RU2541330C1 - Method of fabrication castable refractory nickel-based alloys (versions) - Google Patents
Method of fabrication castable refractory nickel-based alloys (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541330C1 RU2541330C1 RU2013144433/02A RU2013144433A RU2541330C1 RU 2541330 C1 RU2541330 C1 RU 2541330C1 RU 2013144433/02 A RU2013144433/02 A RU 2013144433/02A RU 2013144433 A RU2013144433 A RU 2013144433A RU 2541330 C1 RU2541330 C1 RU 2541330C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- nickel
- rare
- vacuum
- amount
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, как безуглеродистых, так и содержащих углерод, для изготовления лопаток и других деталей газотурбинных двигателей с монокристаллической структурой.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the production of casting heat-resistant nickel-based alloys, both carbon-free and carbon-containing, for the manufacture of blades and other parts of gas turbine engines with a single-crystal structure.
Одним из основных требований к таким сплавам является необходимость обеспечения их ультравысокой чистоты по вредным примесям серы, кислороду и азоту, что необходимо для получения высококачественных бездефектных монокристаллических деталей. При повышенной загрязненности расплава этими примесями образующиеся в монокристаллах соединения - сульфиды, оксиды и нитриды, являются концентраторами напряжений, инициирующими зарождение трещин при эксплуатации деталей, и источником гетерогенного зарождения в монокристаллах равноосных «паразитных» зерен, что существенно снижает прочностные характеристики и стабильность свойств монокристаллов, а также выход годного монокристаллических лопаток.One of the main requirements for such alloys is the need to ensure their ultra-high purity for harmful impurities of sulfur, oxygen and nitrogen, which is necessary to obtain high-quality defect-free single-crystal parts. With increased contamination of the melt by these impurities, the compounds formed in single crystals — sulfides, oxides, and nitrides — are stress concentrators that initiate crack nucleation during the operation of parts, and a source of heterogeneous nucleation in monocrystals of equiaxed “parasitic” grains, which significantly reduces the strength characteristics and stability properties of single crystals, and also yield single-crystal blades.
Известен способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, включающий расплавление в вакууме шихтовых материалов, обезуглероживающее рафинирование в две стадии с введением окислителя в атмосфере инертного газа при давлении 20-150 мм рт.ст. и последующим введением в вакууме редкоземельных металлов, хрома и активных легирующих элементов, при этом после введения в расплав активных легирующих элементов вводят кальций в количестве 0,02-0,20% от массы расплава под давлением инертного газа 20-130 мм рт.ст., затем создают вакуум, после чего вводят лантан (Патент РФ №2221067).A known method for the production of carbon-free casting heat-resistant nickel-based alloys, including melting in a vacuum charge materials, decarburization refining in two stages with the introduction of an oxidizing agent in an inert gas atmosphere at a pressure of 20-150 mm Hg and the subsequent introduction of rare earth metals, chromium, and active alloying elements in a vacuum, while after introducing active alloying elements into the melt, calcium is added in an amount of 0.02-0.20% of the mass of the melt under an inert gas pressure of 20-130 mm Hg. , then create a vacuum, after which lanthanum is introduced (RF Patent No. 2221067).
Недостатком известного способа является невозможность обеспечить в сплаве ультранизкое содержание серы, кислорода и азота, необходимое для получения высокого выхода годного монокристаллических отливок.The disadvantage of this method is the inability to provide an ultra-low content of sulfur, oxygen and nitrogen in the alloy, necessary to obtain a high yield of single-crystal castings.
Известен способ выплавки безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, включающий расплавление в вакууме шихтовых материалов, обезуглероживающее рафинирование расплава в две стадии введением окислителя в атмосфере инертного газа под давлением 20-150 мм рт.ст. и последующим введением в вакууме редкоземельных металлов и добавление хрома и активных легирующих элементов, в котором после проведения обезуглероживающего рафинирования в расплав вводят магний в количестве 0,02-0,20% от массы расплава, церий и иттрий в суммарном количестве 0,01-0,10% от массы расплава, а после введения активных легирующих элементов в вакууме вводят магний в количестве 0,003-0,015% от массы расплава и совместно лантан и скандий в суммарном количестве 0,01-0,50% от массы расплава (Патент РФ №2353688).A known method of smelting carbon-free casting heat-resistant nickel-based alloys, including melting vacuum materials, decarburizing the refining of the melt in two stages by introducing an oxidizing agent in an inert gas atmosphere under a pressure of 20-150 mm RT.article and the subsequent introduction of rare earth metals in a vacuum and the addition of chromium and active alloying elements, in which, after decarburization refining, magnesium is introduced into the melt in an amount of 0.02-0.20% by weight of the melt, cerium and yttrium in a total amount of 0.01-0 , 10% by weight of the melt, and after the introduction of active alloying elements in vacuum, magnesium is added in an amount of 0.003-0.015% by weight of the melt and together with lanthanum and scandium in a total amount of 0.01-0.50% by weight of the melt (RF Patent No. 2353688 )
Недостатком способа является то, что из-за достаточно высокого содержания серы, кислорода и азота в расплаве он не позволяет повысить длительную прочность монокристаллических сплавов.The disadvantage of this method is that due to the relatively high content of sulfur, oxygen and nitrogen in the melt, it does not allow to increase the long-term strength of single-crystal alloys.
