RU2465359C1 - Heat-resistant alloy on nickel basis for monocrystalline casting - Google Patents

Heat-resistant alloy on nickel basis for monocrystalline casting Download PDF

Info

Publication number
RU2465359C1
RU2465359C1 RU2011137956/02A RU2011137956A RU2465359C1 RU 2465359 C1 RU2465359 C1 RU 2465359C1 RU 2011137956/02 A RU2011137956/02 A RU 2011137956/02A RU 2011137956 A RU2011137956 A RU 2011137956A RU 2465359 C1 RU2465359 C1 RU 2465359C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
heat
nickel
rhenium
temperature
Prior art date
Application number
RU2011137956/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Толорайя (RU)
Владимир Николаевич Толорайя
Евгений Николаевич Каблов (RU)
Евгений Николаевич Каблов
Николай Григорьевич Орехов (RU)
Николай Григорьевич Орехов
Галина Алексеевна Остроухова (RU)
Галина Алексеевна Остроухова
Елена Николаевна Чубарова (RU)
Елена Николаевна Чубарова
Игорь Николаевич Алешин (RU)
Игорь Николаевич Алешин
Original Assignee
Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
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 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2011137956/02A priority Critical patent/RU2465359C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2465359C1 publication Critical patent/RU2465359C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to heat-resistant nickel-based alloys intended for manufacture of parts of high-temperature gas turbines of gas turbine engines and gas turbine plants by means of direct crystallisation method, mainly of monocrystalline blades and other components of hot turbine path, which operate continuously at temperatures exceeding 1000°C. Alloy contains the following, wt %: carbon 0.001-0.04, chrome 3.5-5.5, cobalt 8.0-10.0, tungsten 4.5-6.5, molybdenum 1.5-2.5, titanium 0.5-1.2, aluminium 5.5-6.2, tantalum 4.5-7.0, rhenium 3.5-5.0, cerium 0.005-0.01, yttrium 0.001-0.01, oxygen 0.0001-0.001, nitrogen 0.0001-0.001, silicon 0.005-0.2, manganese 0.01-0.2, iron 0.01-0.5, nickel is the rest when the following conditions are met: 11,0%≤W+Ta≤12.0%, 9.5%≤Ta+Re≤10.5%, 6.0%≤Al+Ti≤7.0%.
EFFECT: alloy is characterised with high level of heat resistance, phase stability and resistance of high-temperature corrosion at high characteristics of low-cycle fatigue and endurance limit.
2 cl, 2 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе никеля, предназначенным для производства методом направленной кристаллизации деталей высокотемпературных газовых турбин ГТД и ГТУ, преимущественно монокристаллических рабочих, сопловых лопаток и других элементов горячего тракта турбины, длительно работающих при температурах, превышающих 1000°С.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to nickel-based heat-resistant alloys, intended for the production by directional crystallization of parts of high-temperature gas turbines of gas turbine engines and gas turbine engines, mainly single-crystal workers, nozzle blades and other elements of the turbine’s hot path, which operate for a long time at temperatures exceeding 1000 ° FROM.

Известен жаропрочный сплав на основе никеля для монокристаллического литья следующего химического состава, мас.%:Known heat-resistant alloy based on Nickel for single crystal casting of the following chemical composition, wt.%:

УглеродCarbon 0,05-0,120.05-0.12 ХромChromium 5,0-6,05.0-6.0 КобальтCobalt 8,0-10,08.0-10.0 ВольфрамTungsten 6,5-7,56.5-7.5 МолибденMolybdenum 0,8-1,50.8-1.5 НиобийNiobium 0,6-1,00.6-1.0 АлюминийAluminum 5,5-6,05.5-6.0 ТанталTantalum 4,4-5,44.4-5.4 РенийRhenium 3,8-4,63.8-4.6 БорBoron 0,001-0,020.001-0.02 НиобийNiobium 0,6-1,00.6-1.0 ЦерийCerium 0,005-0,10.005-0.1 ИттрийYttrium 0,0001-0,0020.0001-0.002 ЛантанLanthanum 0,001-0,050.001-0.05 НедоимUnderestimated 0,0005-0,010.0005-0.01 НикельNickel остальноеrest

При соблюдении условияSubject to the conditions

9,5≤(1/2W+1/2Re+1/2Ta+Mo+Nb)≤10,5 (Патент РФ №2148099).9.5≤ (1 / 2W + 1 / 2Re + 1 / 2Ta + Mo + Nb) ≤10.5 (RF Patent No. 2148099).

