RU2433197C2 - Heat-resistant nickel-based alloy, part manufacturing method, and turbomachine part - Google Patents

Heat-resistant nickel-based alloy, part manufacturing method, and turbomachine part Download PDF

Info

Publication number
RU2433197C2
RU2433197C2 RU2007111861/02A RU2007111861A RU2433197C2 RU 2433197 C2 RU2433197 C2 RU 2433197C2 RU 2007111861/02 A RU2007111861/02 A RU 2007111861/02A RU 2007111861 A RU2007111861 A RU 2007111861A RU 2433197 C2 RU2433197 C2 RU 2433197C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
gamma
temperature
alloys
phase
Prior art date
Application number
RU2007111861/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007111861A (en
Inventor
ЛЕКАЛЛЬЕ Изабелль ОГЮСТЭН (FR)
ЛЕКАЛЛЬЕ Изабелль ОГЮСТЭН
Пьер КАРОН (FR)
Пьер КАРОН
Жан-Ив ГЕДУ (FR)
Жан-Ив ГЕДУ
Дидье ЛОК (FR)
Дидье ЛОК
Лоэиз НАЗ (FR)
Лоэиз НАЗ
Original Assignee
Снекма
Армин
Онэра (Оффис Насьональ Д'Этюд Э Де Решерш Аэроспасьяль)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Снекма, Армин, Онэра (Оффис Насьональ Д'Этюд Э Де Решерш Аэроспасьяль) filed Critical Снекма
Publication of RU2007111861A publication Critical patent/RU2007111861A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2433197C2 publication Critical patent/RU2433197C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433Nickel- or cobalt-based alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: nickel-based alloy contains the following, wt %: chrome 11.5-13.5; cobalt 11.5-16.0; molybdenum - more than 3.4 to 5.0; tungsten 3.0-5.0; aluminium 2.2-3.2; titanium 3.5-5.0; niobium 0.5-2.0; hafnium 0.25-0.35; zirconium 0-0.07; carbon 0.015-0.030; boron 0.01-0.02; nickel is the rest. Turbomachine parts are made from alloy powder by means of powder metallurgy method. ^ EFFECT: alloy can be subject to subsolvus and hypersolvus treatment and has high creep strength at high temperatures. ^ 9 cl, 2 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к жаропрочным сплавам, или суперсплавам, на основе никеля (Ni), предназначенным, в частности, для изготовления дисков (рабочих колес) турбины или компрессора турбомашин с использованием способов порошковой металлургии. Рассматриваемые турбомашины могут быть авиационными (турбореактивный двигатель, турбовинтовой двигатель) или наземными (газовая турбина для производства энергии).The invention relates to heat-resistant alloys, or superalloys based on nickel (Ni), intended, in particular, for the manufacture of disks (impellers) of a turbine or compressor of turbomachines using powder metallurgy methods. The turbomachines in question may be aircraft (turbojet engine, turboprop engine) or ground (gas turbine for energy production).

Диски компрессора и турбины, расположенные соответственно выше и ниже по потоку относительно камеры сгорания турбореактивного двигателя, подвергаются при эксплуатации механическим напряжениям, уподобляемым растяжению, ползучести и усталости, при температурах, которые могут достигать 800°С. Однако желательно, чтобы сроки службы этих дисков достигали многих тысяч часов. Следовательно, эти диски должны быть выполнены из сплава, имеющего при высоких температурах высокую устойчивость к растягивающим усилиям, очень хорошее сопротивление ползучести, а также хорошее сопротивление распространению трещин.The compressor and turbine disks located respectively upstream and downstream of the combustion chamber of a turbojet engine are subjected during operation to mechanical stresses, similar to tensile, creep and fatigue, at temperatures that can reach 800 ° C. However, it is desirable that the service life of these discs reach many thousands of hours. Therefore, these disks must be made of an alloy having at high temperatures high tensile strength, very good creep resistance, and good crack propagation resistance.

В настоящее время такие диски могут выполняться из сплавов на основе Ni с использованием способов порошковой металлургии, причем эти способы ограничивают явления химической сегрегации и способствуют хорошей микроструктурной однородности сплава.Currently, such disks can be made of Ni-based alloys using powder metallurgy methods, and these methods limit the phenomena of chemical segregation and contribute to good microstructural uniformity of the alloy.

Пример известного сплава на основе никеля описан в документе FR 2593830. Данный сплав выпускается в продажу под маркой №18.An example of a known nickel-based alloy is described in FR 2593830. This alloy is commercially available under the brand name No. 18.

Упомянутый пример сплава, так же как и сплавы по изобретению, относится к двухфазным сплавам, которые содержат: фазу, называемую гамма-фазой и образованную твердым раствором на основе никеля, который составляет матрицу металлургических зерен, и фазу, называемую гамма-штрих-фазой, структура которой основана на упорядоченном интерметаллическом соединении Ni3Al. Гамма-штрих-фаза образует несколько совокупностей внутризеренных или межзеренных выделений, которые появляются на различных этапах термомеханической обработки сплава и которые играют различные роли в механических свойствах сплава.The mentioned alloy example, as well as the alloys according to the invention, relates to two-phase alloys, which contain: a phase called a gamma phase and formed by a nickel-based solid solution, which makes up the matrix of metallurgical grains, and a phase called a gamma bar phase, whose structure is based on the ordered intermetallic compound Ni 3 Al. The gamma-ray phase forms several sets of intragranular or intergranular precipitates that appear at various stages of thermomechanical processing of the alloy and which play different roles in the mechanical properties of the alloy.

Можно констатировать, что совокупность межзеренных выделений ограничивает рост зерен гамма-матрицы в ходе рекристаллизационной термообработки. Таким образом, «играя» на рекристаллизационной термообработке сплава, управляют совокупностью межзеренных выделений и, следовательно, размером упомянутых зерен. В зависимости от того, является ли достигаемая во время упомянутой термообработки максимальная температура большей (гиперсольвусная обработка) или меньшей (субсольвусная обработка), чем температура растворения (или температура сольвуса) межзеренных выделений гамма-штрих-фазы, рекристаллизация заканчивается при большом размере зерен (при гиперсольвусной обработке) или при малом размере зерен (при субсольвусной обработке).It can be stated that the totality of intergranular precipitates limits the growth of gamma-matrix grains during recrystallization heat treatment. Thus, “playing” on the recrystallization heat treatment of the alloy, they control a set of intergranular precipitates and, consequently, the size of the mentioned grains. Depending on whether the maximum temperature reached during the mentioned heat treatment is higher (hypersolvus treatment) or lower (subsolus treatment) than the dissolution temperature (or solvus temperature) of gamma-ray phase intergranular precipitates, recrystallization ends with a large grain size (at hypersolvus treatment) or with a small grain size (with subsolvus processing).

Прочности на растяжение обычно способствует уменьшение размера зерна, тогда как сопротивлению ползучести способствует его увеличение. Таким образом, соответственно рассматриваемому применению и намеченным механическим характеристикам двухфазные сплавы термомеханически обрабатывают для того, чтобы получить либо мелкозернистую микроструктуру (маленькие зерна), то есть имеющую размер зерна порядка 5-15 мкм (т.е. показатели по ASTM от 12 до 9 согласно стандарту Американского общества по испытанию материалов), либо крупнозернистую микроструктуру, то есть имеющую размер зерна порядка 20-180 мкм (т.е. показатели по ASTM от 8 до 2).Tensile strength is usually promoted by a decrease in grain size, while creep resistance is promoted by an increase in grain size. Thus, according to the application under consideration and the intended mechanical characteristics, two-phase alloys are thermomechanically processed in order to obtain either a fine-grained microstructure (small grains), i.e. having a grain size of the order of 5-15 μm (i.e., ASTM values from 12 to 9 according to standard of the American Society for Testing Materials), or a coarse-grained microstructure, that is, having a grain size of about 20-180 microns (i.e., ASTM values from 8 to 2).