Наиболее близким к предлагаемому способу производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, взятому за прототип, является способ производства литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, включающий расплавление в вакууме углеродсодержащих шихтовых материалов, проведение обезуглероживающего рафинирования расплава в две стадии в атмосфере инертного газа, введение хрома, введение отходов безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля в количестве до 70% от массы шихтовых материалов, введение активных легирующих элементов и рафинирующих добавок, в котором в качестве одной из рафинирующих добавок вводят гидрид по крайней мере одного из входящих в состав сплава металла из группы титан, тантал, ниобий, ванадий и гафний, в количестве, определяемом содержанием водорода 0,005-0,1% от массы шихтовых материалов, при этом гидрид вводят в расплав в атмосфере инертного газа при давлении 50-200 мм рт.ст. и температуре расплава, на 100-240°C выше температуры ликвидус сплава (Патент РФ №2344186 п.1. формулы изобретения).The closest to the proposed method for the production of carbon-free casting heat-resistant nickel-based alloys, taken as a prototype, is a method of manufacturing casting heat-resistant alloys based on nickel, including melting in a vacuum carbon-containing charge materials, decarburizing the melt refining in two stages in an inert gas atmosphere, introducing chromium , the introduction of waste carbon-free casting heat-resistant alloys based on nickel in an amount of up to 70% by weight of charge materials, introduction active alloying elements and refining additives, in which, as one of the refining additives, hydride of at least one of the metals of the titanium, tantalum, niobium, vanadium and hafnium group included in the alloy is introduced, in an amount determined by the hydrogen content of 0.005-0.1 % by weight of the charge materials, while the hydride is introduced into the melt in an inert gas atmosphere at a pressure of 50-200 mm Hg and the melt temperature, 100-240 ° C above the liquidus temperature of the alloy (RF Patent No. 2344186 p.1 of the claims).
Недостатком способа является то, что он не позволяет получить требуемое для монокристаллических жаропрочных сплавов ультранизкое содержание серы, и не может обеспечить повышение длительной прочности.The disadvantage of this method is that it does not allow to obtain the required ultra-low sulfur content for single-crystal heat-resistant alloys, and cannot provide an increase in long-term strength.
Известен способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, содержащих углерод, включающий расплавление в вакууме шихтовых материалов, содержащих до 80% отходов литейных жаропрочных сплавов, рафинирование в течение 10-20 мин при определенной температуре, введение активных легирующих добавок (РЗМ) в количестве 0,01-0,05 масс.% (Патент РФ №1709738).A known method of producing casting heat-resistant nickel-based alloys containing carbon, including melting in a vacuum charge materials containing up to 80% waste of casting heat-resistant alloys, refining for 10-20 minutes at a certain temperature, the introduction of active alloying additives (REM) in an amount of 0 , 01-0.05 wt.% (RF Patent No. 1709738).
Недостатками способа являются недостаточно полное удаление кислорода и азота из металла, недостаточно высокие эксплуатационные свойства жаропрочных сплавов.The disadvantages of the method are insufficiently complete removal of oxygen and nitrogen from the metal, insufficiently high operational properties of heat-resistant alloys.
