RU2632365C1 - Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов - Google Patents
Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632365C1 RU2632365C1 RU2016115302A RU2016115302A RU2632365C1 RU 2632365 C1 RU2632365 C1 RU 2632365C1 RU 2016115302 A RU2016115302 A RU 2016115302A RU 2016115302 A RU2016115302 A RU 2016115302A RU 2632365 C1 RU2632365 C1 RU 2632365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- modifier
- density
- briquette
- particles
- 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
- C22C35/00—Master alloys for iron or steel
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицированию жаропрочных никелевых сплавов ультрадисперсными порошками тугоплавких соединений. Способ включает введение в расплав модификатора, содержащего ультрадисперсные тугоплавкие частицы и дополнительно 55-65 % частиц металлов, взаимодействующих с компонентами расплава. Модификатор вводят в расплав, нагретый до 1520-1620°С, в виде брикета с плотностью 1,02-1,10 от плотности расплава и пористостью 0,5-4,0 об. %. Изобретение позволяет вводить модификатор без значительных изменений конструкции плавильно-заливочного оборудования, а также обеспечивает равномерность распределения тугоплавких частиц по объему расплава и предотвратить растворение, коагуляцию и всплытие тугоплавких частиц, что повлечет за собой получение сплава с высокими прочностными характеристиками и мелкозернистой однородной структурой. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицированию жаропрочных никелевых сплавов 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).
Обзор предшествующего уровня техники показал, что известны способы обработки никелевых сплавов модификаторами в жидком состоянии, например, щелочно-земельными металлами или редкоземельными элементами, при которой в металлический расплав при заданных условиях вводят модифицирующие элементы, после чего осуществляют разливку расплава (а.с. СССР 369162 А1, С22С 1/03, 01.01.1973 и а.с. СССР 320340 А1, B22D 21/00, 01.01.1971 соответственно).
Также из уровня техники известен способ получения отливок, в котором брикет модификатора, содержащий никель, хром и молибден, вводят в расплав, находящийся при температуре 1900°С за 3-5 минут до слива расплава в изложницу для обеспечения равномерности распределения добавок в сплаве (патент РФ 2337167 C2, 27.10.2008).
Основным препятствием для прямого введения дисперсных синтетических тугоплавких частиц в металлические расплавы являются высокие значения поверхностных натяжений расплавов и наличие загрязнений на поверхности порошков.
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 повышение физико-механических свойств отливок.
В то же время практический интерес представляет другой метод модифицирования, который заключается в введении тугоплавких частиц в жидкий металл в виде брикета. Данный метод наиболее целесообразно применять при значительных объемах модифицируемого металла.
В качестве наиболее близкого аналога данного изобретения может быть получение монокристальной отливки, при котором расплав никелевого сплава подвергают модифицированию смесью ультрадисперсных порошков тугоплавкого соединения, такого как карбиды и/или нитриды, и/или карбонитриды, и/или оксикарбонитриды титана или ниобия, и одного из металлов, образующих с ним устойчивые химические соединения, в количестве не более 0,1% от массы обрабатываемого расплава, затем расплав заливают в литейную форму, нагретую до температуры выше температуры ликвидуса сплава, и проводят направленную кристаллизацию (патент РФ 2068317 С1, B22D 27/04, 27.10.1996). Полученные монокристальные отливки обладают высокими механическими и служебными свойствами и могут быть использованы при изготовлении турбинных лопаток.
Задача, решаемая в результате реализации заявленного изобретения, заключается в разработке технологии введения модификатора в жидкий металл с учетом технологических и технических требований существующего процесса изготовления отливок.
Технический результат – создание простого способа введения модификатора без значительных изменений конструкции плавильно-заливочного оборудования литейного комплекса, обеспечение равномерности распределения тугоплавких частиц по всему объему расплава, находящегося в плавильной емкости, и предотвращение растворения, коагуляции и всплывания тугоплавких частиц, что повлечет за собой получение сплава с высокими прочностными характеристиками и мелкозернистой однородной структурой.