Кроме того, упрочнение зерен обеспечивается присутствием различных совокупностей внутризеренных выделений гамма-штрих-фазы на основе Ni3Al, и обычно считается, что высокотемпературная механическая прочность на растяжение данных сплавов увеличивается с ростом объемной доли гамма-штрих-фазы, причем упомянутая доля может достигать 60%.In addition, the hardening of the grains is ensured by the presence of various sets of intragranular precipitates of the gamma-ray bar phase based on Ni 3 Al, and it is generally believed that the high-temperature mechanical tensile strength of these alloys increases with an increase in the volume fraction of the gamma bar phase, and this fraction can reach 60%

Сплав №18, у которого объемная доля гамма-штрих-фазы составляет примерно 55%, подвергают в основном субсольвусным обработкам, так как желают получить мелкозернистую микроструктуру. Усталостная прочность и прочность на растяжение данного сплава обычно имеют преимущество по отношению к его сопротивлению ползучести, поскольку температура эксплуатации часто ниже 650°С, то есть относительно умеренная.Alloy No. 18, in which the volume fraction of the gamma-ray phase is approximately 55%, is subjected mainly to subsolus treatments, since it is desired to obtain a fine-grained microstructure. The fatigue and tensile strength of a given alloy usually have an advantage with respect to its creep resistance, since the operating temperature is often below 650 ° C, i.e. relatively moderate.

При температурах выше 650°С необходимо высокое сопротивление ползучести, и, следовательно, крупнозернистая микроструктура (получаемая при гиперсольвусной обработке) будет более подходящей. Однако осуществление гиперсольвусной обработки дисков большого диаметра из сплава №18 является очень сложным или даже невозможным для промышленной реализации по причине слишком маленького разрыва между температурой сольвуса гамма-штрих-фазы и температурой пережога (то есть начала плавления) сплава. Данный диапазон температур повторного растворения гамма-штрих-фазы (то есть для осуществления гиперсольвусной обработки) в самом деле является слишком узким (меньше 30°С), что делает рискованным практическое промышленное применение термообработки с полным растворением гамма-штрих-фазы.At temperatures above 650 ° C, a high creep resistance is required, and therefore, a coarse-grained microstructure (obtained by hypersolus treatment) will be more suitable. However, the implementation of hypersolvous processing of large-diameter disks of alloy No. 18 is very difficult or even impossible for industrial implementation due to too small a gap between the solvus temperature of the gamma-ray phase and the burn-out temperature (i.e., the melting start) of the alloy. This temperature range of re-dissolution of the gamma-ray phase (that is, for hyper-solus processing) is in fact too narrow (less than 30 ° C), which makes the practical industrial use of heat treatment with complete dissolution of the gamma-ray phase phase risky.

Кроме того, в дисках во время быстрого охлаждения (порядка 100°С/мин), следующего за термообработкой с полным растворением, возникают высокие внутренние напряжения, которые провоцируют появление трещин (усадки при закалке).In addition, in the discs during rapid cooling (of the order of 100 ° C / min) following heat treatment with complete dissolution, high internal stresses arise that cause cracking (shrinkage during quenching).

Цель изобретения состоит в том, чтобы предложить сплавы на основе Ni, для которых возможно осуществлять не только субсольвусную обработку, но и гиперсольвусную обработку в промышленном масштабе и которые предпочтительно имеют высокотемпературные механические характеристики, в частности сопротивление ползучести, по меньшей мере эквивалентные механическим характеристикам сплава №18, а предпочтительно - превышающие их.The purpose of the invention is to provide Ni-based alloys for which it is possible to carry out not only subsolus processing, but also hypersolus processing on an industrial scale and which preferably have high temperature mechanical characteristics, in particular creep resistance, at least equivalent to the mechanical characteristics of alloy No. 18, and preferably exceeding them.

Данная цель достигается в изобретении с помощью сплавов, которые содержат по существу (то есть помимо возможных примесей) следующие элементы в указанных количествах, в массовых процентах:This goal is achieved in the invention using alloys that contain essentially (that is, in addition to possible impurities) the following elements in the indicated amounts, in mass percent:

- хром (Сr): 11,5-13,5%;- chromium (Cr): 11.5-13.5%;

- кобальт (Со): 11,5-16,0%;- cobalt (Co): 11.5-16.0%;

- молибден (Мо): от более 3,9 до 5,0%;- molybdenum (Mo): from more than 3.9 to 5.0%;

- вольфрам (W): 3,0-5,0%;- tungsten (W): 3.0-5.0%;

- алюминий (Аl): 2,2-3,2%;- aluminum (Al): 2.2-3.2%;

- титан (Ti): 3,5-5,0%;- titanium (Ti): 3.5-5.0%;

- ниобий (Nb): 0,5-2,0%;- niobium (Nb): 0.5-2.0%;

- гафний (Hf): 0,25-0,35%;- hafnium (Hf): 0.25-0.35%;

- цирконий (Zr): 0-0,07%;- zirconium (Zr): 0-0.07%;

- углерод (С): 0,015-0,030%;- carbon (C): 0.015-0.030%;

- бор (В): 0,01-0,02%; и- boron (B): 0.01-0.02%; and

- никель (Ni): остальное до 100%.- nickel (Ni): the rest is up to 100%.

В своих приведших к изобретению исследованиях заявитель установил, что проблемы, встречающиеся в случае со сплавом №18, частично связаны с большой объемной долей (55%) гамма-штрих-фазы в данном сплаве.In his studies leading to the invention, the applicant found that the problems encountered in the case of alloy No. 18 are partially related to the large volume fraction (55%) of the gamma-ray phase in this alloy.

Фактически, с одной стороны, заявитель установил, что столь большая объемная доля имела тенденцию уменьшать разрыв между температурой сольвуса гамма-штрих-фазы и температурой пережога сплава №18, делая данный разрыв слишком узким для того, чтобы осуществлять гиперсольвусную обработку в промышленном масштабе.In fact, on the one hand, the applicant found that such a large volume fraction tended to narrow the gap between the solvus temperature of the gamma-bar phase and the burn-out temperature of alloy No. 18, making this gap too narrow to carry out hypersolvus processing on an industrial scale.

С другой стороны, заявитель установил, что внутренние напряжения, возникающие в детали в ходе быстрого охлаждения, следующего за термообработкой с полным повторным растворением, частично являются результатом выделения большой объемной доли гамма-штрих-фазы.On the other hand, the applicant has determined that the internal stresses arising in the part during rapid cooling following heat treatment with complete re-dissolution are partly the result of the separation of a large volume fraction of the gamma-ray phase.

Наконец, заявитель установил, что при поддержании температуры свыше 650°С в течение достаточно продолжительных промежутков времени элементный состав сплава №18 вызывал развитие топологически компактных фаз, обычно обозначаемых фазами сигма и мю, пагубных для жаропрочности диска при работе.Finally, the applicant established that, while maintaining the temperature above 650 ° C for sufficiently long periods of time, the elemental composition of alloy No. 18 caused the development of topologically compact phases, usually denoted by sigma and mu phases, detrimental to the heat resistance of the disk during operation.

Таким образом, состав сплавов по изобретению выбран таким образом, чтобы вызвать выделение ограниченной объемной доли гамма-штрих-фазы.Thus, the composition of the alloys according to the invention is selected in such a way as to cause the release of a limited volume fraction of gamma-ray phase.

