RU2428497C1 - Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул - Google Patents
Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул Download PDFInfo
- Publication number
- RU2428497C1 RU2428497C1 RU2010115194/02A RU2010115194A RU2428497C1 RU 2428497 C1 RU2428497 C1 RU 2428497C1 RU 2010115194/02 A RU2010115194/02 A RU 2010115194/02A RU 2010115194 A RU2010115194 A RU 2010115194A RU 2428497 C1 RU2428497 C1 RU 2428497C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metallurgy
- hafnium
- niobium
- molybdenum
- tungsten
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на никелевой основе для изделий, изготавливаемых методом металлургии гранул, предназначенных для работы при высоких температурах и нагрузках. Жаропрочный сплав на основе никеля для получения изделий методом металлургии гранул содержит, мас.%: углерод - 0,02-0,10, хром - 7,0-10,0, кобальт - 12,0-15,0, вольфрам - 5,5-6,5, молибден - 3,5-4,5, титан - 3,5-4,5, алюминий - 3,5-4,5, ниобий - 1,5-3,5, гафний - 0,1-0,4, ванадий - 0,05-0,2, бор - 0,005-0,05, цирконий - 0,001-0,05, магний - 0,001-0,05, церий - 0,001-0,05, скандий - 0,001-0,05, марганец - 0,001-0,5, кремний - 0,001-0,5, железо - 0,001-0,1, никель - остальное, при одновременном выполнении следующих соотношений: суммарное содержание хрома и кобальта ≤22,8 мас.%, суммарное содержание молибдена и вольфрама ≥9,5 мас.%, суммарное содержание основных элементов, образующих упрочняющую γ'-фазу, - титана, алюминия, ниобия и гафния ≥10,0 мас.%. Технический результат - повышение прочности при комнатной температуре, а также длительной прочности и сопротивления малоцикловой усталости при рабочей температуре 750°С. 2 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным никелевым сплавам для получения тяжелонагруженных деталей, производимых методом металлургии гранул и предназначенных для работы при высоких температурах и нагрузках, например в газотурбинных двигателях.
Известен жаропрочный никелевый сплав, предназначенный для получения изделий методом металлургии гранул, состава (в мас.%):
Углерод - 0,02-0,10
Хром - 9,0-11,0
Кобальт - 14,0-16,0
Вольфрам - более 5,5-6,5
Молибден - 3,0-3,8
Титан - 4,0-4,2
Алюминий - 3,4-4,2
Ниобий - 1,5-2,2
Гафний - 0,1-0,2
Бор - 0,005-0,05
Цирконий - 0,001 - не более 0,05
Магний - 0,001-0,05
Никель - остальное
(патент РФ 2257420, C22C 19/05, 2005 год).
Недостатком этого сплава являются низкие характеристики пластичности при комнатной температуре испытания (δ, ψ, KCU), характеристики ползучести (σ0,2/100) и высокая скорость распространения усталостной трещины (СРТУ) при рабочих температурах.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является жаропрочный никелевый сплав для изготовления изделий методом металлургии гранул, содержащий следующие компоненты в мас.%:
Углерод - 0,02-0,10
Хром - 9,0-11,0
Кобальт - 14,0-16,0
Вольфрам - 5,2-6,8
Молибден - 3,0-3,9
Титан - 3,0-3,4
Алюминий - 3,2-4,5
Ниобий - 1,2-2,4
Гафний - 0,05-0,5
Бор - 0,005-0,05
Цирконий - 0,001-0,05
Магний - 0,001-0,05
Марганец - 0,001-0,5
Кремний - 0,001-0,5
Железо - 0,001-1,0
Никель - остальное
(патент РФ 2294393, C22C 19/05, (C22C 1/04, 2007 год) - прототип.
Недостатком этого сплава являются низкие значения предела прочности при комнатной температуре, длительной прочности и сопротивления малоцикловой усталости при рабочей температуре 750°C.
