RU2353692C1 - ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО - Google Patents
ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353692C1 RU2353692C1 RU2007142308/02A RU2007142308A RU2353692C1 RU 2353692 C1 RU2353692 C1 RU 2353692C1 RU 2007142308/02 A RU2007142308/02 A RU 2007142308/02A RU 2007142308 A RU2007142308 A RU 2007142308A RU 2353692 C1 RU2353692 C1 RU 2353692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- lanthanum
- nickel
- zirconium
- molybdenum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al и изделиям из них, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям. Сплав содержит алюминий, хром, вольфрам, молибден, титан, углерод, цирконий, лантан, никель и технологические примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий 7,8-9,04, хром 5,0-6,5, вольфрам 2,7-4,0, молибден 3,0-4,0, титан 0,8-1,5, углерод 0,001-0,02, цирконий 0,05-0,5, лантан 0,016-0,25, никель и технологические примеси - остальное. В качестве технологических примесей он содержит (в мас.%) железо не более 0,3, серу и фосфор не более 0,005 каждого. Повышается жаростойкость при 1200°С и долговечность изделий в диапазоне рабочих температур 1000-1100°С при сохранении высокой жаропрочности и технологической пластичности. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al и изделиям из них, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям, и может быть использовано для изготовления деталей авиационных газотурбинных двигателей, длительно работающих в окисленной атмосфере при больших нагрузках, преимущественно бандажных полок лопаток, вкладышей сопловых аппаратов и т.д..
Из уровня техники известен сплав на основе интерметаллида Ni3Al и изделие, выполненное из него, содержащий, мас.%:
Al | 8,5-9,5 |
Cr | 4,8-5,5 |
W | 2,6-3,2 |
Мо | 2,5-3,5 |
Ti | 1,0-1,6 |
С | 0,001-0,005 |
La | 0,0015-0,015 |
Re | 1,0-3,5 |
Никель и технологические примеси | остальное |
(RU 2003123028, опубликованный 20.01.2005).
Сплав обладает хорошей жаропрочностью, но низкой жаростойкостью при рабочих температурах, в связи с чем изделия, изготовленные из сплава, имеют ограниченный ресурс работы.
Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Al следующего химического состава, мас.%:
Al | 8-9 |
Cr | 5,0-6,8 |
W | 2,7-4,0 |
Мо | 3,0-4,3 |
Ti | 1,3-2,2 |
С | 0,13-0,18 |
Sn | 0,03-0,08 |
Ni | остальное, |
(RU 2088686, опубликован 27.08.1997).
Недостатком этого сплава является низкая прочность и недостаточные жаропрочность и жаростойкость в интервале температур 650-1000°С.
Изделия из сплава, например бандажные полки ГТД, имеют низкий выход годного и недостаточную долговечность.
Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий, мас.%:
Al | 7,8-9,04 |
Cr | 5,0-6,5 |
W | 2,7-4,0 |
Мо | 3,0-4,0 |
Ti | 0,8-1,5 |
С | 0,001-0,05 |
Sn | 0,03-0,08 |
Zr | 0,05-0,50 |
Ni | остальное, |
(RU 2198233, опубликован 10.02.2003).
Сплав обладает высокими жаропрочными свойствами, но низкой жаростойкостью при температуре 1200°С и долговечностью при рабочих температурах 1000-1100°С.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в разработке сплава, жаростойкого при температурах порядка 1200°С и долговечного при рабочих температурах 1000-1100°С.
Техническим результатом изобретения является повышение жаростойкости сплава при температурах 1200°С и долговечности изделий в диапазоне рабочих температур 1000-1100°С при сохранении высокой жаропрочности и технологической пластичности в указанных интервалах температур.
Технический результат достигается тем, что литейный сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий алюминий, хром, вольфрам, молибден, титан, углерод и цирконий, дополнительно содержит лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий | 7,8-9,04 |
Хром | 5,0-6,5 |
Вольфрам | 2,7-4,0 |
Молибден | 3,0-4,0 |
Титан | 0,8-1,5 |
Углерод | 0,001-0,02 |
Цирконий | 0,05-0,5 |
Лантан | 0,016-0,25 |
Никель и технологические примеси | остальное, |
при этом содержание технологических примесей в сплаве, таких как железо, фосфор, сера, ограничено следующими значениями: железо не более 0,3 мас.%; сера и фосфор не более 0,005 мас.% каждого.