Таким образом, хотя сплавы по изобретению будут менее богатыми гамма-штрих-фазой, чем сплав №18, они обладают, против всякого ожидания, в их версии с мелкозернистой микроструктурой характеристиками растяжения и сопротивлением ползучести, превышающими данные характеристики этого сравнительного сплава. Представляется также, что данные сплавы имеют скорости распространения трещин при усталости-ползучести, эквивалентные или даже меньшие, чем у сплава №18.Thus, although the alloys according to the invention will be less rich in gamma-bar phase than alloy No. 18, they have, contrary to all expectations, in their version with a fine-grained microstructure tensile characteristics and creep resistance exceeding these characteristics of this comparative alloy. It also seems that these alloys have crack propagation velocities under fatigue-creep equivalent or even lower than alloy No. 18.

Для дисков компрессора или турбины турбомашины высокая стойкость к растягивающим усилиям является особенно благоприятной для устойчивости к разрыву упомянутых дисков, который может внезапно происходить во время случайного режима превышения скорости. Такая высокая стойкость является также показателем хороших свойств многоцикловой усталости и адекватных сроков службы.For compressor disks or turbomachine turbines, high tensile strength is especially favorable for the tear resistance of said disks, which can occur suddenly during a random overspeed mode. Such high resistance is also an indicator of the good properties of multi-cycle fatigue and adequate service life.

Кроме того, уменьшение по сравнению со сплавом №18 объемной доли гамма-штрих-фазы благоприятствует изготовлению дисков, имеющих крупнозернистую микроструктуру и, следовательно, высокое сопротивление ползучести при высокой температуре (то есть при температурах, больших или равных 700°С). Такое сопротивление ползучести, в сочетании с очень хорошими механическими характеристиками растяжения и распространения трещин при усталости-ползучести, позволяет применять эти диски при более высоких температурах, чем в современных турбомашинах, что позволяет добиться лучших тепловых коэффициентов полезного действия и уменьшить удельное потребление турбомашин.In addition, a decrease in the volume fraction of the gamma-ray phase compared to alloy No. 18 favors the manufacture of disks having a coarse-grained microstructure and, therefore, high creep resistance at high temperature (i.e., at temperatures greater than or equal to 700 ° C). Such creep resistance, combined with very good mechanical tensile and crack propagation properties during fatigue-creep, allows the use of these disks at higher temperatures than in modern turbomachines, which allows to achieve better thermal efficiency and reduce the specific consumption of turbomachines.

Получение упомянутой крупнозернистой микроструктуры облегчено также удобным интервалом температур между температурой сольвуса гамма-штрих-фазы и температурой начала плавления сплава. Благоприятным образом составы сплавов по изобретению таковы, что величина упомянутого интервала больше или равна 35°С. Это означает, что термообработки выше температуры сольвуса могут быть осуществлены в промышленном масштабе без опасности пережога сплава.The preparation of said coarse-grained microstructure is also facilitated by a convenient temperature interval between the temperature of the solvus of the gamma-bar phase and the temperature of the onset of melting of the alloy. Advantageously, the alloy compositions according to the invention are such that the size of said interval is greater than or equal to 35 ° C. This means that heat treatments above the solvus temperature can be carried out on an industrial scale without the risk of burning the alloy.

Способность к развитию той или иной из крупнозернистой и мелкозернистой микроструктур, а также хорошие механические свойства, соответствующие каждой из этих двух микроструктур, является определенным преимуществом сплавов по изобретению по отношению к сплавам, применяемым в настоящее время, в частности к сплаву №18.The ability to develop one or another of coarse-grained and fine-grained microstructures, as well as good mechanical properties corresponding to each of these two microstructures, is a definite advantage of the alloys according to the invention with respect to the alloys currently used, in particular, alloy No. 18.

Кроме того, данная способность позволяет изготовлять диски с двойной структурой. Фактически, осуществляя термообработку при градиенте температуры, развивают крупнозернистую структуру в периферийной зоне диска, где температуры эксплуатации являются самыми высокими и где ползучесть играет заметную роль в повреждении (разрушении) материала, и мелкозернистую структуру в более холодной, центральной зоне диска (близкой к ступице), где повреждение происходит по существу из-за растягивающих усилий и циклических напряжений.In addition, this ability allows the manufacture of discs with a double structure. In fact, by performing heat treatment with a temperature gradient, a coarse-grained structure is developed in the peripheral zone of the disk, where operating temperatures are the highest and where creep plays a significant role in damage (destruction) of the material, and a fine-grained structure in the colder, central zone of the disk (close to the hub) where damage occurs essentially due to tensile forces and cyclic stresses.

Несмотря на то что концентрация алюминия меньше концентрации алюминия в сплаве №18 (что непосредственно связано с более низкой объемной долей гамма-штрих-фазы), сплавы по изобретению имеют достаточно низкую плотность (массу на единицу объема), предпочтительно - меньшую или равную 8,3 кг/дм3, что позволяет ограничить массу диска и напряжения, возникающие из-за центробежной силы.Despite the fact that the concentration of aluminum is lower than the concentration of aluminum in alloy No. 18 (which is directly related to the lower volume fraction of the gamma-ray phase), the alloys according to the invention have a fairly low density (mass per unit volume), preferably less than or equal to 8, 3 kg / dm 3 , which allows you to limit the mass of the disk and the stress arising due to centrifugal force.

Наконец, элементные составы сплавов по изобретению обеспечивают им хорошую микроструктурную стабильность по отношению к появлению фаз сигма и мю, которое замедлено при выдержке в течение 500 часов при 750°С.Finally, the elemental compositions of the alloys of the invention provide them with good microstructural stability with respect to the appearance of sigma and mu phases, which is slowed down by holding for 500 hours at 750 ° C.

Чтобы ограничить опасность растрескивания при закалке, в частности во время обработок при температуре выше температуры сольвуса гамма-штрих-фазы, составы сплавов по изобретению имеют ограниченную объемную долю гамма-штрих-фазы, а предпочтительно - меньшую или равную 50%. Тем не менее, должно присутствовать достаточно гамма-штрих-фазы, поэтому объемная доля гамма-штрих-фазы предпочтительно составляет в диапазоне от 40% до 50%.In order to limit the risk of cracking during hardening, in particular during treatments above the solvus temperature of the gamma bar phase, alloy compositions of the invention have a limited volume fraction of gamma bar phase, and preferably less than or equal to 50%. However, sufficient gamma-ray phase must be present, therefore, the volume fraction of the gamma-ray phase is preferably in the range of 40% to 50%.

Преимущественно, для того чтобы получить такую объемную долю гамма-штрих-фазы в сплавах по изобретению, сумма содержаний Аl, Ti и Nb в атомных процентах больше или равна 10,5% и меньше или равна 13%, или 10,5%≤Al+Ti+Nb≤13%.Advantageously, in order to obtain such a volume fraction of the gamma-ray phase in the alloys of the invention, the sum of the contents of Al, Ti and Nb in atomic percentages is greater than or equal to 10.5% and less than or equal to 13%, or 10.5% ≤Al + Ti + Nb≤13%.

Хотя выделение гамма-штрих-фазы в сплавах на основе Ni зависит исключительно от присутствия Аl в достаточной концентрации, элементы Ti и Nb, которые, замещая Аl, входят в состав этой фазы, рассматриваются как элементы, благоприятствующие образованию гамма-штрих-фазы в том же количестве, и называются гамма-штрих-образующими. Величина объемной доли гамма-штрих-фазы является, таким образом, функцией суммы атомных концентраций Al, Ti и Nb.Although the release of the gamma-ray phase in Ni-based alloys depends solely on the presence of Al in a sufficient concentration, the elements Ti and Nb, which, replacing Al, are part of this phase, are considered as elements favoring the formation of the gamma-ray phase in that the same amount, and are called gamma-ray generators. The volume fraction of the gamma-ray phase is, therefore, a function of the sum of the atomic concentrations of Al, Ti and Nb.

