RU2737835C1 - Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него - Google Patents
Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737835C1 RU2737835C1 RU2020118382A RU2020118382A RU2737835C1 RU 2737835 C1 RU2737835 C1 RU 2737835C1 RU 2020118382 A RU2020118382 A RU 2020118382A RU 2020118382 A RU2020118382 A RU 2020118382A RU 2737835 C1 RU2737835 C1 RU 2737835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- alloy
- heat
- molybdenum
- term
- 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
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области металлургии, в частности к жаропрочным деформируемым сплавам на основе никеля, и может быть использовано для изготовления деталей газотурбинных двигателей. Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля содержит, мас.%: кобальт 12,0-16,0, хром 9,0-12,0, вольфрам 4,0-6,0, молибден 4,0-6,0, алюминий 4,0-5,5, титан 2,0-3,5, тантал 0,5-2,5, углерод 0,08-0,13, магний 0,003-0,05, лантан 0,002-0,05, бор 0,003-0,03, церий и/или неодим каждого 0,005-0,02, никель - остальное. Обеспечивается повышение кратковременной и длительной прочности и пластичности сплава при температурах до 800°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным деформируемым сплавам на основе никеля, и может быть использовано для изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГГД), работающих до температуры 800°С.
Основными требованиями, предъявляемыми к этому классу материалов, являются: высокие характеристики кратковременной и длительной прочности, рабочая температура и технологичность.
Из уровня техники известен жаропрочный сплав марки ЭП718 (ГОСТ 5632-2014), применяемый для изготовления лопаток компрессора, на никелевой основе следующего химического состава, мас.%:
углерод | не более 0,1 |
хром | 14,0-16,0 |
молибден | 4,0-5,2 |
ниобий | 0,8-1,5 |
вольфрам | 2,5-3,5 |
алюминий | 0,9-1,4 |
титан | 1,9-2,4 |
церий | не более 0,1 |
бор | не более 0,008 |
цирконий | не более 0,02 |
никель | 43,0-47,0 |
железо и примеси | остальное |
Недостатками этого сплава являются ограничение рабочей температуры (до 650°С) и при этом невысокая длительная прочность при температуре 800°С (245 МПа).
Известен жаропрочный сплав (RU2074899, МПК С22С 30/00, С22С 19/03, опубл. 10.03.1997), применяемый для изготовления лопаток компрессора, на железоникелевой основе следующего химического состава, мас.%:
углерод | 0,01-0,06 |
хром | 15,5-18,5 |
молибден | 2,8-3,5 |
ниобий | 5,1-5,9 |
никель | 51,5-56,5 |
алюминий | 0,3-0,7 |
титан | 0,6-1,1 |
ванадий | 0,2-0,7 |
бор | 0,004-0,01 |
иттрий | 0,02-0,6 |
железо | остальное |
Недостатками этого сплава являются ограничение рабочей температуры (до 650°С) и при этом невысокая длительная прочность при температуре 650°С (710 МПа).
Наиболее близким аналогом является жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля ЭП220 (ГОСТ 23705-79), предназначенный для изготовления лопаток ГТД и ГТУ методом штамповки и имеющий следующий состав, мас.%:
углерод | не более 0,08 |
хром | 9,0-12,0 |
кобальт | 14,0-16,0 |
молибден | 5,0-8,0 |
вольфрам | 5,0-7,0 |
алюминий | 3,9-4,8 |
титан | 2,2-2,9 |
бор | не более 0,02 |
ванадии | 0,2-0,8 |
никель и примеси | остальное |
Данный сплав имеет недостаточно высокие механические свойства для его применения в перспективных ГТД, а именно: кратковременную прочность и удлинение на уровне 1150 МПа и 15% соответственно при нормальной температуре, 940 МПа и 14% при 800°С, длительная прочность при 800°С составляет 470 МПа.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения и не может быть реализовано при использовании прототипа, являются низкие механические свойства сплава.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение жаропрочного деформируемого сплава на основе никеля с более высокими механическими свойствами.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение кратковременной и длительной прочности и пластичности сплава при температурах до 800°С.
Для достижения поставленного технического результата предложен жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий, мас.%:
кобальт | 12,0-16,0 |
хром | 9,0-12,0 |
вольфрам | 4,0-6,0 |
молибден | 4,0-6,0 |
алюминий | 4,0-5,5 |
титан | 2,0-3,5 |
тантал | 0,5-2,5 |
углерод | 0,08-0,13 |
магний | 0,003-0,05 |
лантан | 0,002-0,05 |
бор | 0,003-0,03 |
церий и/или неодим | 0,005-0,02 каждого |
никель | остальное |
Также предлагается изделие из вышеуказанного жаропрочного сплава на основе никеля.
