RU2447175C1 - Modifying agent for nickel alloys - Google Patents

Modifying agent for nickel alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2447175C1
RU2447175C1 RU2010148244/02A RU2010148244A RU2447175C1 RU 2447175 C1 RU2447175 C1 RU 2447175C1 RU 2010148244/02 A RU2010148244/02 A RU 2010148244/02A RU 2010148244 A RU2010148244 A RU 2010148244A RU 2447175 C1 RU2447175 C1 RU 2447175C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
nickel
particle size
chromium
niobium
Prior art date
Application number
RU2010148244/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Жеребцов (RU)
Сергей Николаевич Жеребцов
Алексей Борисович Коростелев (RU)
Алексей Борисович Коростелев
Иван Павлович Соколов (RU)
Иван Павлович Соколов
Дарья Александровна Чумак-Жунь (RU)
Дарья Александровна Чумак-Жунь
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт
Priority to RU2010148244/02A priority Critical patent/RU2447175C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2447175C1 publication Critical patent/RU2447175C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: proposed composition contains the following substances, in wt %: titanium carbonitride - 2.5, titanium - 19-21, chromium - 1.4 - 1.6, molybdenum - 9-11, tungsten - 9-11, niobium - 9-11, aluminium - 32-38, nickel - 9-11, manganese - 0.9-1.1. Particle size of fine titanium carbonitride powder makes 0.01-0.05 mcm, that of titanium makes 0.01-0.1 mcm, while that of chromium, molybdenum, tungsten, niobium and aluminium makes 4-50 mcm, and particle size of nickel and manganese does not exceed 20-30 mcm.
EFFECT: alloy with fine-grained uniform structure and high physical properties.
1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к модифицированию жаропрочных сплавов на основе никеля типа ЖС ультрадисперсными порошками тугоплавких соединений.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the modification of heat-resistant alloys based on nickel like ZhS with ultrafine powders of refractory compounds.

Из уровня техники известен модификатор для никелевых сплавов, содержащий 0,5-1,5 мас.% азота, 1,7-6,8 мас.% титана, 30-50 мас.% хрома, 0,1-1,0 мас.% бора, остальное никель. Модификатор способствует измельчению структуры и упрочнению сплава частицами нитрида титана (а.с. СССР 384918, Институт проблем литья Украинской ССР, 01.10.1973).The prior art modifier for nickel alloys containing 0.5-1.5 wt.% Nitrogen, 1.7-6.8 wt.% Titanium, 30-50 wt.% Chromium, 0.1-1.0 wt. .% boron, the rest is nickel. The modifier contributes to the refinement of the structure and hardening of the alloy with titanium nitride particles (AS USSR 384918, Institute of Casting Problems of the Ukrainian SSR, 01.10.1973).

В качестве наиболее близкого аналога выбран модификатор для улучшения свойств отливок из жаропрочных сплавов, содержащий 20-25 мас.% молибдена, 60-70 мас.% хрома, никель - остальное (патент РФ 2337167 C2, 27.10.2008).As the closest analogue, a modifier was chosen to improve the properties of castings from heat-resistant alloys containing 20-25 wt.% Molybdenum, 60-70 wt.% Chromium, nickel - the rest (RF patent 2337167 C2, 10.27.2008).

Недостатком известных модификаторов является то, что модифицирование тугоплавкими металлами и частицами тугоплавких соединений, сформированных в виде лигатуры или вводимых в виде порошка с размером частиц больше микрометра не обеспечивает равномерного распределения их по объему расплава.A disadvantage of the known modifiers is that the modification of refractory metals and particles of refractory compounds formed in the form of a ligature or introduced in the form of a powder with a particle size greater than a micrometer does not ensure their uniform distribution over the melt volume.

Задача, решаемая в результате реализации заявленного изобретения, заключается в выборе оптимального химико-физического состава модификатора, обеспечивающего эффективное воздействие на микро- и макроструктуру.The problem to be solved as a result of the implementation of the claimed invention is to select the optimal chemical and physical composition of the modifier, which provides an effective effect on the micro- and macrostructure.