Известен способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, содержащих углерод, взятый за прототип, включающий расплавление в вакууме углеродсодержащих шихтовых материалов, содержащих до 70% по массе отходов литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, введение активных легирующих элементов и рафинирующих добавок, в котором в качестве одной из рафинирующих добавок вводят гидрид по крайней мере одного из входящих в состав металла из группы титан, тантал, ниобий, ванадий и гафний, в количестве, определяемом содержанием водорода 0,005-0,1% от массы шихтовых материалов, при этом гидрид вводят в расплав в атмосфере инертного газа при давлении 50-200 мм рт.ст. и температуре расплава на 100-240°C выше температуры ликвидус сплава (Патент РФ №2344186 п.2 формулы изобретения).A known method for producing casting heat-resistant nickel-based alloys containing carbon, taken as a prototype, comprising melting in a vacuum carbon-containing charge materials containing up to 70% by weight of waste waste casting heat-resistant alloys based on nickel, the introduction of active alloying elements and refining additives, in which as one of the refining additives, hydride of at least one of the titanium, tantalum, niobium, vanadium and hafnium metal constituents is introduced, in an amount determined by the content in portly 0.005-0.1% by weight of the charge materials, wherein the hydride is introduced into the melt in an inert gas atmosphere at a pressure of 50-200 mmHg and the melt temperature is 100-240 ° C higher than the liquidus temperature of the alloy (RF Patent No. 2344186 p. 2 of the claims).
Недостатком способа является то, что он не позволяет получить требуемое для монокристаллических жаропрочных сплавов ультранизкое содержание серы, и не может обеспечить повышение длительной прочности.The disadvantage of this method is that it does not allow to obtain the required ultra-low sulfur content for single-crystal heat-resistant alloys, and cannot provide an increase in long-term strength.
Технической задачей предлагаемого способа производства литейных жаропрочных сплавов, как безуглеродистых, так и содержащих углерод, является получение в сплавах ультранизкого содержания серы, кислорода и азота и повышение длительной прочности сплавов.The technical task of the proposed method for the production of heat-resistant foundry alloys, both carbon-free and carbon-containing, is to obtain ultralow sulfur, oxygen and nitrogen in alloys and to increase the long-term strength of the alloys.
Техническая задача достигается тем, что предложен способ производства литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, включающий расплавление в вакууме углеродсодержащих шихтовых материалов, проведение обезуглероживающего рафинирования расплава, введение отходов безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, введение активных легирующих элементов и рафинирующих добавок, в котором в качестве рафинирующих добавок используют кальций и/или магний в количестве 0,001-0,10% от массы расплава в виде гранул кальций- или магнийсодержащей лигатуры в вакууме 1×10-2-5×10-4 мм рт.ст., затем в расплав вводят один или более редкоземельных металлов в виде никель- или кобальтсодержащей лигатуры, включающей редкоземельные металлы, после чего производят фильтрацию расплава через пенокерамический фильтр.The technical problem is achieved by the fact that the proposed method for the production of casting heat-resistant alloys based on nickel, including melting in a vacuum carbon-containing charge materials, decarburizing refining of the melt, the introduction of waste carbon-free casting heat-resistant alloys based on nickel, the introduction of active alloying elements and refining additives, in which as refining additives, calcium and / or magnesium is used in an amount of 0.001-0.10% by weight of the melt in the form of granules of calcium or magnesium ERZHAN ligatures in a vacuum of 1 × 10 -2 -5 × 10 -4 mmHg, and then introduced into the melt is one or more rare earth metals in the form of nickel or cobalt master alloy consisting of rare earth metals, whereupon filtering of the melt through a ceramic foam filter .
Предложен также способ производства литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, включающий расплавление в вакууме углеродсодержащих шихтовых материалов, введение отходов литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, введение активных легирующих элементов и рафинирующих добавок, в котором в качестве рафинирующих добавок используют кальций и/или магний в количестве 0,001-0,10% от массы расплава в виде гранул кальций- или магнийсодержащей лигатуры в вакууме 1×10-2-5×10-4 мм рт.ст., затем в расплав вводят один или более редкоземельных металлов в виде никель или кобальт содержащей лигатуры, включающей редкоземельные металлы, после чего производят фильтрацию расплава через пенокерамический фильтр.A method for the production of nickel-based casting heat-resistant alloys is also proposed, including vacuum-melting carbon-containing charge materials, introduction of waste casting heat-resistant alloys based on nickel, the introduction of active alloying elements and refining additives, in which quantity of calcium and / or magnesium is used as refining additives 0.001-0.10% by weight of the melt in the form of granules of calcium or magnesium-containing ligature in a vacuum of 1 × 10 -2 -5 × 10 -4 mm Hg, then one or more rare-earth metals are introduced into the melt in the form of nickel or cobalt containing ligatures, including rare-earth metals, after which the melt is filtered through a ceramic foam filter.
В качестве редкоземельного металла используют один или несколько элементов из группы лантан, церий иттрий, скандий, празеодим, неодим, которые вводят из лигатуры в количестве 0,01-0,50% от массы расплава.As a rare-earth metal, one or several elements from the group of lanthanum, cerium yttrium, scandium, praseodymium, neodymium are used, which are introduced from the ligature in an amount of 0.01-0.50% by weight of the melt.