Заявленное изобретение направлено на повышение прочности при комнатной температуре, длительной прочности и сопротивления малоцикловой усталости при рабочей температуре - 750°C.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, ниобий, гафний, бор, цирконий, магний, марганец, кремний, железо, никель, отличается от известного тем, что он дополнительно содержит ванадий, скандий, церий при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Углерод - 0,02-0,10
Хром - 7,0-10,0
Кобальт - 12,0-15,0
Вольфрам - 5,5-6,5
Молибден - 3,5-4,5
Титан - 3,5-4,5
Алюминий - 3,5-4,5
Ниобий - 1,5-3,5
Гафний - 0,1-0,4
Ванадий - 0,05-0,2
Бор - 0,005-0,05
Цирконий - 0,001-0,05
Магний - 0,001-0,05
Церий - 0,001-0,05
Скандий - 0,001-0,05
Марганец - 0,001-0,5
Кремний - 0,001-0,5
Железо - 0,001-1,0
Никель - остальное
при одновременном выполнении следующих соотношений:
- среднее суммарное содержание хрома и кобальта ≤22,8 мас.%;
- среднее суммарное содержание молибдена и вольфрама ≥9,5 мас.%;
- среднее суммарное содержание основных γ'-образующих элементов: титана, алюминия, ниобия и гафния ≥10,0 мас.%.
Дополнительное введение незначительного количества ванадия способствует упрочнению и стабилизации зерна γ - твердого раствора. Скандий и церий стабилизируют размеры γ'-фазы. Таким образом, дополнительное незначительное количество всех трех элементов способствует упрочнению жаропрочного порошкового сплава.
При среднем суммарном содержании хрома и кобальта в предложенном сплаве ≥22,8 мас.% увеличивается вероятность образования топологической плотноупакованной µ-фазы, что резко снижает весь комплекс механических свойств.
Среднее суммарное содержание тугоплавких химических элементов вольфрама и молибдена более 9,5 мас.% обеспечивает повышенные характеристики жаропрочности при рабочей температуре 750°C.
При среднем суммарном содержании основных γ'-образующих элементов титана, алюминия, ниобия и гафния ≤10 мас.% количество γ'-фазы уменьшается до 55-57%, что не обеспечивает необходимых прочностных характеристик во всем интервале рабочих температур до 750°C.
Осуществление изобретения и достижение указанного выше технического результата подтверждается следующим примером получения изделий из жаропрочных никелевых сплавов.
Методом порошковой металлургии, включающим выплавку в вакуумной индукционной печи слитков трех химических составов согласно изобретению и одного согласно сплаву-прототипу (таблица 1), распыление слитков всех четырех составов на гранулы, переработку гранул, их горячее изостатическое прессование и последующую термическую обработку, были изготовлены образцы дисков.
В таблице 2 показаны механические свойства при 20°C, длительная прочность и сопротивление малоцикловой усталости при рабочей температуре 650 и 750°C всех четырех сплавов.
Из таблицы 2 следует, что предлагаемый сплав превосходит при нормальной температуре (20°C) сплав-прототип по пределу прочности к текучести на 20-50 и 10-50 МПа соответственно.
При рабочей температуре 750°C у дисков, изготовленных из предлагаемого сплава, на 75-95 МПа выше 100-часовой предел длительной прочности, а сопротивление малоцикловой усталости выше на 30-40 МПа.
| Таблица 1 | ||||
| Химические элементы | Химический состав сплавов (в мас.%) | |||
| Согласно изобретению | Прототип | |||
| Состав 1 | Состав 2 | Состав 3 | ||
| Углерод | 0,03 | 0,05 | 0,08 | 0,05 |
| Хром | 8,0 | 7,8 | 9,7 | 10,0 |
| Кобальт | 14,0 | 12,3 | 13,0 | 15,0 |
| Вольфрам | 6,0 | 5,7 | 6,4 | 5,4 |
| Молибден | 3,8 | 3,9 | 4,2 | 3,5 |
| Титан | 3,6 | 4,0 | 4,3 | 3,2 |
| Алюминий | 4,5 | 4,0 | 4,2 | 4,0 |
| Ниобий | 1,8 | 2,0 | 3,2 | 1,5 |
| Гафний | 0,2 | 0,3 | 0,1 | 0,4 |
| Ванадий | 0,1 | 0,2 | 0,1 | - |
| Бор | 0,006 | 0,01 | 0,02 | 0,01 |
| Цирконий | 0,008 | 0,01 | 0,006 | 0,002 |
| Магний | 0,002 | 0,004 | 0,008 | 0,004 |
| Церий | 0,001 | 0,003 | 0,001 | - |
| Скандий | 0,003 | 0,001 | 0,002 | - |
| Марганец | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 |
| Кремний | 0,3 | 0,5 | 0,3 | 0,5 |
| Железо | 0,5 | 0,8 | 0,6 | 0,5 |
| Никель | остальное | остальное | остальное | остальное |
| Σ Cr, Co | 22 | 20,1 | 22,7 | 25 |
| Σ W, Mo | 9,8 | 9,6 | 10,6 | 8,9 |
| Σ Ti, Al, V, Hl | 10,1 | 10,3 | 11,8 | 9,1 |
Таким образом, жаропрочный никелевый порошковый сплав предлагаемого состава обладает повышенными прочностными характеристиками при комнатной температуре испытания и характеристиками длительной прочности и сопротивления малоцикловой усталости при 750°C, что позволяет на 30-40% повысить надежность и увеличить срок службы изделий из этого сплава.