Техническим результатом изобретения является получение сплава с мелким зерном, равномерно распределенным по объему, и обеспечение высоких стабильных физико-механических свойств.The technical result of the invention is to obtain an alloy with fine grain uniformly distributed throughout the volume, and providing high stable physical and mechanical properties.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известный модификатор, содержащий молибден, хром и никель, дополнительно вводят ультрадисперсный порошок карбонитрида титана, порошки титана, вольфрама, ниобия, алюминия и марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:The specified technical result is achieved due to the fact that an ultrafine titanium carbonitride powder, titanium, tungsten, niobium, aluminum and manganese powders are additionally introduced into the known modifier containing molybdenum, chromium and nickel in the following ratio, wt.%:

карбонитрид титанаtitanium carbonitride 2,52.5 титанtitanium 19-2119-21 хромchromium 1,4-1,61.4-1.6 молибденmolybdenum 9-119-11 вольфрамtungsten 9-119-11 ниобийniobium 9-119-11 алюминийaluminum 32-3832-38 никельnickel 9-119-11 марганецmanganese 0,9-1,10.9-1.1

при этом размер частиц ультрадисперсного порошка карбонитрида титана составляет 0,01-0,05 мкм, размер частиц порошка титана составляет 0,01-0,1 мкм, а размер частиц порошков хрома, молибдена, вольфрама, ниобия и алюминия составляет 4-50 мкм, а размер частиц никеля и марганца не превышает 20-30 мкм.while the particle size of the ultrafine titanium carbonitride powder is 0.01-0.05 microns, the particle size of titanium powder is 0.01-0.1 microns, and the particle size of the chromium, molybdenum, tungsten, niobium and aluminum powders is 4-50 microns and the particle size of nickel and manganese does not exceed 20-30 microns.

Содержание титана превышает содержание карбонитрида титана приблизительно в 10 раз, поскольку это необходимо для созданий на частицах карбонитрида плакирующего слоя титана. При этом при содержании титана меньше 19 мас.% не обеспечивается полное плакирование зерен карбонитрида, а при содержании титана более 21 мас.% снижается температура продуктов экзотермической реакции с никелем.The titanium content exceeds the content of titanium carbonitride by approximately 10 times, since this is necessary to create a cladding layer of titanium on the particles of carbonitride. Moreover, when the titanium content is less than 19 wt.%, The full cladding of carbonitride grains is not provided, and when the titanium content is more than 21 wt.%, The temperature of the products of the exothermic reaction with nickel decreases.

Содержание алюминия от 32 до 38 мас.% выбрано для обеспечения прохождения устойчивых СВС процессов, в результате чего частицы модификатора под воздействием тепловой энергии металлотермической реакции, выделяемой при сгорании алюминия внутри брикета, будут «разрывать» брикет изнутри и разносить по всему объему частицы карбонитрида титана, служащие зародышами кристаллизации. При содержании алюминия ниже 32 мас.% в модификаторе не будет создаваться достаточное усилие для разлета частиц по объему расплава, при содержании, превышающем 38 мас.% происходит перенасыщение расплава алюминием, что отрицательно сказывается на свойствах сплава.The aluminum content of 32 to 38 wt.% Was chosen to ensure the passage of stable SHS processes, as a result of which the modifier particles, under the influence of thermal energy of the metallothermic reaction released during the combustion of aluminum inside the briquette, will “break” the briquette from the inside and spread titanium carbonitride particles throughout the volume serving as crystallization germs. When the aluminum content is below 32 wt.% In the modifier, sufficient force will not be created to disperse the particles over the melt volume; at a content exceeding 38 wt.%, The melt is oversaturated with aluminum, which negatively affects the properties of the alloy.