В качестве шихтовых материалов используют отходы литейных жаропрочных сплавов на основе никеля в количестве до 100% металлошихты.Up to 100% metal charge is used as charge materials using waste products of heat-resistant alloys based on nickel.
Установлено, что обеспечение необходимого вакуума, использование в качестве рафинирующих добавок кальция и/или магния в заданных количествах при введении их в виде гранул кальций- и магнийсодержащей лигатуры и редкоземельных металлов в виде никель- или кобальтсодержащих лигатур с редкоземельным металлом с последующей фильтрацией расплава через пенокерамический фильтр обеспечивают глубокую очистку расплава от примесей серы, кислорода и азота и обеспечивает повышение длительной прочности сплава.It was found that providing the necessary vacuum, using calcium and / or magnesium as refining additives in specified quantities when introducing them in the form of granules of calcium and magnesium-containing ligatures and rare-earth metals in the form of nickel or cobalt-containing ligatures with rare-earth metal, followed by filtering the melt through foam ceramic the filter provides deep cleaning of the melt from impurities of sulfur, oxygen and nitrogen and provides an increase in the long-term strength of the alloy.
Примеры осуществления способаExamples of the method
Пример 1. По предлагаемому способу осуществляли выплавку литейного жаропрочного сплава на никелевой основе системы Ni-Co-Cr-Al-Ti-W-Mo-Re-Ta, например, сплава ЖС36-ВИ. Всего было сделано 7 плавок. Плавки проводили в вакуумной индукционной печи в тигле 10 кг. В тигель загружали углеродсодержащие шихтовые материалы никель, кобальт, вольфрам, молибден, рений. На 1-й плавке использовали отходы предлагаемого сплавав количестве 10% от массы плавки. На 2-й, 3-й и 4-й плавке использовали отходы предлагаемого сплава в количестве 50% от массы плавки. На 5-й, 6-й и 7-й плавке использовали 100% отходов предлагаемого сплава без применения легирующих металлов.Example 1. According to the proposed method, smelting of a heat-resistant nickel-based alloy of the Ni-Co-Cr-Al-Ti-W-Mo-Re-Ta system was carried out, for example, ZhS36-VI alloy. A total of 7 swimming trunks was made. The melts were carried out in a vacuum induction furnace in a 10 kg crucible. The carbon-containing charge materials nickel, cobalt, tungsten, molybdenum, and rhenium were loaded into the crucible. At the 1st melting, the waste of the proposed alloy was used in an amount of 10% by weight of the melting. On the 2nd, 3rd and 4th melting used waste of the proposed alloy in the amount of 50% by weight of the heat. On the 5th, 6th and 7th heat used 100% of the waste of the proposed alloy without the use of alloying metals.
После расплавления шихты на 1-й, 2-й, 3-й и 4-й плавке провели обезуглероживающее рафинирование расплава, в расплав последовательно ввели отходы предлагаемого сплава и активные легирующие металлы - титан, тантал, алюминий.After melting the charge in the 1st, 2nd, 3rd and 4th melting, decarburization refinement of the melt was carried out, the wastes of the proposed alloy and the active alloying metals — titanium, tantalum, aluminum — were successively introduced into the melt.
На 1-й плавке в расплав под вакуумом 1×10-2 мм рт.ст. ввели 0,001% кальция в виде гранул лигатуры никель-кальций при температуре расплава 1540°C, затем ввели 0,50% иттрия в виде лигатуры никель-иттрий, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 1st melt in the melt under vacuum 1 × 10 -2 mm RT.article 0.001% of calcium was introduced in the form of granules of nickel-calcium ligature at a melt temperature of 1540 ° C, then 0.50% of yttrium was introduced in the form of a nickel-yttrium ligature, after which the melt was poured through a heated ceramic foam filter.
На 2-й плавке в расплав под вакуумом 1×10-3 мм рт.ст. ввели 0,10% кальция в виде гранул лигатуры никель-кальций при температуре 1565°C, затем ввели совместно 0,10% лантана в виде лигатуры никель-лантан и 0,10% церия в виде лигатуры никель-церий, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 2nd melt into the melt under vacuum 1 × 10 -3 mm RT.article introduced 0.10% calcium in the form of nickel-calcium ligature granules at a temperature of 1565 ° C, then 0.10% of lanthanum in the form of nickel-lanthanum ligature and 0.10% of cerium in the form of nickel-cerium ligature were introduced together, after which the melt was shed through a heated ceramic foam filter.