Технический результат достигается также тем, что изделия выполняют из сплава заявленного состава.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Лантан является активным по отношению к кислороду элементом, образующим термодинамически стабильный оксид La3О3. Экспериментально установлено, что введение лантана в заявленных пределах в литейный сплав на основе интерметаллида Ni3Al системы Ni-Al-Cr-W-Mo приводит к формированию на поверхности сплава многослойной окисной пленки с промежуточным слоем LaCr2О3, отличающимся малой скоростью роста, что приводит к уплотнению оксидной пленки, улучшению ее адгезии и снижению проникновения кислорода в основу металла.
Снижение содержания лантана ниже 0,016 мас.% не позволяет эффективно «залечивать» вакантные места в кристаллической решетке оксидов. Такого количества недостаточно для формирования сплошного промежуточного слоя сложного оксида, в результате чего снижается плотность оксидной пленки и ухудшается жаростойкость.
Лантан при содержании его в сплаве заявленного состава в количестве 0,016-0,25 мас.% повышает жаростойкость сплава при 1200°С и долговечность при рабочих температурах 1000-1100°С, механизм которых, как установили авторы, заключается в том, что лантан образует нановыделения карбида лантана La2С3 на дислокациях в γ-твердом растворе на основе никеля, которые блокируют движение дислокации, и нановыделения лантаноидов Al2La и Ni3La2, которые стабилизируют межфазные границы γ- и γ'-фаз.
При содержании лантана в сплаве меньше 0,016 мас.% количества выделяющегося карбида лантана La2С3 недостаточно для блокирования дислокации, а лантаноидов - для стабилизации границ, в результате чего снижается жаропрочность и долговечность сплава. Увеличение содержания лантана в сплаве более 0,25 мас.% нецелесообразно, поскольку объемная доля дисперсных частиц возрастает, снижается расстояние между ними, что приводит к возрастанию прочностных характеристик и значительному снижению пластичности в интервале рабочих температур.
Ограничение содержания технологических примесей, таких как железо, сера и фосфор, объясняется следующим.
Увеличение содержания железа более 0,3 мас.% ухудшает жаропрочность сплава заявленного состава при рабочих температурах 1000-1100°С, а фосфор и сера при содержании в примесном количестве более 0,005 мас.% снижает технологические свойства в интервале рабочих температур.
Примеры осуществления.
Шихтовую заготовку из предлагаемого сплава различных составов и сплава-прототипа выплавляли из чистых шихтовых материалов в вакуумной индукционной печи с тиглем из основной футеровки. После разливки сплавов в кокили D=50 мм отбирали стружку на химический анализ. Результаты анализа приведены в таблице 1. Перед последующими операциями шихтовую заготовку протачивали по поверхности на глубину 1-2 мм для удаления слоя, контактирующего с чугуном, затем разрезали на мерные заготовки весом по 2 кг для последующего переплава.
Образцы D=16 мм и длиной 150 мм получали методом направленной кристаллизации в вакууме 1,5-2,5×10-3 мм рт.ст. Поверхность образцов и деталей контролировалась путем выявления микроструктуры в смеси соляной кислоты и перекиси водорода. При наличии одного макрозерна вдоль оси образца отливка считается монокристаллической, при наличии двух и более зерен без выклинивания - столбчатой структурой.
Таблица 1. Составы предлагаемого сплава и прототипа. |
||||||||||
№ сплава | Содержание элементов, мас.% | |||||||||
Al | Cr | W | Mo | Ti | С | Sn | Zr | La | Ni | |
I | 7,8 | 5,0 | 4,0 | 3,0 | 0,8 | 0,001 | - | 0,5 | 0,016 | Осн |
II | 8,4 | 5,7 | 3,3 | 3,5 | 1,2 | 0,01 | - | 0,24 | 0,10 | Осн |
III | 9,0 | 6,5 | 2,7 | 4,0 | 1,5 | 0,02 | - | 0,05 | 0,25 | Осн |
Прототип | 8,5 | 5,7 | 3,2 | 3,5 | 1,2 | 0,02 | 0,05 | 0,25 | - | Осн |
Свойства предлагаемого сплава с различным соотношением компонентов и сплава-прототипа, полученных по одной и той же технологической схеме, приведены в таблице 2.
