ранних стадиях кристаллизации модифицируемого металла. В результате, зародышеобразующая способность частиц молибдена повышается, о чем свидетельствует уменьшение размеров зерна литого металла.
Благоприятное влияние хрома на структуру и свойства литого металла проявляется при его содержании в предложенном модификаторе в количестве 60-70%, при соотношении к молибдену около 3:1. При иных содержаниях и соотношениях измельчение структуры и повышение длительной прочности незначительно.
Модифицирование сплава ЭП-202 предложенным модификатором позволяет получать в электрошлаковых отливках значения длительной прочности, близкие к уровню, соответствующему кованому металлу (ТУ 14-1-588-73). Это дает возможность изготавливать ряд деталей газотурбинных двигателей электрошлаковым литьем вместо горячей ковки. По опытным данным коэффициент использования металла при изготовлении деталей типа «кольцо» из поковок сплава ЭП-202 составляет 0,25, а электрошлаковым литьем - 0,56.
При стоимости 1 т металла 950000 руб. экономический эффект получения только за счет снижения расхода металла на изготовление 1 т деталей типа «кольцо» составит:
С учетом снижения трудоемкости изготовления заготовок и деталей из них, освобождения кузнечно-прессового оборудования и т.д. экономический эффект будет еще более значительным.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №1200585, МКИ С22С 35/00, 1986.
2. Куцев А.В. Исследование влияния дисперсных частиц тугоплавких элементов на структуру и свойства жаропрочных сплавов, разработка и внедрение усовершенствованной технологии точного литья деталей ГТД с повышенной пластичностью, термостойкостью и длительной прочностью. Автореферат диссертации на соискание уч. степени к.т.н. МВТУ им.Баумана, М., 1984 г.
Claims (1)
- Модификатор для жаропрочных сплавов, содержащий порошки молибдена и никель, отличающийся тем, что дополнительно содержит порошок хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:
молибден 20-25 хром 60-75 никель остальное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006130573/02A RU2337167C2 (ru) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Модификатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006130573/02A RU2337167C2 (ru) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Модификатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006130573A RU2006130573A (ru) | 2008-02-27 |
RU2337167C2 true RU2337167C2 (ru) | 2008-10-27 |
Family
ID=39278684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006130573/02A RU2337167C2 (ru) | 2006-08-24 | 2006-08-24 | Модификатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2337167C2 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447175C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт | Модификатор для никелевых сплавов |
RU2447177C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт | Способ получения модификатора для никелевых сплавов |
RU2457270C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт | Способ модифицирования никелевых сплавов |
RU2631545C1 (ru) * | 2016-04-20 | 2017-09-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов |
RU2632365C1 (ru) * | 2016-04-20 | 2017-10-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов |
-
2006
- 2006-08-24 RU RU2006130573/02A patent/RU2337167C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447175C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт | Модификатор для никелевых сплавов |
RU2447177C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт | Способ получения модификатора для никелевых сплавов |
RU2457270C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт | Способ модифицирования никелевых сплавов |
RU2631545C1 (ru) * | 2016-04-20 | 2017-09-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов |
RU2632365C1 (ru) * | 2016-04-20 | 2017-10-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006130573A (ru) | 2008-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Haque et al. | Effect of process variables on structure and properties of aluminium–silicon piston alloy | |
Zamani et al. | High temperature tensile deformation behavior and failure mechanisms of an Al–Si–Cu–Mg cast alloy—The microstructural scale effect | |
RU2337167C2 (ru) | Модификатор | |
Ceschini et al. | Microstructural and mechanical properties characterization of heat treated and overaged cast A354 alloy with various SDAS at room and elevated temperature | |
CN107604239B (zh) | 一种灰铸铁材料及铸造方法和用途 | |
CN106164307B (zh) | NiIr基耐热合金及其制造方法 | |
CN102676881A (zh) | 消除原始颗粒边界的镍基粉末冶金高温合金 | |
Youhua et al. | Preparation and mechanical properties of Inconel718 alloy by metal injection molding | |
Makena et al. | A review on sintered nickel based alloys | |
Zheng et al. | Effects of vacuum on gas content, oxide inclusions and mechanical properties of Ni-based superalloy using electron beam button and synchrotron diffraction | |
Cooke et al. | Press-and-sinter processing of a PM counterpart to wrought aluminum 2618 | |
CN102181791A (zh) | 原位TiC弥散强化奥氏体耐热钢及其制备方法 | |
Shang et al. | Deformation mechanism and forming properties of 6061Al alloys during compression in semi-solid state | |
Subramanian et al. | Microstructures and mechanical behavior of NiAl-Mo and NiAl-Mo-Ti two-phase alloys | |
Pratheesh et al. | Study on the effects of squeeze pressure on mechanical properties and wear characteristics of near-eutectic Al–Si–Cu–Mg–Ni piston alloy with variable Cu content | |
Audy et al. | Analysis of bell materials: Tin bronzes | |
Pereira et al. | Microstructural Evaluation of an Austempered Cast Iron Alloy | |
Kawalec et al. | Abrasive wear resistance of cast iron with precipitates of spheroidal VC carbides | |
CN109385571B (zh) | 一种耐热不锈钢材料及其制备方法 | |
Weiss | High Performance Aluminum Casting Alloys for Engine Applications | |
Schlieter et al. | Microstructure, thermal, and mechanical characterization of rapidly solidified high strength Fe84. 3Cr4. 3Mo4. 6V2. 2C4. 6 | |
Piątkowski | AlSi17Cu5Mg alloy as future material for castings of pistons for internal combustion engines | |
Jin et al. | Effect of solution treatment on the hardness and tensile properties of Al–Mg–Si alloys for automotive chassis | |
Hassani et al. | Microstructural evolution and intermetallic formation in Al-8wt% Si-0.8 wt% Fe alloy due to grain refiner and modifier additions | |
Sunulahpa et al. | Effect of temperature on mechanical properties and type of fracture of superalloys Nimonic 80A |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090825 |