Следует отметить, что тантал (Та) также является гамма-штрих-образующим элементом, но что он не был оставлен в составе сплавов по изобретению. В самом деле, Та является элементом с высокой атомной массой, что требует проведения сложных корректировок состава с целью удержать плотность сплава ниже разумного предела (предпочтительно меньшего или равного 8,3 кг/дм3). Кроме того, стоимость Та высока, а его благоприятное действие на устойчивость к растрескиванию не была четко установлена. Наконец, его упрочняющее влияние на гамма-штрих-фазу оказалось не большим, чем у элементов Ti и Nb. Даже можно констатировать, что прочность сплавов по изобретению была по меньшей мере эквивалентна прочности сплавов, содержащих Та.It should be noted that tantalum (Ta) is also a gamma-ray forming element, but that it was not left in the alloys of the invention. In fact, Ta is an element with a high atomic mass, which requires complex compositional adjustments to keep the alloy density below a reasonable limit (preferably less than or equal to 8.3 kg / dm 3 ). In addition, the cost of Ta is high, and its beneficial effect on crack resistance has not been clearly established. Finally, its strengthening effect on the gamma-ray phase was not greater than that of the elements Ti and Nb. It can even be stated that the strength of the alloys of the invention was at least equivalent to the strength of alloys containing Ta.

Преимущественнее, содержания Al, Ti и Nb в атомных процентах в сплавах по изобретению таковы, что отношение между суммой содержаний Ti и Nb и содержанием Al больше или равно 0,9 и меньше или равно 1,1, т.е. 0,9≤[(Ti+Nb)/Al]≤1,1.More preferably, the atomic percentages of Al, Ti and Nb in the alloys of the invention are such that the ratio between the sum of the contents of Ti and Nb and the Al content is greater than or equal to 0.9 and less than or equal to 1.1, i.e. 0.9 ≤ [(Ti + Nb) / Al] ≤1.1.

Атомы Ti и Nb, замещающие Al в гамма-штрих-фазе на основе Ni3Al, упрочняют ее по механизмам, аналогичным механизмам твердения твердого раствора. Данное твердение тем сильнее, чем больше отношение [(Ti+Nb)/Al]. Между тем, с одной стороны, выше некоторого значения концентрации Ti выделяется когерентная эта-фаза Ni3Ti в форме удлиненных пластинок, которые оказывают пагубное воздействие на механические свойства, в частности на пластичность, содержащих ее сплавов. С другой стороны, концентрация Nb должна быть ограничена, так как избыточное содержание Nb является вредным для устойчивости к распространению трещин в данном типе сплавов.The Ti and Nb atoms, which replace Al in the gamma-ray phase based on Ni 3 Al, strengthen it by mechanisms similar to the solidification solidification mechanisms. This hardening is the stronger, the greater the ratio of [(Ti + Nb) / Al]. Meanwhile, on the one hand, a coherent eta phase of Ni 3 Ti stands out above a certain concentration of Ti in the form of elongated plates, which have a detrimental effect on the mechanical properties, in particular, on the ductility of the alloys containing it. On the other hand, the concentration of Nb should be limited, since an excessive content of Nb is harmful to the resistance to crack propagation in this type of alloys.

Согласно другому аспекту изобретения содержания W, Мо, Сr и Со в атомных процентах таковы, что сумма содержаний W, Мо, Сr и Со больше или равна 30% и меньше или равна 34%, и таковы, что сумма содержаний W и Мо больше или равна 3% и меньше или равна 4,5%, т.е.: 30%≤W+Mo+Cr+Co≤34% и 3%≤W+Mo≤4,5%.According to another aspect of the invention, the contents of W, Mo, Cr and Co in atomic percentages are such that the sum of the contents of W, Mo, Cr and Co is greater than or equal to 30% and less than or equal to 34%, and such that the sum of the contents of W and Mo is greater than or equal to 3% and less than or equal to 4.5%, i.e.: 30% ≤W + Mo + Cr + Co≤34% and 3% ≤W + Mo≤4.5%.

Элементами, которые существенно замещают Ni в твердом гамма-растворе, являются Сr, Со, Мо и W.Elements that substantially replace Ni in a solid gamma solution are Cr, Co, Mo, and W.

Хром (Сr) является необходимым для устойчивости сплава к окислению и коррозии и участвует, за счет влияния на твердый раствор, в твердении гамма-матрицы.Chromium (Cr) is necessary for the stability of the alloy to oxidation and corrosion and is involved, due to the effect on the solid solution, in the hardening of the gamma matrix.

Кобальт (Со) улучшает сопротивление данных сплавов ползучести при высокой температуре. Кроме того, увеличение концентрации Со в пределах устойчивости структуры гамма-фазы позволяет понизить температуру сольвуса гамма-штрих-фазы и таким образом облегчить осуществление термообработок с ее частичным или полным повторным растворением.Cobalt (Co) improves the resistance of these creep alloys at high temperature. In addition, an increase in the concentration of Co within the stability of the structure of the gamma phase allows one to lower the temperature of the solvus of the gamma-bar phase and thus facilitate the heat treatment with its partial or complete re-dissolution.

Молибден (Мо) и вольфрам (W) придают сильное твердение гамма-матрице за счет влияния на твердый раствор. Однако данные элементы имеют высокие атомные массы, и замещение ими Ni (в частности, замещение Ni на W) выражается в заметном увеличении плотности сплава.Molybdenum (Mo) and tungsten (W) give strong hardening to the gamma matrix due to the effect on the solid solution. However, these elements have high atomic masses, and their substitution of Ni (in particular, the substitution of Ni by W) is expressed in a noticeable increase in the density of the alloy.

Таким образом, содержания Сr, Мо, Со и W в сплавах по изобретению должны быть тщательно подобраны по отношению одни к другим для того, чтобы получить желаемые эффекты, в частности оптимальное твердение гамма-матрицы, но без опасности вызвать преждевременное появление фаз хрупких интерметаллических соединений фаз сигма и мю. Данные фазы, когда они развиваются в избыточном количестве, могут фактически повлечь за собой значительное уменьшение пластичности и механической прочности сплавов.Thus, the contents of Cr, Mo, Co and W in the alloys according to the invention must be carefully selected relative to one another in order to obtain the desired effects, in particular the optimum hardening of the gamma matrix, but without danger of causing premature phases of brittle intermetallic compounds sigma and mu phases. These phases, when they develop in excess, can actually entail a significant decrease in the ductility and mechanical strength of the alloys.

Наконец, отмечают, что элементы, называемые второстепенными, такие как С, В и Zr, образуют сегрегаты, главным образом, на границах зерен, например, в форме боридов или карбидов. Они также вносят свой вклад в увеличение прочности и пластичности сплавов за счет изменения химического состава границ зерен, и их отсутствие будет вредным. Однако избыточное содержание данных элементов влечет за собой уменьшение температуры начала плавления, а также избыточное выделение карбидов и боридов, которые расходуют эти элементы сплава и которые более не участвуют в твердении сплава. Таким образом, концентрации углерода, бора и циркония подбирают, в частности, при минимальных ненулевых содержаниях углерода и бора, так, чтобы получить оптимальные для сплавов по изобретению механическую прочность и пластичность при высокой температуре. Гафний (Hf) также присутствует в умеренном количестве, так как данный элемент улучшает устойчивость к межзеренному растрескиванию при высокой температуре.Finally, it is noted that elements called minor, such as C, B, and Zr, form segregates, mainly at grain boundaries, for example, in the form of borides or carbides. They also contribute to increasing the strength and ductility of alloys by changing the chemical composition of grain boundaries, and their absence will be harmful. However, the excessive content of these elements entails a decrease in the temperature of the onset of melting, as well as excessive precipitation of carbides and borides, which consume these elements of the alloy and which no longer participate in the hardening of the alloy. Thus, the concentrations of carbon, boron and zirconium are selected, in particular, with minimal non-zero contents of carbon and boron, so as to obtain optimal mechanical strength and ductility for the alloys of the invention at high temperature. Hafnium (Hf) is also present in moderation, as this element improves resistance to intergranular cracking at high temperature.