На 3-й плавке в расплав под вакуумом 5×10-4 мм рт.ст. ввели 0,001% магния в виде гранул лигатуры никель-магний при температуре расплава 1590°C, затем ввели совместно 0,05% скандия, 0,05% празеодима и 0,05% неодима в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 3rd melt in the melt under vacuum 5 × 10 -4 mm RT.article 0.001% of magnesium was introduced in the form of nickel-magnesium ligature granules at a melt temperature of 1590 ° C, then 0.05% of scandium, 0.05% of praseodymium and 0.05% of neodymium were introduced together with their nickel, and then the melt was shed through heated ceramic foam filter.
На 4-й плавке в расплав под вакуумом 1×10-2 мм рт.ст. ввели 0,10% магния в виде гранул лигатуры никель-магний при температуре расплава 1540°C, затем ввели совместно 0,10% церия, 0,10% иттрия, 0,10% лантана и 0,20% скандия в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 4th melt in the melt under vacuum 1 × 10 -2 mm RT.article introduced 0.10% magnesium in the form of nickel-magnesium alloys at a melt temperature of 1540 ° C, then introduced together 0.10% cerium, 0.10% yttrium, 0.10% lanthanum and 0.20% scandium as their ligatures with nickel, after which the melt was shed through a heated ceramic foam filter.
На 5-й плавке в расплав под вакуумом 1×10-3 мм рт.ст. ввели 0,05% кальция в виде гранул лигатуры никель-кальций при температуре расплава 1560°C, затем ввели 0,01% скандия в виде лигатуры с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 5th melt into a melt under a vacuum of 1 × 10 -3 mm RT.article 0.05% of calcium was introduced in the form of granules of nickel-calcium ligature at a melt temperature of 1560 ° C, then 0.01% of scandium was introduced in the form of a ligature with nickel, after which the melt was poured through a heated ceramic foam filter.
На 6-й плавке в расплав под вакуумом 5×10-4 мм рт.ст. ввели 0,05% магния в виде гранул лигатуры никель-магний при температуре расплава 1540°C, затем ввели совместно 0,15% скандия, 0,15% иттрия и 0,10% церия в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 6th melt into the melt under vacuum 5 × 10 -4 mm RT.article 0.05% of magnesium was introduced in the form of nickel-magnesium ligature granules at a melt temperature of 1540 ° C, then 0.15% of scandium, 0.15% of yttrium and 0.10% of cerium were introduced together with their nickel, and then the melt poured through a heated ceramic foam filter.
На 7-й плавке в расплав под вакуумом 5×10-3 мм рт.ст. ввели 0,05% магния в виде гранул лигатуры никель-магний и 0,05% кальция в виде гранул лигатуры никель-кальций (суммарно 0,10%) при температуре расплава 1565°C, затем ввели совместно 0,05% празеодима, 0,15% неодима, 0,10% лантана, 0,10% скандия и 0,05% церия в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 7th melt to a melt under vacuum 5 × 10 -3 mm RT.article 0.05% of magnesium was introduced in the form of nickel-magnesium ligature granules and 0.05% of calcium in the form of nickel-calcium ligature granules (0.10% in total) at a melt temperature of 1565 ° C, then 0.05% of praseodymium was introduced together, 0 , 15% neodymium, 0.10% lanthanum, 0.10% scandium and 0.05% cerium in the form of their alloys with nickel, after which the melt was shed through a heated ceramic foam filter.
Технологические параметры плавок и полученные результаты по содержанию серы, кислорода и азота и значения длительной прочности приведены в табл.1. Там же приведены технологические параметры плавки по способу-прототипу и полученные результаты.The technological parameters of the melts and the results obtained on the content of sulfur, oxygen and nitrogen and the values of long-term strength are given in table 1. The technological parameters of melting according to the prototype method and the results obtained are also given there.
Из табл.1 видно, что в металле, выплавленном по способу-прототипу, содержание серы, кислорода и азота в 2-3 раза выше, чем в металле, выплавленном по предлагаемому способу. Из полученного металла были отлиты заготовки с монокристаллической структурой с кристаллографической ориентацией 001. Длительная прочность сплава, выплавленного по предлагаемому способу, увеличилась в 1,6 раз.From table 1 it is seen that in the metal smelted by the prototype method, the content of sulfur, oxygen and nitrogen is 2-3 times higher than in the metal smelted by the proposed method. Billets with a single-crystal structure with a crystallographic orientation of 001 were cast from the obtained metal. The long-term strength of the alloy smelted by the proposed method increased 1.6 times.