Для достижения технического результата в способе модифицирования никелевых сплавов, при котором в расплав вводят модификатор, содержащий ультрадисперсные тугоплавкие частицы, используют модификатор, который дополнительно содержит 55-65 мас. % частиц металлов, взаимодействующих с компонентами расплава, причем модификатор вводят в расплав, нагретый до 1520-1620°С, в виде брикета с плотностью 1,02-1,10 от плотности расплава и пористостью 0,5-4,0 об.%.
Количество содержащихся в модификаторе частиц металлов определено из условия протекания экзотермической реакции, а именно теплового эффекта реакции, который обеспечивает самораспространяющийся фронт реакции и послойное отделение частиц модификатора, и их диффузию в объем расплава. При содержании частиц металлов ниже 55 мас. % тепловой эффект реакции не достаточен для создания в порах брикета давления, достаточного для равномерного распределения частиц модификатора, а превышение 65 мас. % приведет к спеканию частиц модификатора.
Плотность брикета обусловлена необходимостью равномерного распределения модификатора по объему расплава, причем плотность брикета ниже 1,02 от плотности расплава препятствует погружению брикета в расплав и способствует концентрированию модификатора в верхней части расплава. Превышение плотности в 1,1 от плотности расплава приводит к быстрому погружению брикета в расплав и скапливанию модификатора и нижней части расплава.
Для обеспечения равномерного отделения частиц модификатора друг от друга в результате протекания экзотермической реакции по мере погружения в расплав брикет имеет пористость от 0,5 до 4,0 об.%. Пористость менее 0,5 об. % препятствует отделению частиц модификатора друг от друга, а более 4,0 об.% приводит к распаду брикета в верхней части расплава и загрязнению модификатора газовыми примесями. При попадании в жидкий металл брикет начинает нагреваться, и содержащиеся в нем легкоплавкие элементы начинают выделять газы при СВС процессах, которые сначала попадают в поры брикета, где состоят в дальнейшем большое и избыточное давление, в результате дальнейшего нагрева брикета и за счет этих сил (газа) происходит разрушение брикета на большое количество составляющих, которые в результате СВС процессов получают большую кинетическую энергию и равномерно разлетаются во все стороны по объему жидкого металла.
Температура нагрева расплава 1520-1620°С усиливает эффект модифицирования в 1,5-2,0 раз и обеспечивает выделение карбидов в компактной форме и измельчение макроструктуры, при этом при температуре выше 1620°С эффект измельчения макроструктуры практически полностью исчезает.
Пример
Порошки компонентов модификатора с заданными размерами частиц смешивают в следующем соотношении, мас. %: 3 карбонитрида титана, 20 титана, 3 хрома, 9 молибдена, 9 вольфрама, 9 ниобия, 10 алюминия, 10 магния, 7 железа, 10 никеля, 2 марганца. Из полученной смеси формируют брикет путем прессования при 20-40 МПа и спекания при температуре 850-900°С в вакууме в течение 25-30 мин. Брикет имеет плотность 1,05 от плотности расплава сплава и пористость порядка 2 об. %.
Модификатор вводят в расплав, нагретый до температуры 1550°С. Наибольшее измельчение зерна достигается в течение 3-4 минут после ввода модификатора в расплав. Отливку никелевого сплава с модифицированной макро- и микроструктурой получают путем электрошлакового литья.
Модифицирование позволяет получить никелевый сплав с однородной дендритной структурой с размером макрозерна 0,3-1,4 мм, содержащей глобулярные карбиды с размером 2-6 мкм.
Таблица 1
Физико-механические свойства сплава ЖС6-У
Объект исследования |
Временное сопротивление разрыву, σв, МПа |
Предел текучестиσ0,2, 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, модифицирование никелевых сплавов ультрадисперсными тугоплавкими частицами по предложенной технологии обеспечивает увеличение дисперсности структуры, снижение дендритной ликвации и возрастание механических и эксплуатационных свойств сплава.