Объектом изобретения также является способ изготовления детали, более конкретно, детали турбомашины, такой как диск (рабочее колесо) компрессора или турбины, при котором получают заготовку упомянутой детали или саму деталь из порошка сплава по изобретению с использованием метода порошковой металлургии.The invention also relates to a method for manufacturing a part, more specifically a turbomachine part, such as a disk (impeller) of a compressor or turbine, in which a blank of said part or the part itself is obtained from the alloy powder of the invention using the powder metallurgy method.

Преимущественно подвергают упомянутую заготовку или упомянутую деталь рекристаллизационной термообработке, при которой заготовку или деталь доводят либо до температуры, которая ниже температуры сольвуса гамма-штрих-фазы упомянутого сплава, либо до температуры, которая больше температуры сольвуса гамма-штрих-фазы упомянутого сплава и меньше температуры начала плавления упомянутого сплава, чтобы таким образом способствовать развитию микроструктуры с размером зерен, подходящим для условий нагружения.Advantageously, said billet or said part is subjected to recrystallization heat treatment at which the billet or part is brought either to a temperature which is lower than the solvus temperature of the gamma-bar phase of said alloy, or to a temperature which is higher than the solvus temperature of the gamma-bar phase of said alloy and lower than the temperature the beginning of the melting of said alloy, in order to thereby contribute to the development of a microstructure with a grain size suitable for loading conditions.

Изобретение, его применения и его преимущества будут лучше поняты при изучении нижеследующего подробного описания. Данное описание приведено со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых:The invention, its applications and its advantages will be better understood when studying the following detailed description. This description is given with reference to the accompanying figures, in which:

Фиг.1 представляет собой снимок, полученный методом сканирующей электронной микроскопии и показывающий микроструктуру сплава А, описанного дальше, иFigure 1 is a photograph obtained by scanning electron microscopy and showing the microstructure of alloy A, described later, and

Фиг.2 представляет собой снимок, полученный методом сканирующей электронной микроскопии и показывающий микроструктуру сплава С1, описанного дальше.Figure 2 is a photograph obtained by scanning electron microscopy and showing the microstructure of the alloy C1, described later.

Детали, полученные исходя из сплавов по изобретению, предпочтительно изготовлены с использованием методов порошковой металлургии.Parts obtained from the alloys of the invention are preferably fabricated using powder metallurgy methods.

Например, изготовление диска компрессора или турбины с использованием метода порошковой металлургии содержит следующие этапы:For example, manufacturing a compressor disk or turbine using the powder metallurgy method comprises the following steps:

- изготовление слитка исходного сплава смешиванием и сплавлением чистых металлических элементов (с точностью до возможных примесей);- manufacture of an ingot of the initial alloy by mixing and fusion of pure metal elements (up to possible impurities);

- переплав слитка и его распыление при помощи инертного газа или переплав слитка и его центробежное распыление известным методом вращающегося электрода с получением предварительно сплавленного порошка;- remelting the ingot and spraying it with an inert gas, or remelting the ingot and centrifugally spraying it using a known rotating electrode method to produce a pre-fused powder;

- уплотнение этого предварительно сплавленного порошка горячим изостатическим прессованием и/или выдавливанием;- compaction of this pre-fused powder by hot isostatic pressing and / or extrusion;

- формование заготовки диска изотермической ковкой;- forming a blank of a disk by isothermal forging;

- термообработка полученной заготовки и- heat treatment of the obtained workpiece and

- окончательная механическая обработка диска. На выходе из изотермической ковки могут быть выбраны различные этапы термообработки, чтобы получить микроструктуру, лучше подходящую к намеченному применению. Температура обработки с растворением гамма-штрих-фазы позволяет контролировать размер металлургического зерна:- final machining of the disc. At the exit from the isothermal forging, various stages of heat treatment can be selected to obtain a microstructure that is better suited to the intended application. The processing temperature with the dissolution of the gamma-bar phase allows you to control the size of the metallurgical grain:

- в случае с обработкой при температуре меньше температуры сольвуса гамма-штрих-фазы получают микроструктуру с маленькими зернами (от 5 до 15 мкм), а- in the case of processing at a temperature lower than the solvus temperature of the gamma-bar phase, a microstructure with small grains (from 5 to 15 μm) is obtained, and

- в случае с обработкой при температуре, находящейся в интервале между температурой сольвуса гамма-штрих-фазы и температурой начала плавления сплава, получают микроструктуру с крупными зернами (больше 15 мкм). Эта последняя обработка может быть осуществлена в промышленном масштабе только в том случае, если разрыв между двумя вышеупомянутыми температурами, называемый «интервалом растворения», является достаточно значительным: считается, что для промышленных сплавов он должен быть больше 30°С, предпочтительно - больше 35°С.- in the case of processing at a temperature in the range between the solvus temperature of the gamma-bar phase and the melting temperature of the alloy, a microstructure with large grains (more than 15 μm) is obtained. This last treatment can be carried out on an industrial scale only if the gap between the two above-mentioned temperatures, called the “dissolution interval”, is sufficiently significant: it is believed that for industrial alloys it should be more than 30 ° C, preferably more than 35 ° FROM.

Скорость охлаждения, которое следует за обработкой с растворением, позволяет контролировать распределение внутризеренных выделений гамма-штрих-фазы.The cooling rate that follows the dissolution treatment allows you to control the distribution of intragranular gamma-ray precipitates.

Один или несколько отпусков позволяют контролировать размер третичных выделений гамма-штрих-фазы и снять внутренние напряжения, которые возникают при закалке.One or several holidays allows you to control the size of the tertiary precipitates of the gamma-ray phase and to relieve internal stresses that occur during hardening.

Номинальные составы двух известных из уровня техники сплавов и трех сплавов по изобретению, приведенные в качестве примеров, представлены в таблице I, в которой содержания элементов в каждом сплаве указаны в атомных процентах, и в таблице II, в которой эти содержания указаны в массовых процентах. Сплавы С1, С2 и С3 имеют интервал растворения больше 50°С и могут, таким образом, быть обработаны согласно двум представленным выше типам термообработки, что обеспечивает более широкий диапазон микроструктур.The nominal compositions of the two prior art alloys and the three alloys according to the invention, shown as examples, are presented in Table I, in which the content of elements in each alloy are indicated in atomic percent, and in Table II, in which these contents are indicated in mass percent. Alloys C1, C2 and C3 have a dissolution interval of more than 50 ° C and can thus be processed according to the two types of heat treatment presented above, which provides a wider range of microstructures.