Claims (1)
- Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, ниобий, гафний, бор, цирконий, магний и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий, скандий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,02-0,10 Хром 7,0-10,0 Кобальт 12,0-15,0 Вольфрам 5,5-6,5 Молибден 3,5-4,5 Титан 3,5-4,5 Алюминий 3,5-4,5 Ниобий 1,5-3,5 Гафний 0,1-0,4 Ванадий 0,05-0,2 Бор 0,005-0,05 Цирконий 0,001-0,05 Магний 0,001-0,05 Церий 0,001-0,05 Скандий 0,001-0,05 Марганец 0,001-0,5 Кремний 0,001-0,5 Железо 0,001-0,1 Никель Остальное
при одновременном выполнении следующих соотношений:
- суммарное содержание хрома и кобальта ≤22,8 мас.%;
- суммарное содержание молибдена и вольфрама ≥9,5 мас.%;
- суммарное содержание основных γ'-образующих элементов: титана, алюминия, ниобия и гафния ≥10,0 мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115194/02A RU2428497C1 (ru) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115194/02A RU2428497C1 (ru) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2428497C1 true RU2428497C1 (ru) | 2011-09-10 |
Family
ID=44757616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115194/02A RU2428497C1 (ru) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2428497C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516681C1 (ru) * | 2013-05-24 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Жаропрочный порошковый сплав на основе никеля, стойкий к сульфидной коррозии и изделие, изготовленное из него |
| RU2623540C1 (ru) * | 2016-08-12 | 2017-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Гранулируемый высокожаропрочный никелевый сплав и изделие, изготовленное из него |
-
2010
- 2010-04-16 RU RU2010115194/02A patent/RU2428497C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516681C1 (ru) * | 2013-05-24 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Жаропрочный порошковый сплав на основе никеля, стойкий к сульфидной коррозии и изделие, изготовленное из него |
| RU2623540C1 (ru) * | 2016-08-12 | 2017-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Гранулируемый высокожаропрочный никелевый сплав и изделие, изготовленное из него |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108315599B (zh) | 一种高钴镍基高温合金及其制备方法 | |
| US11193187B2 (en) | Nickel-based superalloy and parts made from said superalloy | |
| EP2826877B1 (en) | Hot-forgeable Nickel-based superalloy excellent in high temperature strength | |
| US8734716B2 (en) | Heat-resistant superalloy | |
| JP5270123B2 (ja) | 窒化物強化可能なコバルト−クロム−鉄−ニッケル合金 | |
| US20030164213A1 (en) | Ni-base alloy, heat-resistant spring made of the alloy, and process for producing the spring | |
| JP6476704B2 (ja) | ニッケル基鋳造合金及び熱間鍛造金型 | |
| JP6653113B2 (ja) | 疲労特性に優れたマルエージング鋼 | |
| EP3208354B1 (en) | Ni-based superalloy for hot forging | |
| JP3308090B2 (ja) | Ｆｅ基超耐熱合金 | |
| JP2022037155A (ja) | 高温チタン合金 | |
| WO2012063879A1 (ja) | ニッケル合金 | |
| CA2955322C (en) | Ni-based superalloy for hot forging | |
| CN104651685A (zh) | 一种铝镁合金材料及其制备方法 | |
| RU2428497C1 (ru) | Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул | |
| RU2410457C1 (ru) | Жаропрочный порошковый сплав на основе никеля | |
| CN104388823A (zh) | 一种高强度耐热合金钢 | |
| JP6738010B2 (ja) | 高温強度特性および高温クリープ特性に優れたニッケル基合金 | |
| RU2283361C1 (ru) | Жаропрочный сплав на основе кобальта и изделие, выполненное из этого сплава | |
| RU2371495C1 (ru) | Жаропрочный порошковый никелевый сплав | |
| RU2294393C1 (ru) | Жаропрочный порошковый сплав на основе никеля | |
| RU2280091C1 (ru) | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава | |
| US10240223B2 (en) | Ni-based alloy having excellent high-temperature creep characteristics, and gas turbine member using the same | |
| RU2348726C1 (ru) | Жаропрочный порошковый сплав на основе никеля | |
| RU2590792C1 (ru) | Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120417 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130820 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190417 |