При содержании хрома, молибдена, вольфрама, ниобия ниже минимальных значений увеличивается размер зерна никеля, в случае содержаний указанных компонентов выше максимальных значений прерывается распространение экзотермической реакции по брикету модификатора и не обеспечивается заданный состав сплава.When the content of chromium, molybdenum, tungsten, niobium is below the minimum values, the grain size of nickel increases, in the case of contents of these components above the maximum values, the exothermic reaction along the modifier briquette is interrupted and the specified alloy composition is not ensured.

Содержание никеля выбрано из условия образования модификатором матрицы на основе МеС с содержанием никеля около 3%.The nickel content is selected from the condition that the modifier forms a matrix based on MeC with a nickel content of about 3%.

Размер частиц карбонитрида титана ниже 0,01 мкм способствует агрегированию частиц, увеличению времени роста модифицированной фазы и снижает однородность распределения центров кристаллизации, выше 0,05 мкм - снижает однородность модифицированного металла.The particle size of titanium carbonitride below 0.01 μm promotes particle aggregation, an increase in the growth time of the modified phase and reduces the uniformity of the distribution of crystallization centers, above 0.05 μm it reduces the uniformity of the modified metal.

Размер частиц титана 0,01-0,1 мкм обусловлен тем, что при размере частиц ниже 0,01 мкм происходит агрегирование частиц, а при размере частиц выше 0,1 мкм наблюдается неоднородное плакирование титаном частиц карбонитрида.The particle size of titanium is 0.01-0.1 μm due to the fact that when particles are below 0.01 μm, particles are aggregated, and when the particle size is above 0.1 μm, titanium carbonitride particles are non-uniformly clad.

Размер частиц хрома, молибдена, вольфрама, ниобия и алюминия ниже 4 мкм приводит к агрегированию частиц, а выше 50 мкм прерывается распространение экзотермической реакции по брикету модификатора.The particle size of chromium, molybdenum, tungsten, niobium and aluminum below 4 microns leads to aggregation of particles, and above 50 microns the propagation of the exothermic reaction along the modifier briquette is interrupted.

Размер частиц марганца и никеля не оказывает непосредственного влияния на технический результат и может составлять не более 20-30 мкм.The particle size of manganese and nickel does not directly affect the technical result and can be no more than 20-30 microns.

Введение модификатора в широком диапазоне температурно-временных параметров плавки влияет на характер выделений карбидных включений в металле, среди которых наиболее распространенным является карбид МеС, имеющий в никелевых сплавах скелетообразную или строчечную морфологию. Применение технологии комплексного модифицирования приводит к уменьшению размеров и изменению дендритной ячейки, что вызвано увеличением темпа кристаллизации модифицированного сплава на первом этапе кристаллизации. Кроме того, изменяется морфология и топография карбидной фазы - от выделений типа пленок, выстроенных в цепочку и имеющих форму вида «китайский иероглиф», образующих каркас по границам зерен, до компактных округлой формы включений. Кроме того, после модифицирования значительно снижается дендритная ликвация, а элементы перераспределяются более равномерно, обеспечивая выравнивание состава между осями дендритов и межосными участками.The introduction of a modifier in a wide range of temperature-time parameters of the melting affects the nature of the precipitation of carbide inclusions in the metal, among which the most common is MeC carbide, which has a skeletal or line morphology in nickel alloys. The use of complex modification technology leads to a decrease in size and a change in the dendritic cell, which is caused by an increase in the crystallization rate of the modified alloy in the first stage of crystallization. In addition, the morphology and topography of the carbide phase changes - from precipitates of the type of films arranged in a chain and having the form of a “Chinese character” that form a frame along grain boundaries to compact rounded inclusions. In addition, after modification, dendritic segregation is significantly reduced, and the elements are redistributed more evenly, ensuring equalization of the composition between the axes of the dendrites and the interaxal sections.

Возможность достижения указанного технического результата подтверждается следующим примером.The ability to achieve the specified technical result is confirmed by the following example.