Таблица ITable I (содержания указаны в атомных процентах)(contents are in atomic percent) СплавAlloy СоWith CrCr MoMo WW АlAl TiTi NbNb HfHf СFROM ВAT ZrZr АBUT 15,015.0 12,512.5 3,83.8 00 9,29.2 5,35.3 00 0,1250.125 0,0790,079 0,0830,083 0,0220,022 ВAT 12,912.9 18,118.1 2,42,4 1,31.3 4,64.6 4,54,5 0,40.4 00 0,1900.190 0,0770,077 0,0270,027 С1C1 15,115.1 13,613.6 2,22.2 1,31.3 6,46.4 5,65,6 0,50.5 0,1000,100 0,1090.109 0,0930,093 00 С2C2 15,415.4 14,114.1 2,52.5 1,51,5 6,06.0 5,05,0 1,01,0 0,0930,093 0,1280.128 0,0800,080 00 С3C3 12,012.0 14,614.6 2,92.9 1,01,0 5,55.5 4,64.6 1,01,0 0,1000,100 0,1000,100 0,0800,080 0,0380,038

Таблица IITable II (содержания указаны в массовых процентах)(contents are indicated in mass percent) СплавAlloy СоWith CrCr MoMo WW АlAl TiTi NbNb HfHf СFROM ВAT ZrZr АBUT 15,915.9 11,711.7 6,66.6 00 4,44.4 4,54,5 00 0,4000.400 0, 0170,017 0,0160.016 0,0360,036 ВAT 13,113.1 16,216,2 4,04.0 4,04.0 2,22.2 3,73,7 0,70.7 00 0,0390,039 0,0140.014 0,0430,043 С1C1 15,415.4 12,212,2 3,73,7 4,04.0 3,03.0 4,64.6 0,80.8 0,3100.310 0,0230,023 0,0180.018 00 С2C2 15,515,5 12,612.6 4,14.1 4,74.7 2,82,8 4,14.1 1,51,5 0,2850.285 0,0260,026 0,0150.015 00 С3C3 12,1512.15 13,013.0 4,84.8 3,153.15 2,552,55 3,83.8 1,61,6 0,3100.310 0,0210,021 0,0150.015 0,0600,060

Сплав А представляет собой сплав №18, а сплав В поставляется в продажу под маркой Rene-88DT.Alloy A is alloy No. 18, and alloy B is marketed under the brand name Rene-88DT.

Для проведения испытаний на данных сплавах детали были изготовлены методом порошковой металлургии согласно следующей процедуре:To conduct tests on these alloys, the parts were manufactured by powder metallurgy according to the following procedure:

- изготовление слитков исходного сплава смешиванием и сплавлением чистых металлических элементов;- manufacture of ingots of the original alloy by mixing and fusion of pure metal elements;

- центробежное распыление с вращающимися электродами;- centrifugal atomization with rotating electrodes;

- уплотнение предварительно сплавленных порошков горячим выдавливанием;- compaction of pre-fused powders by hot extrusion;

- термообработка, включающая в себя субсольвусную или гиперсольвусную обработку.- heat treatment, including subsolvus or hypersolvus processing.

В случае субсольвусной обработки, обработка с частичным растворением гамма-штрих-фазы была осуществлена при температуре меньше температуры сольвуса (Тсольвус) гамма-штрих-фазы (примерно Тсольвус - 25°С). Скорость охлаждения после растворения составляла порядка 100°С/мин. За данной обработкой следовали отпуск в течение 24 часов при 750°С и охлаждение на воздухе.In the case of the subsolvus treatment, the treatment with partial dissolution of the gamma-ray phase was carried out at a temperature lower than the solvus temperature (T solvus ) of the gamma-ray phase (approximately T solvus is 25 ° C). The cooling rate after dissolution was about 100 ° C / min. This treatment was followed by tempering for 24 hours at 750 ° C and cooling in air.

В случае гиперсольвусной обработки, обработка с полным растворением гамма-штрих-фазы была осуществлена при температуре больше температуры сольвуса гамма-штрих-фазы (примерно Тсольвус+15-20°С). Скорость охлаждения после растворения составляла порядка 140°С/мин. За данной обработкой следовали отпуск в течение 8 часов при 760°С и охлаждение на воздухе.In the case of hypersolvus treatment, the treatment with complete dissolution of the gamma-bar phase was carried out at a temperature higher than the temperature of the solvus of the gamma-bar phase (approximately T solvus + 15-20 ° C). The cooling rate after dissolution was about 140 ° C / min. This treatment was followed by tempering for 8 hours at 760 ° C and cooling in air.

В таблицах III и IV представлены несколько результатов механических испытаний, проведенных на растяжение, ползучесть и распространение трещин соответственно для сплавов, подвергнутых субсольвусной обработке (таблица III) и гиперсольвусной обработке (таблица IV).Tables III and IV present several results of tensile, creep, and crack propagation tests for alloys subjected to subsolus treatment (Table III) and hypersolus treatment (Table IV), respectively.

Испытания на растяжение осуществляли на воздухе при 650°С для субсольвусной обработки (таблица III) и при 700°С для гиперсольвусной обработки (таблица IV), и Rm соответствует максимальному напряжению, измеренному во время данных испытаний.Tensile tests were carried out in air at 650 ° C for subsolus treatment (Table III) and at 700 ° C for hypersolus treatment (Table IV), and R m corresponds to the maximum stress measured during these tests.

Испытания на ползучесть осуществляли на воздухе при 700°С под начальным напряжением 550 МПа (650 МПа для сплава C1). Величина t0,2% представляет собой время выдержки в часах до достижения пластической деформации 0,2%.Creep tests were carried out in air at 700 ° C under an initial stress of 550 MPa (650 MPa for alloy C1). The value of t of 0.2 % represents the exposure time in hours until plastic deformation of 0.2% is achieved.

Испытания на распространение трещин осуществляли на воздухе и при 650°С. Цикл нагружения был следующим: подъем нагрузки за 10 секунд, выдержка 300 секунд при максимальной нагрузке и снятие нагрузки за 10 секунд при отношении нагрузок (минимальная нагрузка/максимальная нагрузка), равном 0,05. Величина Vf35 представляет собой скорость распространения трещин, измеренную при величине дельта К, равной 35 MПa·м1/2.The crack propagation tests were carried out in air and at 650 ° C. The loading cycle was as follows: lifting the load in 10 seconds, holding for 300 seconds at maximum load and unloading in 10 seconds at a load ratio (minimum load / maximum load) of 0.05. The value of V f35 is the crack propagation rate measured at a delta K of 35 MPa · m 1/2 .

Таблица IIITable III (* - под начальным напряжением 650 МПа)(* - under an initial voltage of 650 MPa) СплавAlloy Растяжение при 650°С Rm (МПа)Tensile at 650 ° C R m (MPa) Ползучесть при 700°С под 550 МПа, t0,2% (ч)Creep at 700 ° C under 550 MPa, t 0.2% (h) Распространение трещины при 650°С, Vf35 (м/цикл) Crack propagation at 650 ° C, V f35 (m / cycle) АBUT 14741474 340340 12·10-5 12 · 10 -5 ВAT 14451445 610610 3·10-5 3 · 10 -5 C1C1 15901590 3000*3000 * 2·10-5 2 · 10 -5 С2C2 16351635 23002300 3·10-5 3 · 10 -5 С3C3 15891589 -- --

Таблица IVTable IV (*- под начальным напряжением 650 МПа)(* - under an initial voltage of 650 MPa) СплавAlloy Растяжение при 700°С Rm (МПа)Tensile at 700 ° C R m (MPa) Ползучесть при 700°С под 550 МПа, t0,2% (ч)Creep at 700 ° C under 550 MPa, t 0.2% (h) Распространение трещины при 650°С, Vf35 (м/цикл) Crack propagation at 650 ° C, V f35 (m / cycle) ВAT 13201320 150150 9·10-6 9 · 10 -6 С1C1 14401440 1750*1750 * 3·10-6 3 · 10 -6 С2C2 14281428 >3000> 3000 5·10-6 5 · 10 -6

Результаты в таблицах III и IV показывают, что сплавы по изобретению позволяют достигнуть значительного повышения высокотемпературных механических свойств (растяжение и ползучесть), все еще сохраняя устойчивость к распространению трещин, идентичную или лучшую, чем у известных сплавов.The results in tables III and IV show that the alloys according to the invention can achieve a significant increase in high temperature mechanical properties (tensile and creep), while still maintaining crack propagation resistance, identical or better than that of known alloys.