Пример 2. По предлагаемому способу осуществили выплавку литейного жаропрочного сплава на никелевой основе системы Ni-Co-Cr-Al-W-Mo-Nb-Re-Ta-C, например, сплава ЖС32-ВИ. Всего было сделано 7 плавок. Плавки проводили в вакуумной индукционной печи в тигле 10 кг. В тигель загружали шихтовые материалы никель, кобальт, вольфрам, молибден, рений. На 1-й плавке использовали отходы предлагаемого сплава в количестве 15% от массы плавки. На 2-й, 3-й и 4-й плавке использовали отходы предлагаемого сплава в количестве 50% от массы плавки. На 5-й, 6-й и 7-й плавке использовали 100% отходов предлагаемого сплава без применения легирующих элементов.Example 2. According to the proposed method, smelting of a heat-resistant nickel-based alloy of the Ni-Co-Cr-Al-W-Mo-Nb-Re-Ta-C system was carried out, for example, ZhS32-VI alloy. A total of 7 swimming trunks was made. The melts were carried out in a vacuum induction furnace in a 10 kg crucible. Nickel, cobalt, tungsten, molybdenum, and rhenium were charged into the crucible. On the 1st heat used waste of the proposed alloy in the amount of 15% by weight of the heat. On the 2nd, 3rd and 4th melting used waste of the proposed alloy in the amount of 50% by weight of the heat. On the 5th, 6th and 7th heat, 100% of the proposed alloy waste was used without the use of alloying elements.
После расплавления шихты на плавках 1, 2, 3 и 4 в расплав последовательно присадили углерод, активные легирующие элементы - ниобий, тантал, алюминий и отходы предлагаемого сплава.After melting the charge in melts 1, 2, 3, and 4, carbon was sequentially added to the melt, the active alloying elements — niobium, tantalum, aluminum, and wastes of the proposed alloy.
На 1-й плавке в расплав под вакуумом 1×10-2 мм рт.ст. ввели 0,001% магния в виде гранул лигатуры никель-магний при температуре расплава 1530°C, затем ввели 0,50% иттрия в виде лигатуры никель-иттрий, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 1st melt in the melt under vacuum 1 × 10 -2 mm RT.article 0.001% magnesium was introduced in the form of nickel-magnesium ligature granules at a melt temperature of 1530 ° C, then 0.50% yttrium was introduced in the form of a nickel-yttrium ligature, after which the melt was poured through a heated ceramic foam filter.
На 2-й плавке в расплав под вакуумом 5×10-3 мм рт.ст. ввели 0,10% магния в виде гранул лигатуры никель-магний при температуре 1580°C, затем ввели 0,10% церия и 0,10% иттрия в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 2nd melt in the melt under vacuum 5 × 10 -3 mm RT.article 0.10% magnesium was introduced in the form of nickel-magnesium ligature granules at a temperature of 1580 ° C, then 0.10% cerium and 0.10% yttrium were introduced as their alloys with nickel, after which the melt was poured through a heated ceramic foam filter.
На 3-й плавке в расплав под вакуумом 5×10-4 мм рт.ст. ввели 0,001% кальция в виде гранул лигатуры никель-кальций при температуре расплава 1565°C, затем ввели совместно 0,10% лантана, 0,15% церия и 0,25% иттрия в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 3rd melt in the melt under vacuum 5 × 10 -4 mm RT.article 0.001% calcium was introduced in the form of nickel-calcium ligature granules at a melt temperature of 1565 ° C, then 0.10% of lanthanum, 0.15% of cerium and 0.25% of yttrium were introduced together with their nickel, after which the melt was shed through heated ceramic foam filter.
На 4-й плавке в расплав под вакуумом 1×10-2 мм рт.ст. ввели 0,10% кальция в виде гранул лигатуры никель-кальций при температуре расплава 1530°C, затем ввели совместно 0,05% празеодима, 0,10% неодима, 0,10% церия и 0,15% скандия в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 4th melt in the melt under vacuum 1 × 10 -2 mm RT.article introduced 0.10% calcium in the form of nickel-calcium ligature granules at a melt temperature of 1530 ° C, then they introduced together 0.05% praseodymium, 0.10% neodymium, 0.10% cerium and 0.15% scandium in the form of their ligatures with nickel, after which the melt was shed through a heated ceramic foam filter.
На 5-й плавке в расплав под вакуумом 1×10-3 мм рт.ст. ввели 0,05% магния в виде гранул лигатуры никель-магний при температуре 1550°C, затем ввели 0,10% лантана и 0,20% церия в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 5th melt into a melt under a vacuum of 1 × 10 -3 mm RT.article 0.05% of magnesium was introduced in the form of nickel-magnesium ligature granules at a temperature of 1550 ° C, then 0.10% of lanthanum and 0.20% of cerium were introduced in the form of their alloys with nickel, after which the melt was poured through a heated ceramic foam filter.
На 6-й плавке в расплав под вакуумом 5×10-4 мм рт.ст. ввели 0,05% кальция в виде гранул лигатуры никель-кальций при температуре расплава 1585°C, затем ввели совместно 0,15% скандия, 0,15% иттрия и 0,10% церия в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 6th melt into the melt under vacuum 5 × 10 -4 mm RT.article 0.05% of calcium was introduced in the form of nickel-calcium ligature granules at a melt temperature of 1585 ° C, then 0.15% of scandium, 0.15% of yttrium and 0.10% of cerium were introduced together with their nickel, and then the melt poured through a heated ceramic foam filter.
На 7-й плавке в расплав под вакуумом 1×10-3 мм рт.ст. ввели совместно 0,05% кальция в виде гранул лигатуры никель-кальций и 0,05% магния в виде гранул лигатуры никель-магний (суммарно 0,10%) при температуре расплава 1565°C, затем ввели совместно 0,15% лантана, 0,05% церия, 0,15% скандия, 0,05% иттрия и 0,10% празеодима в виде их лигатур с никелем, после чего расплав пролили через нагретый пенокерамический фильтр.On the 7th melt to a melt under vacuum 1 × 10 -3 mm RT.article together they introduced 0.05% calcium in the form of granules of the nickel-calcium ligature and 0.05% magnesium in the form of granules of the nickel-magnesium ligature (0.10% in total) at a melt temperature of 1565 ° C, then 0.15% of lanthanum was introduced together, 0.05% cerium, 0.15% scandium, 0.05% yttrium and 0.10% praseodymium in the form of their alloys with nickel, after which the melt was shed through a heated ceramic foam filter.
Технологические параметры плавок и полученные результаты по содержанию серы, кислорода и азота приведены в табл.2. Там же приведены технологические параметры плавки по способу-прототипу и полученные результаты.The technological parameters of the heat and the results obtained on the content of sulfur, oxygen and nitrogen are given in table 2. The technological parameters of melting according to the prototype method and the results obtained are also given there.
Из табл.2 видно, что в металле, выплавленном по способу-прототипу, содержание серы, кислорода и азота в 4-6 раз выше, чем в металле, выплавленном по предлагаемому способу. Из полученного металла были отлиты заготовки с монокристаллической структурой с кристаллографической ориентацией 001. Длительная прочность сплава, выплавленного по предлагаемому способу, увеличилась в 1,7 раз.From table 2 it is seen that in the metal smelted by the prototype method, the content of sulfur, oxygen and nitrogen is 4-6 times higher than in the metal smelted by the proposed method. Billets with a single-crystal structure with a crystallographic orientation of 001 were cast from the obtained metal. The long-term strength of the alloy smelted by the proposed method increased 1.7 times.
Изобретение не ограничивается приведенными примерами.The invention is not limited to the examples given.
Предлагаемый способ позволяет получать в литейных жаропрочных сплавах на никелевой основе содержание серы ≤0,0001%, кислорода ≤0,0002%, азота ≤0,0001%. Тем самым устраняется вероятность образования дефектов в монокристаллах, поскольку не нарушается процесс кристаллизации при выращивании монокристаллов и в них не образуются сульфиды, оксиды и нитриды, которые являются зародышами для образования равноосных зерен и понижают свойства сплавов.The proposed method allows to obtain sulfur content ≤0.0001%, oxygen ≤0.0002%, nitrogen ≤0.0001% in casting heat-resistant nickel-based alloys. This eliminates the likelihood of defects in single crystals, since the crystallization process is not disturbed during the growth of single crystals and they do not form sulfides, oxides and nitrides, which are the nuclei for the formation of equiaxed grains and lower the properties of the alloys.