Таблица 2. Свойства предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al и сплава-прототипа. |
||||
Свойства | I | II | III | Прототип |
Привес образцов при окислении на воздухе за 100 ч при температуре 1200°С, г/м2 | 15-18 | 12-15 | 11-15 | 30-35 |
Время до разрушения при 1000°С и напряжении 150 МПа, ч | 224 | 370 | 257 | 127 |
Время до разрушения при 1100°С и напряжении 100 МПа, ч | 130 | 150 | 138 | 94 |
Плотность, кг/м3 | 7,934 | 7,910 | 7,860 | 7,936 |
Из таблицы 2 видно, что свойства предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al существенно выше, чем известного. Привес окисления на воздухе за 100 часов при 1200°С у сплава-прототипа превышает в 2-3 раза привес предлагаемого сплава. Долговечность предлагаемого сплава до разрушения выше, чем у сплава-прототипа, при 1000°С на 76-80%, а при 1100°С - на 40-60%.
Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al повышает надежность изделий и увеличивает ресурс их работы.
Claims (2)
1. Литейный сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий алюминий, хром, вольфрам, молибден, титан, углерод, цирконий и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алюминий 7,8-9,04
хром 5,0-6,5
вольфрам 2,7-4,0
молибден 3,0-4,0
титан 0,8-1,5
углерод 0,001-0,02
цирконий 0,05-0,5
лантан 0,016-0,25
никель и технологические примеси остальное
при этом он содержит такие технологические примеси, как железо в количестве не более 0,3 мас.%, фосфор и серу не более 0,005 мас.% каждого.
при этом он содержит такие технологические примеси, как железо в количестве не более 0,3 мас.%, фосфор и серу не более 0,005 мас.% каждого.
2. Изделие из литейного сплава на основе интерметаллида Ni3Al, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007142308/02A RU2353692C1 (ru) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007142308/02A RU2353692C1 (ru) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2353692C1 true RU2353692C1 (ru) | 2009-04-27 |
Family
ID=41019010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007142308/02A RU2353692C1 (ru) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2353692C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798860C1 (ru) * | 2022-07-06 | 2023-06-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Сплав на основе интерметаллида Ni3Al и изделие, выполненное из него |
-
2007
- 2007-11-16 RU RU2007142308/02A patent/RU2353692C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798860C1 (ru) * | 2022-07-06 | 2023-06-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ) | Сплав на основе интерметаллида Ni3Al и изделие, выполненное из него |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4036091B2 (ja) | ニッケル基耐熱合金及びガスタービン翼 | |
RU2730821C1 (ru) | Жаропрочный порошковый алюминиевый материал | |
KR20220118435A (ko) | Ni기 합금, 내열·내식 부품, 열처리로용 부품 | |
RU2601720C1 (ru) | Жаропрочный свариваемый сплав на основе кобальта и изделие, выполненное из него | |
RU2353692C1 (ru) | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2405849C1 (ru) | Интерметаллидный сплав на основе титана | |
EP0429793B1 (en) | Heat-resistant stainless steel foil for catalyst-carrier of combustion exhaust gas purifiers | |
RU2351673C1 (ru) | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2434068C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al | |
RU2447172C1 (ru) | Жаропрочный сплав | |
RU2398906C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al | |
JP2001294959A (ja) | 単結晶Ni基耐熱合金およびタービン翼 | |
RU2433196C1 (ru) | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
JP2003138334A (ja) | 高温耐酸化性及び高温延性に優れたNi基合金 | |
RU2588949C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2610577C1 (ru) | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2349663C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2737835C1 (ru) | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него | |
RU2245387C1 (ru) | Сплав на основе интерметаллида ni3al и изделие, выполненное из него | |
RU2349662C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2308499C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2230812C1 (ru) | Сплав на основе интерметаллида ni3al и изделие, выполненное из него | |
RU2530932C1 (ru) | Литейный жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него | |
RU2516215C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al С МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2356965C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЕЙНОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА ИЛИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ СПЛАВА ТИПА ВКНА НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al (ВАРИАНТЫ) И ИЗДЕЛИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ ЭТИМИ СПОСОБАМИ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171117 |