По уровню характеристик жаропрочности он превосходит известные сплавы для лопаток с направленной структурой как отечественные ЖС26, ЖС30, так и зарубежные MarM200, MarM246 и другие сплавы. Высокий уровень прочностных характеристик сплава определяется его легированием рением. Однако сплав не является фазовостабильным. При содержании в сплаве рения на уровне 4-4,3% и вольфрама на уровне 8,5-9% в сплаве при высоких температурах происходит образование пластинчатых выделений топологически плотно упакованных фаз. Топологически плотно упакованные (ТПУ), содержащие рений фазы охрупчивают и разупрочняют сплав; результатом фазовых превращений является высокая дисперсия и снижение характеристик длительной прочности сплава. Выделения такого типа в сплаве могут образовываться так же после термической обработки и технологических нагревов при изготовлении деталей, что требует дополнительного контроля и значительно увеличивает брак деталей.In terms of heat resistance characteristics, it surpasses well-known alloys for blades with a directional structure, both domestic ZhS26, ZhS30, and foreign MarM200, MarM246 and other alloys. A high level of strength characteristics of the alloy is determined by its alloying with rhenium. However, the alloy is not phase stable. When the alloy contains rhenium at the level of 4–4.3% and tungsten at the level of 8.5–9%, lamellar precipitates of topologically densely packed phases form in the alloy at high temperatures. Topologically tightly packed (TPU) containing rhenium phases embrittlement and softening of the alloy; The result of phase transformations is high dispersion and a decrease in the long-term strength characteristics of the alloy. Precipitations of this type in the alloy can also form after heat treatment and technological heating in the manufacture of parts, which requires additional control and significantly increases the rejection of parts.

Известен жаропрочный никелевый сплав следующего химического состава, мас.%:Known heat-resistant nickel alloy of the following chemical composition, wt.%:

ХромChromium 6,4-6,86.4-6.8 КобальтCobalt 9,3-10,09.3-10.0 ВольфрамTungsten 6,2-6,66.2-6.6 МолибденMolybdenum 0,5-0,70.5-0.7 ТитанTitanium 0,8-1,20.8-1.2 АлюминийAluminum 5,45-5,755.45-5.75 ТанталTantalum 6,3-6,76.3-6.7 РенийRhenium 2,8-3,22.8-3.2 ГафнийHafnium 0,07-0,120.07-0.12 УглеродCarbon 0,01-0,080.01-0.08 НикельNickel основаthe basis

(Патент США №5 549765).(US Patent No. 5,549765).

Сплав предназначен для литья лопаток с монокристаллической структурой, имеющих кристаллографическую ориентацию [001]; в этой ориентации сплав имеет высокий уровень жаропрочности. Сплав нашел широкое применение для литья рабочих и сопловых охлаждаемых монокристаллических лопаток современных ГТД. Однако отмечается его недостаточно высокая технологичность при монокристаллическом литье, то есть выход годного литья по структуре. Кроме этого данный сплав имеет низкие значения длительной прочности в ориентации [111], что ограничивает возможности его применения.The alloy is designed for casting vanes with a single crystal structure having a crystallographic orientation [001]; in this orientation, the alloy has a high level of heat resistance. The alloy is widely used for casting working and nozzle cooled single-crystal vanes of modern gas turbine engines. However, it is noted that its manufacturability is not high enough for single-crystal casting, that is, the yield of casting in structure. In addition, this alloy has low values of long-term strength in the [111] orientation, which limits the possibilities of its application.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принятым за прототип является сплав следующего химического состава, мас.%:Closest to the proposed technical solution and adopted for the prototype is an alloy of the following chemical composition, wt.%:

ХромChromium 4,0-6,04.0-6.0 КобальтCobalt 8,0-10,08.0-10.0 ВольфрамTungsten 6,5-8,06.5-8.0 МолибденMolybdenum 0,8-2,20.8-2.2 ТитанTitanium 0,1-1,00.1-1.0 АлюминийAluminum 5,4-6,25.4-6.2 ТанталTantalum 4,0-7,04.0-7.0 РенийRhenium 2,7-3,72.7-3.7 НиобийNiobium 0,1-1,00.1-1.0 БорBoron 0,001-0,020.001-0.02 ЦерийCerium 0,015-0,050.015-0.05 ИттрийYttrium 0,001-0,0020.001-0.002 КислородOxygen 0,0003-0,0010.0003-0.001 АзотNitrogen 0,0003-0,0010.0003-0.001 УглеродCarbon 0,001-0,040.001-0.04 НикельNickel остальноеrest

(Патент РФ №2318030).(RF patent No. 2318030).