Обращаясь к Фиг.1 и 2, микроструктурные исследования были осуществлены на подвергнутых субсольвусной обработке сплавах А и С1 для того, чтобы выявить появление топологически компактных фаз (то есть хрупких интерметаллических соединений) после термообработки, старением в течение 500 часов при 750°С. Наблюдения были осуществлены методом сканирующей электронной микроскопии с контрастом в режиме отраженных электронов на образцах, не подвергавшихся травлению. В сплаве А старение в жестких условиях в течение 500 часов при 750°С вызывало меж- и внутризеренное образование фаз, обогащенных тяжелыми элементами. Данные фазы контрастно проявляются (белые кромки) на границах зерен на Фиг.1. Эти фазы, когда они образуются в избыточном количестве, могут повлечь за собой значительное снижение пластичности и прочности сплавов. Исследования сплава С1, подвергнутого той же самой обработке в течение 500 часов при 750°С, показывают, что данные фазы во время старения не образовались. Таким образом, сплавы по изобретению были более устойчивыми, чем сплав А (№18), по отношению к образованию хрупких интерметаллических соединений, которые представляют собой топологически компактные фазы.Referring to Figs. 1 and 2, microstructural studies were carried out on sub-solus-treated alloys A and C1 in order to detect the appearance of topologically compact phases (i.e. brittle intermetallic compounds) after heat treatment, aging for 500 hours at 750 ° C. The observations were carried out by scanning electron microscopy with contrast in the reflected electron mode on samples not subjected to etching. In alloy A, aging under severe conditions for 500 hours at 750 ° C caused inter- and intragranular formation of phases enriched in heavy elements. These phases are contrasting (white edges) at the grain boundaries in Figure 1. These phases, when they are formed in excess, can entail a significant decrease in the ductility and strength of the alloys. Studies of alloy C1 subjected to the same treatment for 500 hours at 750 ° C show that these phases did not form during aging. Thus, the alloys of the invention were more stable than alloy A (No. 18) with respect to the formation of brittle intermetallic compounds, which are topologically compact phases.

Claims (9)

1. Жаропрочный сплав на основе никеля, по существу, содержащий следующие элементы в указанных количествах, мас.%:
Сr 11,5-13,5 Со 11,5-16,0 Мо от более 3,4 до 5,0 W 3,0-5,0 Al 2,2-3,2 Ti 3,5-5,0 Nb 0,5-2,0 Hf 0,25-0,35 Zr 0-0,07 С 0,015-0,030 В 0,01-0,02 Ni остальное до 100
1. A heat-resistant alloy based on Nickel, essentially containing the following elements in the indicated amounts, wt.%:
Cr 11.5-13.5 With 11.5-16.0 Mo from more than 3.4 to 5.0 W 3.0-5.0 Al 2.2-3.2 Ti 3,5-5,0 Nb 0.5-2.0 Hf 0.25-0.35 Zr 0-0.07 FROM 0.015-0.030 AT 0.01-0.02 Ni the rest is up to 100
2. Сплав по п.1, имеющий следующий состав, мас.%:
Сr 13 Со 12,15 Мо 4,8 W 3,15 Al 2,55 Ti 3,8 Nb 1,6 Hf 0,310 Zr 0,060 С 0,021 В 0,015 Ni остальное до 100
2. The alloy according to claim 1, having the following composition, wt.%:
Cr 13 With 12.15 Mo 4.8 W 3.15 Al 2,55 Ti 3.8 Nb 1,6 Hf 0.310 Zr 0,060 FROM 0,021 AT 0.015 Ni the rest is up to 100
3. Порошок сплава по п.1 или 2.3. The alloy powder according to claim 1 or 2. 4. Способ изготовления детали, в котором получают заготовку упомянутой детали или саму деталь из порошка сплава по п.3 с использованием метода порошковой металлургии.4. A method of manufacturing a part in which a blank of said part or the part itself is obtained from an alloy powder according to claim 3 using the powder metallurgy method. 5. Способ изготовления детали по п.4, в котором упомянутую заготовку или упомянутую деталь подвергают рекристаллизационной термообработке, при которой доводят заготовку или деталь до температуры, которая выше температуры сольвуса гамма-штрих-фазы упомянутого сплава и ниже температуры начала плавления упомянутого сплава.5. The method of manufacturing a part according to claim 4, wherein said preform or said part is subjected to recrystallization heat treatment, at which the preform or part is brought to a temperature that is higher than the solvus temperature of the gamma-ray phase of the alloy and lower than the melting temperature of the alloy. 6. Способ изготовления детали по п.4, в котором упомянутую заготовку или упомянутую деталь подвергают рекристаллизационной термообработке, при которой доводят заготовку или деталь до температуры, которая ниже температуры сольвуса гамма-штрих-фазы упомянутого сплава.6. The method for manufacturing a part according to claim 4, wherein said preform or said part is subjected to recrystallization heat treatment, at which the preform or part is brought to a temperature which is lower than the solvus temperature of the gamma-ray phase of said alloy. 7. Деталь турбомашины, полученная из сплава по п.1 или 2.7. Detail of a turbomachine obtained from an alloy according to claim 1 or 2. 8. Деталь турбомашины по п.7, имеющая крупнозернистую структуру в зоне, в которой она подвергается воздействию самых высоких рабочих температур, и где ползучесть играет важную роль в повреждении детали, и мелкозернистую структуру в зоне, в которой она подвергается воздействию самых низких рабочих температур, и где повреждение происходит, по существу, из-за растягивающих усилий и циклических нагрузок.8. A turbomachine part according to claim 7, having a coarse-grained structure in the zone in which it is exposed to the highest operating temperatures, and where creep plays an important role in damage to the part, and a fine-grained structure in the zone in which it is exposed to the lowest operating temperatures , and where the damage occurs, essentially due to tensile forces and cyclic loads. 9. Деталь турбомашины по п.8, представляющая собой диск компрессора или турбины. 9. A detail of the turbomachine of claim 8, which is a disk of a compressor or turbine.
RU2007111861/02A 2006-03-31 2007-03-30 Heat-resistant nickel-based alloy, part manufacturing method, and turbomachine part RU2433197C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0651145A FR2899240B1 (en) 2006-03-31 2006-03-31 NICKEL ALLOY
FR0651145 2006-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007111861A RU2007111861A (en) 2008-10-10
RU2433197C2 true RU2433197C2 (en) 2011-11-10

Family

ID=36694327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007111861/02A RU2433197C2 (en) 2006-03-31 2007-03-30 Heat-resistant nickel-based alloy, part manufacturing method, and turbomachine part

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20070227630A1 (en)
EP (1) EP1840232B1 (en)
JP (1) JP5398123B2 (en)
CA (1) CA2583140C (en)
DE (1) DE602007001092D1 (en)
FR (1) FR2899240B1 (en)
RU (1) RU2433197C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477199C1 (en) * 2011-12-14 2013-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "КОММЕТПРОМ" (ООО "КОММЕТПРОМ" "COMMETPROM") Working wheel part and method of its fabrication
RU2676121C2 (en) * 2016-12-28 2018-12-26 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Powdered heat-resistant alloys for producing bimetallic articles and composite disc made of these alloys
RU2777822C2 (en) * 2018-10-29 2022-08-11 Либурди Инжиниринг Лимитед Nickel-based superalloy reinforced with gamma-stroke phase, its use and method for production of components of gas turbine engine