Пример.Example.

Порошки компонентов модификатора с заданными размерами частиц смешивают в следующем соотношении, мас.%: 2,5 карбонитрида титана, 20 титана, 1,5 хрома, 10 молибдена, 10 вольфрама, 10 ниобия, 35 алюминия, 10 никеля, 1 марганца. Из полученной смеси формируют брикет путем прессования при 20-50 МПа и спекания при температуре 850-900°C в вакууме в течение 30 мин.The powders of modifier components with specified particle sizes are mixed in the following ratio, wt.%: 2.5 titanium carbonitride, 20 titanium, 1.5 chromium, 10 molybdenum, 10 tungsten, 10 niobium, 35 aluminum, 10 nickel, 1 manganese. A briquette is formed from the resulting mixture by pressing at 20-50 MPa and sintering at a temperature of 850-900 ° C in vacuum for 30 minutes.

Никелевый сплав, полученный с использованием такого модификатора, имеет однородную дендритную структуру с размером макрозерна 0,5-1,5 мм и содержащую глобулярные карбиды с размером 4-8 мкм.The nickel alloy obtained using such a modifier has a uniform dendritic structure with a grain size of 0.5-1.5 mm and containing globular carbides with a size of 4-8 microns.

Таблица 1Table 1 Физико-механические свойства сплава ЖС6-У Physico-mechanical properties of the alloy ZhS6-U Объект исследованияObject of study Временное сопротивление разрыву, σв, МПаTemporary tear resistance, σ in , MPa Форма карбидовCarbide form Средний размер зерна, ммThe average grain size, mm Сплав по прототипуPrototype alloy 855855 глобулярнаяglobular 3-53-5 Сплав, модифицированный TiCNTiCN Modified Alloy 11001100 глобулярнаяglobular 0,5-1,50.5-1.5

Таким образом, использование модификатора, содержащего плакированные титаном ультрадисперсные частицы карбонитрида титана, позволяет эффективно и целенаправленно воздействовать на микро- и макроструктуру никелевого сплава и получать мелкое равноосное зерно по всему объему отливки, обеспечивающее высокие физико-механические свойства отливки.Thus, the use of a modifier containing titanium-clad ultrafine particles of titanium carbonitride allows one to efficiently and purposefully affect the micro- and macrostructure of the nickel alloy and to obtain fine equiaxed grain throughout the casting volume, providing high physicomechanical properties of the casting.

Claims (1)

Модификатор для никелевых сплавов, содержащий порошки молибдена, хрома и никеля, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ультрадисперсный порошок карбонитрида титана, порошки титана, вольфрама, ниобия, алюминия и марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:
карбонитрид титана 2,5 титан 19-21 хром 1,4-1,6 молибден 9-11 вольфрам 9-11 ниобий 9-11 алюминий 32-38 никель 9-11 марганец 0,9-1,1,

при этом размер частиц ультрадисперсного порошка карбонитрида титана составляет 0,01-0,05 мкм, размер частиц порошка титана составляет 0,01-0,1 мкм, а размер частиц порошков хрома, молибдена, вольфрама, ниобия и алюминия составляет 4-50 мкм, а размер частиц никеля и марганца не превышает 20-30 мкм.
Modifier for nickel alloys containing molybdenum, chromium and nickel powders, characterized in that it additionally contains ultrafine titanium carbonitride powder, titanium, tungsten, niobium, aluminum and manganese powders in the following ratio, wt.%:
titanium carbonitride 2,5 titanium 19-21 chromium 1.4-1.6 molybdenum 9-11 tungsten 9-11 niobium 9-11 aluminum 32-38 nickel 9-11 manganese 0.9-1.1,

while the particle size of the ultrafine titanium carbonitride powder is 0.01-0.05 microns, the particle size of titanium powder is 0.01-0.1 microns, and the particle size of the chromium, molybdenum, tungsten, niobium and aluminum powders is 4-50 microns and the particle size of nickel and manganese does not exceed 20-30 microns.
RU2010148244/02A 2010-11-26 2010-11-26 Modifying agent for nickel alloys RU2447175C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010148244/02A RU2447175C1 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Modifying agent for nickel alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010148244/02A RU2447175C1 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Modifying agent for nickel alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2447175C1 true RU2447175C1 (en) 2012-04-10