Сплав предназначается для литья лопаток ГТД с направленной и монокристаллической структурами, длительно работающими при высоких температурах. Сплав имеет недостаточно высокий уровень жаропрочности при температурах, превышающих 1000°С. Сплав не обладает высокой фазовой стабильностью при длительном воздействии температур и напряжений. При содержании W и Re в заявленном соотношении в сплаве отмечается образование ТПУ фаз, приводящих к снижению характеристик длительной прочности (жаропрочности), что наряду с недостаточно высоким сопротивление коррозии ограничивает применение изделий из этого сплава по рабочей температуре и климатическим условиям.The alloy is intended for casting GTE blades with directional and single-crystal structures that operate for a long time at high temperatures. The alloy has an insufficiently high level of heat resistance at temperatures exceeding 1000 ° C. The alloy does not have high phase stability during prolonged exposure to temperatures and voltages. When the content of W and Re in the stated ratio in the alloy, the formation of TPU phases is noted, which leads to a decrease in the characteristics of long-term strength (heat resistance), which along with insufficiently high corrosion resistance limits the use of products from this alloy by operating temperature and climatic conditions.

Технической задачей изобретения является разработка жаропрочного сплава на основе никеля для монокристаллического литья отливок деталей ГТД и ГТУ с рабочей температурой, превышающей 1000°С, с более высоким уровнем жаропрочности, фазовой стабильности и сопротивлением высокотемпературной коррозии при сохранении высоких характеристик МЦУ, предела выносливости и технологичности.An object of the invention is the development of a heat-resistant nickel-based alloy for single-crystal casting of castings of GTE and GTU parts with a working temperature exceeding 1000 ° C, with a higher level of heat resistance, phase stability and high-temperature corrosion resistance while maintaining high MCU characteristics, endurance and processability.

Для достижения технической задачи предложен жаропрочный сплав на основе никеля, для монокристаллического литья, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, тантал, рений, церий, иттрий, кислород, азот, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний, марганец и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve the technical objective, a heat-resistant nickel-based alloy is proposed for single crystal casting containing carbon, chromium, cobalt, tungsten, molybdenum, titanium, aluminum, tantalum, rhenium, cerium, yttrium, oxygen, nitrogen, characterized in that it additionally contains silicon , manganese and iron in the following ratio of components, wt.%:

УглеродCarbon 0,001-0,040.001-0.04 ХромChromium 3,5-5,53,5-5,5 КобальтCobalt 8,0-10,08.0-10.0 ВольфрамTungsten 4,5-6,54,5-6,5 МолибденMolybdenum 1,5-2,51.5-2.5 ТитанTitanium 0,5-1,20.5-1.2 АлюминийAluminum 5,5-6,25.5-6.2 ТанталTantalum 4,5-7,04,5-7,0 РенийRhenium 3,5-5,03,5-5,0 ЦерийCerium 0,005-0,010.005-0.01 ИттрийYttrium 0,001-0,010.001-0.01 КислородOxygen 0,0001-0,0010.0001-0.001 АзотNitrogen 0,0001-0,0010.0001-0.001 КремнийSilicon 0,005-0,20.005-0.2 МарганецManganese 0,01-0,20.01-0.2 ЖелезоIron 0,01-0,50.01-0.5 НикельNickel остальноеrest

при соблюдении следующих условийsubject to the following conditions

11,0%≤W+Та≤12,0% 9,5%≤Ta+Re≤10,5%11.0% ≤W + Ta≤12.0% 9.5% ≤Ta + Re≤10.5%

6,0%≤Al+Ti≤7,0%.6.0% ≤Al + Ti≤7.0%.

Жаропрочный сплав на основе никеля может дополнительно содержать, мас.%: ниобий 0,001-0,2 и бор 0,001-0,02.The heat-resistant nickel-based alloy may additionally contain, wt.%: Niobium 0.001-0.2 and boron 0.001-0.02.

Легирование сплава кремнием в указанных пределах повышает сопротивление жаропрочного сплава окислению.Alloying the alloy with silicon in the specified range increases the resistance of the heat-resistant alloy to oxidation.

Введение железа и марганца в небольших количествах (0,01-0,5% и 0,01-0,2%) повышает технологичность сплава при отливке монокристаллических деталей ГТД, в частности жидкотекучесть сплава при отливке деталей сложной конфигурации.The introduction of iron and manganese in small amounts (0.01-0.5% and 0.01-0.2%) increases the manufacturability of the alloy when casting single-crystal parts of a gas turbine engine, in particular, the fluidity of the alloy when casting parts of a complex configuration.