Claims (1)
- Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов, включающий введение в расплав модификатора, содержащего ультрадисперсные тугоплавкие частицы, отличающийся тем, что используют модификатор, содержащий дополнительно 55-65 % частиц металлов, взаимодействующих с компонентами расплава, причем модификатор вводят в расплав, нагретый до 1520-1620°С, в виде брикета с плотностью 1,02-1,10 от плотности расплава и пористостью 0,5-4,0 об. %.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115302A RU2632365C1 (ru) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115302A RU2632365C1 (ru) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2632365C1 true RU2632365C1 (ru) | 2017-10-04 |
Family
ID=60040627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016115302A RU2632365C1 (ru) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2632365C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
CH602330A5 (ru) * | 1976-08-26 | 1978-07-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
RU2068317C1 (ru) * | 1990-08-20 | 1996-10-27 | Омский политехнический институт | Способ получения монокристальных отливок |
RU2337167C2 (ru) * | 2006-08-24 | 2008-10-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Модификатор |
-
2016
- 2016-04-20 RU RU2016115302A patent/RU2632365C1/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 |
CH602330A5 (ru) * | 1976-08-26 | 1978-07-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
RU2068317C1 (ru) * | 1990-08-20 | 1996-10-27 | Омский политехнический институт | Способ получения монокристальных отливок |
RU2337167C2 (ru) * | 2006-08-24 | 2008-10-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Модификатор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
---|---|---|
CN108866404B (zh) | 一种大规格高强高韧7000系铝合金圆铸锭的制备方法 | |
Alhawari et al. | Microstructural evolution during semisolid processing of Al–Si–Cu alloy with different Mg contents | |
Chung et al. | A study on semisolid processing of A356 aluminum alloy through vacuum-assisted electromagnetic stirring | |
Yan et al. | Effects of lanthanum addition on microstructure and mechanical properties of as-cast pure copper | |
CN110218902B (zh) | 一种减弱甚至消除铜合金晶界处偏析的方法 | |
JP2019508584A (ja) | 優れた鋳造性を有する無鉛快削黄銅合金及びその製造方法並びにその用途 | |
Ferrarini et al. | Microstructure and mechanical properties of spray deposited hypoeutectic Al–Si alloy | |
Fabrizi et al. | The influence of cooling rate and Fe/Cr content on the evolution of Fe-rich compounds in a secondary Al-Si-Cu diecasting alloy | |
RU2632365C1 (ru) | Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов | |
Choudhary et al. | Microstructure and mechanical properties of Al-Si alloys processed by strain induced melt activation | |
Chaus et al. | Special features of microstructure of W–Mo high-speed steel modified with titanium diboride | |
JP2016198787A (ja) | 溶鋼の連続鋳造方法および連続鋳造鋳片 | |
CN115652156B (zh) | 一种Mg-Gd-Li-Y-Al合金及其制备方法 | |
RU2631545C1 (ru) | Модификатор для жаропрочных никелевых сплавов | |
RU2762442C1 (ru) | Способ модифицирования жаропрочных никельхромовых сплавов | |
RU2457270C1 (ru) | Способ модифицирования никелевых сплавов | |
Puparattanapong et al. | Effect of scandium on porosity formation in Al–6Si–0.3 Mg alloys | |
Chen et al. | Semisolid microstructure of AM60B magnesium alloy refined by SiC particles | |
Yao et al. | Effects of the TiC nanoparticle on microstructures and tensile properties of selective laser melted IN718/TiC nanocomposites | |
EP3546605B1 (en) | Method for casting articles from aluminium alloys | |
Qian et al. | A New Zirconium‐Rich Master Alloy for the Grain Refinement of Magnesium Alloys | |
CN112170862A (zh) | 一种银钨触头材料的制备方法 | |
RU2447175C1 (ru) | Модификатор для никелевых сплавов | |
Zhang et al. | Effects of minor Y, Zr and Er addition on microstructure and properties of Al-5Cu-0.4 Mn alloy | |
Stunova | Study of AlSi10 Mg alloy structures after modification by various Sr agents |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180421 |