Family

ID=46031673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010148244/02A RU2447175C1 (en) 2010-11-26 2010-11-26 Modifying agent for nickel alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2447175C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706922C1 (en) * 2019-03-06 2019-11-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Modifier for heat-resistant nickel-chromium alloys
RU2762442C1 (en) * 2021-04-13 2021-12-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» Method for modification of heat-resistant nickel-chromium alloys

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3030206A (en) * 1959-02-17 1962-04-17 Gen Motors Corp High temperature chromiummolybdenum alloy
CH602330A5 (en) * 1976-08-26 1978-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie
SU1497260A1 (en) * 1987-12-01 1989-07-30 Омский политехнический институт Modifier for steel
RU2337167C2 (en) * 2006-08-24 2008-10-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Modifier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3030206A (en) * 1959-02-17 1962-04-17 Gen Motors Corp High temperature chromiummolybdenum alloy
CH602330A5 (en) * 1976-08-26 1978-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie
SU1497260A1 (en) * 1987-12-01 1989-07-30 Омский политехнический институт Modifier for steel
RU2337167C2 (en) * 2006-08-24 2008-10-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Modifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706922C1 (en) * 2019-03-06 2019-11-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Modifier for heat-resistant nickel-chromium alloys
RU2762442C1 (en) * 2021-04-13 2021-12-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» Method for modification of heat-resistant nickel-chromium alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Effect of Si content on microstructure and mechanical properties of Al–Si–Mg alloys
JP6685222B2 (en) Aluminum alloy composites with improved high temperature mechanical properties
US12077837B2 (en) Heat-resistant aluminum powder material
Tengfei et al. Microstructure of Al-Ti-B-Er refiner and its grain refining performance
US9901981B2 (en) Alloy production method and alloy produced by the same
CN114318080A (en) High-heat-conductivity and high-strength cast aluminum alloy and preparation method thereof
WO2021103362A1 (en) Aluminum alloy and preparation method therefor
JP6880203B2 (en) Aluminum alloy for additional manufacturing technology
CN104099502B (en) A kind of magnesium lithium alloy and preparation method thereof and magnesium lithium alloy preparation of plates method
EP4206342A1 (en) Aluminum alloy and use thereof
CN110157959A (en) A kind of pack alloy of high-intensity and high-tenacity and preparation method thereof
Hou et al. Effect of (Mn+ Cr) addition on the microstructure and thermal stability of spray-formed hypereutectic Al–Si alloys
CN101857934B (en) Heat-resistant magnesium alloy and preparation method thereof
JP2021507088A5 (en)
US10494699B2 (en) Method of refining aluminum alloy
RU2562589C2 (en) Aluminium alloy with improved resistance against oxidation, corrosion resistance or improved fatigue resistance, and product out of this alloy received by die casting or by extrusion
JP2014019945A (en) Titanium alloy and method for producing the same
RU2447175C1 (en) Modifying agent for nickel alloys
RU2631545C1 (en) Modifying agent for heat-resistant nickel alloys
RU2432411C1 (en) Procedure for production of alunimium-silicon alloy
CN105986157A (en) Magnesium alloy and preparing method thereof
WO2019101316A1 (en) Al-si-mg-zr-sr alloy with particle-free grain refinement and improved heat conductivity
JP2004091822A (en) High-strength aluminum alloy casting and its manufacturing method
RU2644834C1 (en) Method for producing metal-ceramic powder composition
RU2706922C1 (en) Modifier for heat-resistant nickel-chromium alloys

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141127