Суммарное содержание титана и алюминия 6,0-7,0% обеспечивает оптимальное содержание первичной эвтектической γ'-γ фазы (3-5%), которая растворяется при термической обработке, увеличивает количество упрочняющей γ'-γ фазы, тем самым, способствуя упрочнению сплава.The total content of titanium and aluminum 6.0-7.0% provides the optimal content of the primary eutectic γ'-γ phase (3-5%), which dissolves during heat treatment, increases the amount of hardening γ'-γ phase, thereby contributing to hardening alloy.

По сравнению со сплавом-прототипом в предлагаемом сплаве понижено содержание вольфрама и увеличено содержание рения, как наиболее эффективно упрочняющего жаропрочные сплавы элемента. Основная трудность, возникающая при разработке сплавов, содержащих рений, связана с тем, что в процессе высокотемпературных нагревов в сплавах может происходить образование фаз, относящихся к разряду топологически плотноупакованных (ТПУ-фазы), которые образуются, как правило, в осях дендритов и представляют собой пластины, выделяющиеся параллельно плоскостям октаэдра {111}. ТПУ-фаза ухудшает свойства сплава, охрупчивая и понижая прочностные характеристики. Снижение содержания вольфрама повышает структурную стабильность сплава относительно выделений ТПУ-фаз. Структурная стабильность ренийсодержащих сплавов относительно образования ТПУ-фазы определяется главным образом соотношением содержания в сплаве Re, W и Та. К тому же ограничение содержания 11%≤(W+Та)≤12% обеспечивает отсутствие поверхностных дефектов типа «струйчатой» ликвации и повышает выход годных по макроструктуре монокристаллических отливок.Compared with the prototype alloy, the proposed alloy has a lower tungsten content and an increased rhenium content, as the element that most effectively hardens heat-resistant alloys. The main difficulty arising in the development of rhenium-containing alloys is that, during high-temperature heating, phases may form in the alloys related to the discharge of topologically close-packed (TPU phases), which are formed, as a rule, in the axes of dendrites and are plates that are parallel to the planes of the {111} octahedron. TPU phase impairs the properties of the alloy, embrittlement and lowering the strength characteristics. A decrease in the tungsten content increases the structural stability of the alloy relative to the precipitation of TPU phases. The structural stability of rhenium-containing alloys relative to the formation of the TPU phase is determined mainly by the ratio of the content of Re, W, and Ta in the alloy. In addition, the restriction of the content of 11% ≤ (W + Ta) ≤12% ensures the absence of surface defects such as “jet” segregation and increases the yield of single-crystal castings suitable for the macrostructure.

Примеры осуществленияExamples of implementation

В вакуумно-индукционной печи ВИАМ-2002 было выплавлено семь композиций сплавов предлагаемого состава и один сплав, взятый за прототип (Таблица №1). Масса металла каждой плавки составляла 10 кг. Монокристаллические заготовки ориентации [001] с отклонением, не превышающим 5°, диаметром 16 мм и длиной 180 мм получали методом направленной кристаллизации на установке УВНК-9 с жидкометаллическим охлаждением.In the VIAM-2002 vacuum induction furnace, seven alloy compositions of the proposed composition and one alloy taken as a prototype were smelted (Table No. 1). The metal mass of each heat was 10 kg. Single crystal billets of the [001] orientation with a deviation not exceeding 5 °, a diameter of 16 mm and a length of 180 mm were obtained by directional crystallization using a UVKN-9 unit with liquid metal cooling.

Монокристаллические заготовки образцов подвергались высокотемпературной гомогенизации при температуре выше температуры растворения вторичной упрочняющей γ'-фазы и ниже температуры солидуса сплавов. Нагрев до окончательной температуры гомогенизации проводился с промежуточными ступенчатыми изотермическими выдержками, что позволило избежать появления структуры локальных оплавлений. Охлаждение от температуры гомогенизации проводили со скоростью ~100°С/мин. После охлаждения заготовки подвергали двухступенчатому старению.Single-crystal sample blanks were subjected to high-temperature homogenization at a temperature above the dissolution temperature of the secondary strengthening γ'-phase and below the solidus temperature of the alloys. Heating to the final homogenization temperature was carried out with intermediate stepwise isothermal extracts, which avoided the appearance of a local reflow structure. Cooling from the homogenization temperature was carried out at a rate of ~ 100 ° C / min. After cooling, the preform was subjected to two-stage aging.