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100034692A1 (en) * 2008-08-06 2010-02-11 General Electric Company Nickel-base superalloy, unidirectional-solidification process therefor, and castings formed therefrom
US8992699B2 (en) 2009-05-29 2015-03-31 General Electric Company Nickel-base superalloys and components formed thereof
WO2012047352A2 (en) * 2010-07-09 2012-04-12 General Electric Company Nickel-base alloy, processing therefor, and components formed thereof
JP6253064B2 (en) * 2012-03-27 2017-12-27 アンサルド エネルジア アイ・ピー ユー・ケイ リミテッドAnsaldo Energia Ip Uk Limited Method for producing parts made of single crystal (SX) or directionally solidified (DS) nickel-base superalloy
US10519529B2 (en) 2013-11-20 2019-12-31 Questek Innovations Llc Nickel-based alloys
GB201400352D0 (en) 2014-01-09 2014-02-26 Rolls Royce Plc A nickel based alloy composition
CN104561662A (en) * 2014-11-17 2015-04-29 江苏环亚电热仪表有限公司 Powder alloy and production technique thereof
EP3042973B1 (en) 2015-01-07 2017-08-16 Rolls-Royce plc A nickel alloy
US20160326613A1 (en) * 2015-05-07 2016-11-10 General Electric Company Article and method for forming an article
GB2539957B (en) 2015-07-03 2017-12-27 Rolls Royce Plc A nickel-base superalloy
US10378087B2 (en) 2015-12-09 2019-08-13 General Electric Company Nickel base super alloys and methods of making the same
US10722946B2 (en) * 2016-04-25 2020-07-28 Thomas Strangman Methods of fabricating turbine engine components
US10415121B2 (en) * 2016-08-05 2019-09-17 Onesubsea Ip Uk Limited Nickel alloy compositions for aggressive environments
WO2018216067A1 (en) * 2017-05-22 2018-11-29 川崎重工業株式会社 High temperature component and method for producing same
US10577679B1 (en) 2018-12-04 2020-03-03 General Electric Company Gamma prime strengthened nickel superalloy for additive manufacturing
FR3098849B1 (en) 2019-07-16 2022-10-14 Safran Aircraft Engines Improved aircraft module housing
FR3104613B1 (en) 2019-12-11 2021-12-10 Safran NICKEL-BASED SUPERALLY
FR3130294A1 (en) 2021-12-15 2023-06-16 Safran Nickel base alloy
FR3130292B1 (en) 2021-12-15 2024-06-14 Safran Cobalt-free nickel-based alloy
FR3130293A1 (en) 2021-12-15 2023-06-16 Safran Nickel base alloy including tantalum
FR3133623A1 (en) 2022-03-17 2023-09-22 Safran Nickel-based superalloy
CN115074557A (en) * 2022-05-16 2022-09-20 北京科技大学 Ultrahigh-plasticity low-yield-ratio high-density nickel alloy and preparation method thereof
CN115156472B (en) * 2022-06-27 2024-08-06 中国航发四川燃气涡轮研究院 Preparation method of high-performance nickel-based alloy deformed turbine disc forging
CN116875844B (en) * 2023-07-28 2024-02-09 北京钢研高纳科技股份有限公司 Disk-shaft integrated turbine disk and preparation method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2593830B1 (en) * 1986-02-06 1988-04-08 Snecma NICKEL-BASED MATRIX SUPERALLOY, ESPECIALLY DEVELOPED IN POWDER METALLURGY, AND TURBOMACHINE DISC CONSISTING OF THIS ALLOY
JPS6447828A (en) * 1987-08-12 1989-02-22 Agency Ind Science Techn Turbin disk by super plastic forging of different alloys
JPH01165741A (en) * 1987-12-21 1989-06-29 Kobe Steel Ltd Turbine disk consisting of homogeneous alloys having different crystal grain size
US5693159A (en) * 1991-04-15 1997-12-02 United Technologies Corporation Superalloy forging process
US5938863A (en) * 1996-12-17 1999-08-17 United Technologies Corporation Low cycle fatigue strength nickel base superalloys
DE60041936D1 (en) * 2000-10-04 2009-05-14 Gen Electric Ni-base superalloy and its use as gas turbine disks, shafts and impellers
JP3791395B2 (en) * 2001-11-06 2006-06-28 三菱マテリアル株式会社 Method for producing Ni-base superalloy ingot comprising small and uniform fine crystal grains

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477199C1 (en) * 2011-12-14 2013-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "КОММЕТПРОМ" (ООО "КОММЕТПРОМ" "COMMETPROM") Working wheel part and method of its fabrication
RU2676121C2 (en) * 2016-12-28 2018-12-26 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Powdered heat-resistant alloys for producing bimetallic articles and composite disc made of these alloys
RU2777822C2 (en) * 2018-10-29 2022-08-11 Либурди Инжиниринг Лимитед Nickel-based superalloy reinforced with gamma-stroke phase, its use and method for production of components of gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP5398123B2 (en) 2014-01-29
EP1840232A1 (en) 2007-10-03
CA2583140A1 (en) 2007-09-30
JP2007277721A (en) 2007-10-25
RU2007111861A (en) 2008-10-10
CA2583140C (en) 2015-03-17
FR2899240B1 (en) 2008-06-27
DE602007001092D1 (en) 2009-06-25
FR2899240A1 (en) 2007-10-05
EP1840232B1 (en) 2009-05-13
US20070227630A1 (en) 2007-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2433197C2 (en) Heat-resistant nickel-based alloy, part manufacturing method, and turbomachine part
US9945019B2 (en) Nickel-based heat-resistant superalloy
US8147749B2 (en) Superalloy compositions, articles, and methods of manufacture
JP4885530B2 (en) High strength and high ductility Ni-base superalloy, member using the same, and manufacturing method
CA2957786C (en) Enhanced superalloys by zirconium addition
KR102193336B1 (en) Ni-based forged alloy material and turbine high-temperature member using the same
JP2881626B2 (en) Single crystal nickel-based superalloy
JP7511546B2 (en) Nickel-Based Superalloys
US20160201167A1 (en) Nickel-Based Superalloys and Articles
US20120269646A1 (en) Nickel base superalloy
JP4036091B2 (en) Nickel-base heat-resistant alloy and gas turbine blade
US20110076181A1 (en) Nickel-Based Superalloys and Articles
JPWO2006059805A1 (en) Heat resistant superalloy
EP2420584B1 (en) Nickel-based single crystal superalloy and turbine blade incorporating this superalloy
CN108441741B (en) High-strength corrosion-resistant nickel-based high-temperature alloy for aerospace and manufacturing method thereof
US8858874B2 (en) Ternary nickel eutectic alloy
CA2586974A1 (en) Nickel-base superalloy
US20110076182A1 (en) Nickel-Based Superalloys and Articles
KR100725624B1 (en) Ni-based single crystal superalloys
JP2010084166A (en) Nickel-based alloy and gas turbine blade using the same
Kablov et al. Intermetallic Ni3Al-base alloy: a promising material for turbine blades
US20070044869A1 (en) Nickel-base superalloy
JP2002194467A (en) Nickel based superalloy having high temperature corrosion resistance for single crystal blade of industrial turbine
Kablov et al. A new base for creating castable high-temperature superalloys
CN117265333A (en) Nickel-based superalloy with long high-temperature low-cycle fatigue life, and preparation method and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner