RU2631545C1 - Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов - Google Patents
Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631545C1 RU2631545C1 RU2016115299A RU2016115299A RU2631545C1 RU 2631545 C1 RU2631545 C1 RU 2631545C1 RU 2016115299 A RU2016115299 A RU 2016115299A RU 2016115299 A RU2016115299 A RU 2016115299A RU 2631545 C1 RU2631545 C1 RU 2631545C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- particle size
- nickel
- powders
- manganese
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C35/00—Master alloys for iron or steel
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к модифицированию жаропрочных сплавов на основе никеля порошками тугоплавких соединений. Модификатор содержит, мас.%: ультрадисперсный порошок карбонитрида титана 1-5, порошки титана 18-22, хрома 2-4, молибдена 8-10, магния 10-15, вольфрама 8-10, ниобия 8-10, алюминия 10-15, никеля 8-10, марганца 2-5 и железа 5-10. Размер частиц ультрадисперсного порошка карбонитрида титана составляет 0,01-0,10 мкм, размер частиц порошка титана составляет 0,01-0,50 мкм, размер частиц порошков хрома, молибдена, вольфрама, ниобия, алюминия и магния составляет 10-60 мкм, а размер частиц порошков никеля и марганца не превышает 30-40 мкм. Использование модификатора обеспечивает получение сплава с мелкозернистой равномерной структурой и стабильными высокими физико-механическими свойствами. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к модифицированию жаропрочных сплавов на основе никеля типа ЖС ультрадисперсными порошками тугоплавких соединений.
Повышение эффективности и надежности работы изделий, применяемых в авиации, космонавтике, автомобилестроении, теплоэнергетике, в газовом хозяйстве во многом определяется достигнутым уровнем служебных характеристик литых изделий из никелевых жаропрочных сплавов. Прогресс в этой области связан с использованием технологических приемов физического и химического воздействия на жидкий металл в процессе плавки, разливки, сварки. Достижение высокого уровня физико-механических свойств металла и производства годных изделий высокого качества требует решения комплекса задач практического и теоретического плана, связанного с выплавкой и формированием требуемой структуры отливок. Существенные резервы управления структурой и служебными свойствами отливок открывают использование методов энергетического воздействия на жидкий металл, среди которых важное место занимают модифицирование ультрадисперсными порошками (УДП) и высокотемпературная обработка расплавов (ВТОР).
Из уровня техники известен модификатор для никелевых сплавов, содержащий 0,5-+1,5 мас. % азота, 1,7-6,18 мас. % титана, 30-50 мас. % хрома, 0,1-1,0 мас. % бора, остальное никель. Модификатор способствует измельчению структуры и упрочнению сплава частицами нитрида титана (АС СССР 384918, Институт проблем литья Украинской ССР, 01.01.1973).
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).
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.
Основным недостатком известных методов суспензионного модифицирования является неоднородность суспензии, обусловленная неравномерным распределением частиц в объеме расплава, возможностью седиментации по плотности и низкой устойчивостью от коагуляции и растворения. Достижения теории и практики активного воздействия на расплав при раскислении, микролегировании и модифицировании позволяют утверждать, что устранение этого недостатка обеспечит значительный эффект в направленном воздействии на структуру металла и повышения физико-механических свойств отливок.
Задача, решаемая в результате реализации заявленного изобретения, заключается в выборе оптимального химико-физического состава модификатора, обеспечивающего эффективное воздействие на микро- и макроструктуру.
Техническим результатом изобретения является получение сплава с мелким зерном, равномерно распределенным по объему, и обеспечение высоких стабильных физико-механических свойств.
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, магния, железа и марганца при следующем соотношении компонентов, мас. %:
карбонитрид титана | 1,0 - 5,0 |
титан | 18,0 - 22,0 |
хром | 2,0 - 4,0 |
молибден | 8,0 - 10,0 |
вольфрам | 8,0 - 10,0 |
ниобий | 8,0 - 10,0 |
алюминий | 10,0 - 15,0 |
магний | 10,0 - 15,0 |
никель | 8,0 - 10,0 |
марганец | 2,0 - 5,0 |
железо | 5,0 – 10,0, |
при этом размер частиц ультрадисперсного порошка карбонитрида титана составляет 0,01-0,10 мкм, размер частиц порошка титана составляет 0,01-0,50 мкм, а размер частиц порошков никеля, хрома, молибдена, вольфрама и ниобия составляет 10-60 мкм, а размер частиц алюминия, магния, марганца не превышает 30-40 мкм.
Содержание титана превышает содержание карбонитрида титана приблизительно в 8-10 раз, поскольку это необходимо для созданий на частицах карбонитрида плакирующего слоя титана. При этом при содержании титана меньше 18 мас.% не обеспечивается полное плакирование зерен карбонитрида, а при содержании титана более 22 мас. % снижается температура продуктов экзотермической реакции с никелем.
Содержание алюминия и магния от 10 до 15 мас.% выбрано для обеспечения прохождения устойчивых СВС процессов, в результате чего частицы модификатора под воздействием тепловой энергии металлотермической реакции, выделяемой при сгорании алюминия, магния, марганца, железа внутри брикета, будут «разрывать» брикет изнутри и разносить по всему объему частицы карбонитрида титана с плакируемым слоем титана, служащие зародышами кристаллизации. При содержании алюминия ниже 10 мас.%, магния ниже 10 мас.%, железа ниже 5 мас.%, марганца ниже 2 мас.%, в модификаторе не будет создаваться достаточное усилие для разлета частиц по объему расплава, при содержании алюминия, превышающем 15 мас.%, магния, превышающем 15 мас.%, железа, превышающем 10 мас.%, марганца, превышающем 5 мас.%, происходит перенасыщение расплава алюминием, магнием, марганцем, железом, что отрицательно сказывается на химическом составе, и как следствие физико-механических свойствах сплава и служебных характеристиках готового изделия.
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.
Содержание никеля выбрано из условия образования модификатором матрицы на основе МеС с содержанием никеля от 2,5-3,5 %.
Размер частиц карбонитрида титана ниже 0,01 мкм способствует агрегированию частиц, увеличению времени роста модифицированной фазы и снижает однородность распределения центров кристаллизации, выше 0,50 мкм – снижает однородность модифицированного металла.
Размер частиц титана 0,01-0,50 мкм обусловлен тем, что при размере частиц ниже 0,01 мкм происходит агрегирование частиц, а при размере частиц выше 0,50 мкм наблюдается неоднородное плакирование титаном частиц карбонитрида.
Размер частиц хрома, молибдена, вольфрама, ниобия ниже 10 мкм приводит к агрегированию частиц, а выше 60 мкм прерывается распространение экзотермической реакции по брикету модификатора.
Размер частиц марганца и никеля не оказывает непосредственного влияния на технический результат и может составлять не более 30-40 мкм.
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.
Возможность достижения указанного технического результата подтверждается следующим примером.
Пример.
Порошки компонентов модификатора с заданными размерами частиц смешивают в следующем соотношении, мас. %: 3,0 карбонитрида титана, 20 титана, 3,0 хрома, 9 молибдена, 9 вольфрама, 9 ниобия, 9 никеля, 10 алюминия, 10 магния, 7 железа, 3 марганца. Из полученной смеси формируют брикет путем прессования при 20-40 МПа и спекания при температуре 820-920 °С в вакууме в течение 25-30 мин.
Никелевый сплав, полученный с использованием такого модификатора, имеет однородную дендритную структуру с размером макрозерна 0,3-1,4 мм, содержащую глобулярные карбиды с размером 2-6 мкм.
Таблица 1
Физико-механические свойства сплава ЖС6-У
Объект исследования |
Временное сопротивление разрыву, σв, МПа |
Предел текучести σ0,2, МПа |
KCU, MДж/м2 |
Форма карбидов |
Размер карбидов, мкм |
Средний размер зерна, мм |
ОСТ 90126-85 |
960 |
800 |
- |
- |
- |
- |
Сплав по прототипу |
855 |
730 |
0,12 |
игольчатая |
6-16 |
3-8 |
Сплав ЖС6У, модифицированный TiCN+Ti |
1220 |
1070 |
0,32 |
глобулярная |
0,7-3,2 |
0,3-1,4 |
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.
Claims (3)
-
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, магния, марганца и железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: -
карбонитрид титана 1,0 - 5,0 титан 18,0 - 22,0 хром 2,0 - 4,0 молибден 8,0 - 10,0 вольфрам 8,0 - 10,0 ниобий 8,0 - 10,0 алюминий 10,0 - 15,0 магний 10,0 - 15,0 никель 8,0 - 10,0 марганец 2,0 - 5,0 железо 5,0 – 10,0, - при этом размер частиц ультрадисперсного порошка карбонитрида титана составляет 0,01-0,10 мкм, размер частиц порошка титана составляет 0,01-0,50 мкм, а размер частиц порошков хрома, молибдена, вольфрама, ниобия, алюминия и магния составляет 10-60 мкм, а размер частиц порошков никеля и марганца не превышает 30-40 мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115299A RU2631545C1 (ru) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115299A RU2631545C1 (ru) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631545C1 true RU2631545C1 (ru) | 2017-09-25 |
Family
ID=59931290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016115299A RU2631545C1 (ru) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631545C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2706922C1 (ru) * | 2019-03-06 | 2019-11-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Модификатор для жаропрочных никельхромовых сплавов |
RU2762442C1 (ru) * | 2021-04-13 | 2021-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» | Способ модифицирования жаропрочных никельхромовых сплавов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3030206A (en) * | 1959-02-17 | 1962-04-17 | Gen Motors Corp | High temperature chromiummolybdenum alloy |
SU384918A1 (ru) * | 1971-08-23 | 1973-05-29 | В. А. Ефимов, Ю. Бабаскин, Л. А. Сокирко , Г. Г. Луценко Институт проблем лить Украинской ССР | Модификатор для сплавов на основе никеля |
CH602330A5 (ru) * | 1976-08-26 | 1978-07-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
RU2337167C2 (ru) * | 2006-08-24 | 2008-10-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Модификатор |
-
2016
- 2016-04-20 RU RU2016115299A patent/RU2631545C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3030206A (en) * | 1959-02-17 | 1962-04-17 | Gen Motors Corp | High temperature chromiummolybdenum alloy |
SU384918A1 (ru) * | 1971-08-23 | 1973-05-29 | В. А. Ефимов, Ю. Бабаскин, Л. А. Сокирко , Г. Г. Луценко Институт проблем лить Украинской ССР | Модификатор для сплавов на основе никеля |
CH602330A5 (ru) * | 1976-08-26 | 1978-07-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
RU2337167C2 (ru) * | 2006-08-24 | 2008-10-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Модификатор |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2706922C1 (ru) * | 2019-03-06 | 2019-11-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Модификатор для жаропрочных никельхромовых сплавов |
RU2762442C1 (ru) * | 2021-04-13 | 2021-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» | Способ модифицирования жаропрочных никельхромовых сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6499546B2 (ja) | 積層造形用Ni基超合金粉末 | |
AU698777B2 (en) | Microstructurally refined multiphase castings | |
CN110592506B (zh) | 一种gh4780合金坯料和锻件及其制备方法 | |
CN104894483B (zh) | 粉末冶金耐磨工具钢 | |
CN104674038A (zh) | 一种高强韧合金材料及其半固态烧结制备方法和应用 | |
US10431439B2 (en) | Tantalum sputtering target | |
JPS6362584B2 (ru) | ||
JP6880203B2 (ja) | 付加製造技術用のアルミニウム合金 | |
RU2631545C1 (ru) | Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов | |
JP2021507088A5 (ru) | ||
JP2016160500A (ja) | Wc系超硬合金およびその製造方法 | |
CN110358947B (zh) | 一种用于高温合金熔炼的镍钨中间合金及其制备方法和应用 | |
CN106312026B (zh) | 用于铸钢晶粒和组织细化处理的变质剂 | |
CN113512671B (zh) | 一种3D打印用高强韧AlCrSc合金粉末及其制备方法与应用 | |
Chaus et al. | Special features of microstructure of W–Mo high-speed steel modified with titanium diboride | |
WO2023213334A1 (zh) | 一种高碳高合金钢的碳化物细化方法 | |
RU2447175C1 (ru) | Модификатор для никелевых сплавов | |
RU2432411C1 (ru) | Способ получения алюминиево-кремниевого сплава | |
Bereta et al. | Microstructure and mechanical properties of spray deposited and extruded/heat treated hypoeutectic Al–Si alloy | |
WO2023116214A1 (zh) | 一种马氏体时效钢粉末及在增材制造中应用 | |
RU2706922C1 (ru) | Модификатор для жаропрочных никельхромовых сплавов | |
RU2762442C1 (ru) | Способ модифицирования жаропрочных никельхромовых сплавов | |
CN113909733B (zh) | 一种电弧熔丝增材制造用铝镁合金焊丝及其制备方法 | |
RU2632365C1 (ru) | Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов | |
JP2016198787A (ja) | 溶鋼の連続鋳造方法および連続鋳造鋳片 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180421 |