Оценку уровня жаропрочности предлагаемых составов проводили при температурах испытаний 1000 и 1100°С в соответствии с ГОСТ.Assessment of the level of heat resistance of the proposed compositions was carried out at test temperatures of 1000 and 1100 ° C in accordance with GOST.

Результаты испытаний представлены в Таблице 2. Полученные результаты свидетельствуют, что предлагаемый сплав обеспечивает более высокий уровень жаропрочности, чем сплав-прототип. При близких уровнях долговечности разрушение образцов предлагаемого сплава происходило при более высоких напряжениях. Время до разрушения при испытаниях на жаропрочность исследованных композиций предлагаемого сплава было значительно больше, чем у сплава-прототипа.The test results are presented in Table 2. The results obtained indicate that the proposed alloy provides a higher level of heat resistance than the prototype alloy. At close levels of durability, the destruction of samples of the proposed alloy occurred at higher voltages. The time to fracture during heat resistance tests of the investigated compositions of the proposed alloy was significantly longer than that of the prototype alloy.

Металлографический анализ структуры разрушенных при температуре испытания 1100°С и напряжении 100 МПа образцов исследованных сплавов не выявил образования при испытании пластинчатых выделений ТПУ-фаз, что свидетельствует о высокой фазовой и структурной стабильности предлагаемого сплава.A metallographic analysis of the structure of the samples of the investigated alloys destroyed at a test temperature of 1100 ° C and a voltage of 100 MPa did not reveal the formation of TPU-phase lamellae during testing, which indicates a high phase and structural stability of the proposed alloy.

Исследование стойкости нового жаропрочного сплава к сульфидно-оксидной коррозии (СОК) проводили при температуре 850°С на цилиндрических образцах ⌀10 мм, h=15 мм по следующему режиму: нанесение солевой корки Na2SO4+NaCl на образцы проводилось путем погружения образцов в раствор солей, сушка образцов, далее выдержка образцов с солевой коркой при температуре 850°С в течение 1 часа, охлаждение на воздухе. Общая продолжительность испытаний - 30 циклов.The study of the resistance of the new heat-resistant alloy to sulfide-oxide corrosion (SOC) was carried out at a temperature of 850 ° C on cylindrical samples of ⌀10 mm, h = 15 mm according to the following regime: the coating of the salt crust of Na 2 SO 4 + NaCl was carried out by immersing the samples in salt solution, drying of samples, then exposure of samples with salt crust at a temperature of 850 ° C for 1 hour, cooling in air. The total test duration is 30 cycles.

Перед испытаниями образцы обезжиривали и взвешивали на аналитических весах с точностью 0,0002 г. Испытания образцов, помещенных в алундовые тигли, проводили в камерной электропечи сопротивления с воздушной атмосферой. Для определения кинетики процесса СОК через каждые 5 циклов испытаний проводили взвешивание образцов. По окончании испытаний образцы подвергали специальной обработке для удаления продуктов коррозии в соответствии с ГОСТ 9.907-83. Скорость сульфидно-оксидной коррозии нового сплава была на порядок ниже, чем у прототипа.Before the tests, the samples were degreased and weighed on an analytical balance with an accuracy of 0.0002 g. The tests of the samples placed in alundum crucibles were carried out in a resistance chamber furnace with an air atmosphere. To determine the kinetics of the RNS process, samples were weighed every 5 test cycles. At the end of the tests, the samples were subjected to special treatment to remove corrosion products in accordance with GOST 9.907-83. The sulfide-oxide corrosion rate of the new alloy was an order of magnitude lower than that of the prototype.

Испытания на малоцикловую усталость (МЦУ) и многоцикловую усталость (МнЦУ - предел выносливости) проводили по ГОСТ 25.502-79. Испытания на МЦУ проводили на базе N=104 циклов, Т=750°С и растягивающем напряжении на сервогидравлических машинах PSB10K при «мягком» цикле от нулевого осевого нагружения (R=0) треугольной формы, частота циклов f=1 Гц. Испытания на МнЦУ на базе 2×107 циклов проводили на машинах МВПВИАМ при температурах 20 и 900°С на гладких образцах при чистом изгибе с вращением (σ-1), цикл нагружения - симметричный (R=-1), частота циклов f=50 Гц. По 3-4 образца от каждой плавки при различных уровнях напряжения. По результатам испытаний строилась обобщенная кривая долговечности (зависимость числа циклов до разрушения от приложенного напряжения), по которой определялся предел выносливости материала при данной температуре (Таблица 2).Tests for low-cycle fatigue (MCU) and multi-cycle fatigue (ISC - endurance limit) were carried out according to GOST 25.502-79. The tests at the MCU were carried out on the basis of N = 10 4 cycles, T = 750 ° C and tensile stress on PSB10K servo-hydraulic machines with a “soft” cycle from zero axial loading (R = 0) of a triangular shape, cycle frequency f = 1 Hz. Tests at the ISTC based on 2 × 10 7 cycles were carried out on MVPIAM machines at temperatures of 20 and 900 ° C on smooth samples with pure bending with rotation (σ -1 ), the loading cycle was symmetric (R = -1), cycle frequency f = 50 Hz. 3-4 samples from each heat at various voltage levels. Based on the test results, a generalized durability curve was constructed (the dependence of the number of cycles before failure on the applied stress), which determined the endurance limit of the material at a given temperature (Table 2).

Из совокупности полученных результатов следует, что предлагаемый сплав обеспечивает уровень жаропрочности и сопротивление высокотемпературной коррозии, превосходящие жаропрочность и коррозионностойкость сплава-прототипа, а МЦУ и предел выносливости на уровне прототипа. Сплав технологичен при монокристаллическом литье и пригоден для получения отливок сложной конфигурации.From the totality of the results it follows that the proposed alloy provides a level of heat resistance and resistance to high temperature corrosion, superior to the heat resistance and corrosion resistance of the prototype alloy, and the MCU and endurance limit at the level of the prototype. The alloy is technologically advanced in single-crystal casting and is suitable for producing castings of complex configuration.

Таким образом, применение предлагаемого сплава позволит повысить ресурс и надежность изделий, в частности рабочих, сопловых лопаток и других элементов горячего тракта турбины ГТД и ГТУ, длительно работающих при температурах, превышающих 1000°С.Thus, the use of the proposed alloy will improve the resource and reliability of products, in particular working, nozzle blades and other elements of the hot path of the turbine engine and gas turbine, long working at temperatures exceeding 1000 ° C.

Таблица №1Table number 1 Содержание легирующих элементов в мас.%The content of alloying elements in wt.% № п/пNo. p / p СFROM CrCr CoCo WW MoMo TiTi AlAl ТаThat ReRe СеXie YY SiSi FeFe MnMn OO NN NbNb ВAT W+ТаW + Ta Та+ReTa + Re Al+TiAl + Ti 1one 0,0010.001 5,55.5 8,08.0 4,54,5 2,52.5 0,70.7 5,805.80 6,56.5 4,04.0 0,0250,025 0,0010.001 0,010.01 0,50.5 0,010.01 0,00050,0005 0,00080,0008 -- -- 11,011.0 10,510.5 6,56.5 22 0,0050.005 4,54,5 8,988.98 5,05,0 1,51,5 0,50.5 5,55.5 7,07.0 3,53,5 0,0050.005 0,0030.003 0,080.08 0,40.4 0,20.2 0,00010.0001 0,00050,0005 -- -- 12,012.0 10,510.5 6,06.0 33 0,020.02 3,53,5 9,39.3 6,56.5 1,51,5 1.21.2 5,75.7 4,54,5 5,05,0 0,010.01 0,010.01 0,0050.005 0,30.3 0,10.1 0,00080,0008 0,0010.001 -- -- 11,011.0 9,59.5 6,96.9 4four 0,010.01 4,34.3 10,010.0 6,06.0 1,81.8 1.01.0 5,95.9 6,06.0 4,34.3 0,0050.005 0,0040.004 0,150.15 0,150.15 0,050.05 0,0010.001 0,00080,0008 -- -- 12,012.0 10,310.3 6,96.9 55 0,040.04 5,05,0 9,09.0 5,85.8 2,22.2 0,80.8 6,26.2 5,55.5 4,04.0 0,0080.008 0,0050.005 0,20.2 0,010.01 0,150.15 0,00060,0006 0,00010.0001 -- -- 11,311.3 9,59.5 7,07.0 66 0,020.02 4,54,5 9,29.2 5.55.5 1.81.8 1,21,2 5,75.7 6,06.0 4,04.0 0,0080.008 0,0030.003 0,080.08 0,40.4 0,20.2 0,00010.0001 0,00080,0008 0,0010.001 0,020.02 11,511.5 10,010.0 6,96.9 77 0,010.01 4,04.0 8,58.5 6,06.0 1,81.8 1.01.0 5,95.9 6,06.0 4,34.3 0,0050.005 0,0040.004 0,150.15 0,150.15 0,050.05 0,0010.001 0,00050,0005 0,020.02 0,0010.001 12,012.0 10,310.3 6,96.9 прототипprototype 0,020.02 5,25.2 9,39.3 7,07.0 0,80.8 0,80.8 5,85.8 6,06.0 3,73,7 0,030,03 0,0020.002 0,0010.001 0,0010.001 0,80.8 0,0050.005 Основа - никельBase - Nickel

Таблица №2Table number 2 № п/пNo. p / p СоставStructure Время до разрушения при испытании на длительную прочность (жаропрочность) в часахTime to failure when tested for long-term strength (heat resistance) in hours Скорость циклической сульфидно-оксидной коррозии при 850°С в г/м2·чThe rate of cyclic sulfide-oxide corrosion at 850 ° C in g / m 2 · h Малоцикловая усталость в МПа на базе N=104 цикл. Т=750°СLow-cycle fatigue in MPa based on N = 10 4 cycle. T = 750 ° C Предел выносливости в МПа на базе циклов 2×107 гладких образцахEndurance limit in MPa based on cycles of 2 × 10 7 smooth samples Температура испытания 1000°С, напряжение 275 МПаTest temperature 1000 ° C, voltage 275 MPa Температура испытания 1000°С, напряжение 175 МПаTest temperature 1000 ° C, voltage 175 MPa Температура испытания 1100°С, напряжение 150 МПаTest temperature 1100 ° C, voltage 150 MPa Температура испытания 1100°С, напряжение 105 МПаTest temperature 1100 ° C, voltage 105 MPa Температура испытанияTest temperature 20°С20 ° C 900°С900 ° C 1one Заявляемый сплавThe inventive alloy 116116 860860 9898 975975 3,0-4,03.0-4.0 11001100 480480 400400 125125 940940 105105 10251025 22 157157 10351035 126126 11401140 3,5-4,53.5-4.5 11101110 480480 410410 149149 12901290 143143 12671267 33 165165 11201120 154154 11501150 2,0-4,02.0-4.0 11001100 470470 400400 180180 12501250 148148 13001300 4four 148148 10501050 136136 10401040 1,9-2,51.9-2.5 11001100 480480 400400 138138 11501150 142142 10891089 55 106106 820820 100one hundred 960960 4,5-6,04,5-6,0 11201120 485485 420420 103103 895895 105105 895895 66 115115 10151015 9898 985985 9,0-10,09.0-10.0 11401140 480480 430430 125125 11051105 107107 10251025 77 136136 960960 9393 970970 8,5-9,58.5-9.5 11351135 480480 430430 125125 10401040 115115 10151015 88 ПрототипPrototype 9090 675675 7474 650650 30-5030-50 10501050 420420 400400 8080 725725 8282 720720

Claims (2)

1. Жаропрочный сплав на основе никеля для монокристаллического литья, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, тантал, рений, церий, иттрий, кислород, азот, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний, марганец и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,001-0,04 Хром 3,5-5,5 Кобальт 8,0-10,0 Вольфрам 4,5-6,5 Молибден 1,5-2,5 Титан 0,5-1,2 Алюминий 5,5-6,2 Тантал 4,5-7,0 Рений 3,5-5,0 Церий 0,005-0,01 Иттрий 0,001-0,01 Кислород 0,0001-0,001 Азот 0,0001-0,001 Кремний 0,005-0,2 Марганец 0,01-0,2 Железо 0,01-0,5 Никель Остальное,

при соблюдении следующих условий:
11,0%≤W+Ta≤12,0%,
9,5%≤Ta+Re≤10,5%,
6,0%≤Al+Ti≤7,0%.
1. A heat-resistant nickel-based alloy for single crystal casting containing carbon, chromium, cobalt, tungsten, molybdenum, titanium, aluminum, tantalum, rhenium, cerium, yttrium, oxygen, nitrogen, characterized in that it additionally contains silicon, manganese and iron , in the following ratio of components, wt.%:
Carbon 0.001-0.04 Chromium 3,5-5,5 Cobalt 8.0-10.0 Tungsten 4,5-6,5 Molybdenum 1.5-2.5 Titanium 0.5-1.2 Aluminum 5.5-6.2 Tantalum 4,5-7,0 Rhenium 3,5-5,0 Cerium 0.005-0.01 Yttrium 0.001-0.01 Oxygen 0.0001-0.001 Nitrogen 0.0001-0.001 Silicon 0.005-0.2 Manganese 0.01-0.2 Iron 0.01-0.5 Nickel Rest,

subject to the following conditions:
11.0% ≤W + Ta≤12.0%,
9.5% ≤Ta + Re≤10.5%,
6.0% ≤Al + Ti≤7.0%.
2. Жаропрочный сплав на основе никеля по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, мас.%: ниобий 0,001-0,2 и бор 0,001-0,02. 2. The heat-resistant alloy based on Nickel according to claim 1, characterized in that it further comprises, wt.%: Niobium 0.001-0.2 and boron 0.001-0.02.
RU2011137956/02A 2011-09-15 2011-09-15 Heat-resistant alloy on nickel basis for monocrystalline casting RU2465359C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137956/02A RU2465359C1 (en) 2011-09-15 2011-09-15 Heat-resistant alloy on nickel basis for monocrystalline casting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137956/02A RU2465359C1 (en) 2011-09-15 2011-09-15 Heat-resistant alloy on nickel basis for monocrystalline casting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2465359C1 true RU2465359C1 (en) 2012-10-27

Family

ID=47147448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011137956/02A RU2465359C1 (en) 2011-09-15 2011-09-15 Heat-resistant alloy on nickel basis for monocrystalline casting

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2465359C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1471158A1 (en) * 2003-04-25 2004-10-27 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Austenitic stainless steel
RU2297466C2 (en) * 2004-11-01 2007-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Monocrystal nickel heat-resistant alloy
RU2318030C1 (en) * 2006-11-15 2008-02-27 Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ВИАМ) Heat-resistant alloy on the basis of the nickel and the article manufactured out of this alloy
RU2369652C1 (en) * 2008-01-30 2009-10-10 Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ВИАМ) Heat-resistant alloy on base of nickel for mono-crystal casting and item made out of this alloy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1471158A1 (en) * 2003-04-25 2004-10-27 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Austenitic stainless steel
RU2297466C2 (en) * 2004-11-01 2007-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Monocrystal nickel heat-resistant alloy
RU2318030C1 (en) * 2006-11-15 2008-02-27 Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ВИАМ) Heat-resistant alloy on the basis of the nickel and the article manufactured out of this alloy
RU2369652C1 (en) * 2008-01-30 2009-10-10 Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ВИАМ) Heat-resistant alloy on base of nickel for mono-crystal casting and item made out of this alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2289637C2 (en) Nickel base alloy
RU2712323C1 (en) BLANK OF FORGING ALLOY BASED ON Ni AND HIGH-TEMPERATURE ELEMENT OF TURBINE DESIGN USING THIS WORKPIECE
JP5663530B2 (en) Rhenium-free single crystal superalloy for turbine blade and vane applications
US20140373979A1 (en) Nickel-based heat-resistant superalloy
US11718897B2 (en) Precipitation hardenable cobalt-nickel base superalloy and article made therefrom
Pike HAYNES® 282™ alloy: a new wrought superalloy designed for improved creep strength and fabricability
US20150197833A1 (en) Ni-BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY
CN107904448B (en) High-heat-strength nickel-based powder high-temperature alloy and preparation method thereof
JPWO2016052423A1 (en) Ni-base superalloys
US20170002449A1 (en) Precipitation hardening nickel-base alloy, part made of said alloy, and manufacturing method thereof
CN112575229A (en) Long-life high-strength hot-corrosion-resistant nickel-based high-temperature alloy and application thereof
US8900512B2 (en) Ni-based single crystal superalloy
US9518311B2 (en) High strength single crystal superalloy
CN105648277A (en) High-temperature-resistant alloy material, preparation method thereof and application thereof
USH2245H1 (en) Age-hardenable, nickel-base superalloy with improved notch ductility
KR20040095712A (en) Nickel-base alloy
RU2484167C1 (en) Ni3Al INTERMETALLIDE-BASED ALLOY AND ARTICLES MADE THEREOF
RU2465359C1 (en) Heat-resistant alloy on nickel basis for monocrystalline casting
RU2434069C1 (en) Cast heat resistant alloy on base of nickel
CN106435278B (en) Acting type alloy material and its heat treatment process and application when a kind of aluminium-titanium
RU2318030C1 (en) Heat-resistant alloy on the basis of the nickel and the article manufactured out of this alloy
RU2672463C1 (en) Heat-resistant nickel-based cast alloy and an article made therefrom
WO2005064027A1 (en) Nickel-based super-heat-resistant alloy and gas turbine component using same
RU2790495C1 (en) Heat-resistant nickel-based casting alloy and a product made from it
JPH03134144A (en) Nickel-base alloy member and its manufacture

Legal Events

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

Effective date: 20130916

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150610