Использование изобретения позволит повысить ресурс и надежность работы авиационных высоконагруженных газотурбинных двигателей.The use of the invention will improve the resource and reliability of aircraft highly loaded gas turbine engines.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013144433/02A RU2541330C1 (en) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Method of fabrication castable refractory nickel-based alloys (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013144433/02A RU2541330C1 (en) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Method of fabrication castable refractory nickel-based alloys (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2541330C1 true RU2541330C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013144433/02A RU2541330C1 (en) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Method of fabrication castable refractory nickel-based alloys (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2541330C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682266C1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-03-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of manufacture of nickel-based high-temperature alloys (options) |
| RU2696625C1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-08-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Production method of carbon-free foundry heat-resistant nickel-based alloys |
| RU2696999C1 (en) * | 2019-02-20 | 2019-08-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Nickel-based casting heat-resistant alloys production method |
| CN113667861A (en) * | 2021-08-23 | 2021-11-19 | 中航上大高温合金材料股份有限公司 | Smelting method of GH3625 alloy |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3540882A (en) * | 1967-07-24 | 1970-11-17 | Res Inst Iron Steel | Metal refining agent consisting of al-mn-ca alloy |
| RU2221067C1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Method of production of carbon-free casting heat- resistant nickel-based alloys |
| RU2274671C1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of production of the carbon-free casting high-temperature alloys |
| RU2344186C2 (en) * | 2007-01-17 | 2009-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of production of cast heat resistant alloys on nickel base (versions) |
-
2013
- 2013-10-03 RU RU2013144433/02A patent/RU2541330C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3540882A (en) * | 1967-07-24 | 1970-11-17 | Res Inst Iron Steel | Metal refining agent consisting of al-mn-ca alloy |
| RU2221067C1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Method of production of carbon-free casting heat- resistant nickel-based alloys |
| RU2274671C1 (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of production of the carbon-free casting high-temperature alloys |
| RU2344186C2 (en) * | 2007-01-17 | 2009-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of production of cast heat resistant alloys on nickel base (versions) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682266C1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-03-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of manufacture of nickel-based high-temperature alloys (options) |
| RU2696999C1 (en) * | 2019-02-20 | 2019-08-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Nickel-based casting heat-resistant alloys production method |
| RU2696625C1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-08-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Production method of carbon-free foundry heat-resistant nickel-based alloys |
| CN113667861A (en) * | 2021-08-23 | 2021-11-19 | 中航上大高温合金材料股份有限公司 | Smelting method of GH3625 alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102616983B1 (en) | Processes for producing low nitrogen, essentially nitride-free chromium and chromium plus niobium-containing nickel-based alloys and the resulting chromium and nickel-based alloys | |
| RU2541330C1 (en) | Method of fabrication castable refractory nickel-based alloys (versions) | |
| CN110578073B (en) | Smelting method of GH4169 nickel-based alloy | |
| CN108913922B (en) | Purification smelting method of nickel-based directionally solidified columnar crystal and monocrystal high-temperature alloy master alloy | |
| CN102719686A (en) | Method for smelting nickel-based high temperature alloy in vacuum induction furnace | |
| WO2017166962A1 (en) | Melting process for nickel-based alloy containing aluminum, titanium, boron, and zirconium | |
| CN113265564B (en) | High-temperature alloy with good long-term stability and preparation method thereof | |
| RU2572117C1 (en) | Method of production of superalloys based on nickel and alloyed by rare-earth metals | |
| US9481917B2 (en) | Gaseous based desulfurization of alloys | |
| RU2398905C1 (en) | Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing | |
| US8518144B2 (en) | ESR melting of NiTi alloys | |
| CN105308196B (en) | The production method of Maraging steel and the miniaturization method of field trash | |
| RU2682266C1 (en) | Method of manufacture of nickel-based high-temperature alloys (options) | |
| Sidorov et al. | Removal of a sulfur impurity from complex nickel melts in vacuum | |
| RU2392338C1 (en) | Method of heat-resistant nickel-based cast alloy obtainment | |
| CN113403492B (en) | Preparation method of ultra-low-sulfur high-temperature alloy | |
| RU2749409C1 (en) | Method for smelting high-chromium nickel alloy of ep648-vi grade | |
| RU2353688C1 (en) | Melting method of carbon-free foundry heat-resistant alloys on basis of nickel | |
| RU2344186C2 (en) | Method of production of cast heat resistant alloys on nickel base (versions) | |
| RU2274671C1 (en) | Method of production of the carbon-free casting high-temperature alloys | |
| JP3821368B2 (en) | Manufacturing method of high clean maraging steel | |
| CN113718132A (en) | Ni alloy for refining grains by solute interaction and preparation method thereof | |
| RU2696625C1 (en) | Production method of carbon-free foundry heat-resistant nickel-based alloys | |
| CN111876631A (en) | Copper-zinc-aluminum-based single crystal alloy and preparation method thereof | |
| JP6544638B2 (en) | Method of manufacturing Ti-containing maraging steel and method of manufacturing preform thereof |