Основу предложенного сплава составляет γ'-фаза на основе соединения (Ni,Co,Cr)3(Al,Ti,Ta,W) различной морфологии и γ-твердый раствор на основе никеля и кобальта, также в сплаве присутствуют карбиды типа МеС. Содержание кобальта в количестве 12-16 мас.% обеспечивает пластичность сплава, что позволяет получать из него заготовки методом деформации. За счет повышения содержания углерода в металле увеличивается доля карбидной фазы, которая обеспечивает дополнительное упрочнение сплава.
Легирование сплава танталом в заданном количестве, наряду с соблюдением заданного содержания вольфрама и молибдена, повышает стабильность и механические свойства сплава при высоких температурах.
Тантал в основном входит в составы γ'-фазы и карбидной фазы и увеличивает их стабильность при высоких температурах, а вольфрам и молибден преимущественно распределяются в γ-твердом растворе и повышают его прочность.
Магний, бор, лантан, церий и/или неодим добавляют в процессе выплавки для очищения расплава от оксидов и снижения количества вредных примесей, что положительно влияет на механические свойства (кратковременную и длительную прочность, пластичность во всем диапазоне рабочих температур).
Комплексное микролегирование лантаном и неодимом способствует удалению вредных примесей с границ зерен и других внутренних поверхностей раздела в материале, а также способствует реализации механизма упрочнения - формированию по границам зерен и фаз выделений интерметаллидной фазы NixP3My глобулярной морфологии.
В отличие от прототипа, в качестве легирующего элемента в предлагаемый сплав не добавляют ванадий, поскольку он ухудшает окалиностойкость сплава при температурах, близких к 800°С.
При заявленном содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве на основе никеля достигается наибольший эффект повышения кратковременной и длительной прочности сплава во всем диапазоне рабочих температур.
Пример осуществления.
Была проведена выплавка исходных электродов в вакуумноиндукционной печи с последующим вакуумно-дуговым переплавом для получения слитков из предлагаемого сплава различных составов и сплава - прототипа.
Химические составы приведены в таблице №1.
Изготовление прутков из слитков предлагаемого сплава различных составов и сплава-прототипа проходило в два этапа: ковка слитка на прессе 1600 тс и экструзия заготовки на пруток на прессе «Блисс».
Полученные прутки разрезали на заготовки, которые подвергали термической обработке. После этого из них были изготовлены цилиндрические образцы для определения механических свойств: кратковременной прочности предела текучести относительного удлинения σ20 и сужения ψ20 при 20°С, кратковременной прочности относительного удлинения σ800 и сужения ψ800, длительной прочности на базе 100 часов при 800°С. Механические свойства определяли на разрывных и универсальных испытательных машинах. Результаты испытаний приведены в таблице №2.
Как видно из данных таблицы №2, предлагаемый сплав превосходит сплав-прототип по значениям кратковременной и длительной прочности и пластичности сплава (относительное удлинение и сужение) при температурах до 800°С.
Использование предлагаемого жаропрочного деформируемого сплава на основе никеля дает возможность создать ГТД с повышенными тактико-техническими параметрами, повышает надежность изделий и увеличивает ресурс их работы.
Claims (3)
1. Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля, содержащий кобальт, хром, вольфрам, молибден, алюминий, титан, углерод, бор и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тантал, магний, лантан, церий и/или неодим при следующем соотношении компонентов, мас %:
2. Изделие из жаропрочного деформируемого сплава на основе никеля, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п. 1.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020118382A RU2737835C1 (ru) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него |
PCT/RU2021/000237 WO2021246908A1 (ru) | 2020-06-03 | 2021-06-02 | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него |
CN202180047552.6A CN115768911A (zh) | 2020-06-03 | 2021-06-02 | 耐热锻造镍基合金及其制品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020118382A RU2737835C1 (ru) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737835C1 true RU2737835C1 (ru) | 2020-12-03 |
Family
ID=73792519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020118382A RU2737835C1 (ru) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115768911A (ru) |
RU (1) | RU2737835C1 (ru) |
WO (1) | WO2021246908A1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3228095A (en) * | 1960-04-13 | 1966-01-11 | Rolls Royce | Method of making turbine blades |
RU2365657C1 (ru) * | 2008-02-21 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава |
RU2571674C1 (ru) * | 2014-10-07 | 2015-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава |
JP6150192B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2017-06-21 | 日立金属株式会社 | Ni基超耐熱合金の製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1087051A (en) * | 1963-04-26 | 1967-10-11 | Int Nickel Ltd | Nickel-chromium alloys |
FR1451347A (fr) * | 1964-07-10 | 1966-01-07 | Alliages devant servir à hautes températures | |
US5938863A (en) * | 1996-12-17 | 1999-08-17 | United Technologies Corporation | Low cycle fatigue strength nickel base superalloys |
AU2001243302A1 (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-12 | General Electric Company | Nickel base superalloys and turbine components fabricated therefrom |
JP2007105735A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Hitachi Ltd | 摩擦圧接方法 |
US8992700B2 (en) * | 2009-05-29 | 2015-03-31 | General Electric Company | Nickel-base superalloys and components formed thereof |
-
2020
- 2020-06-03 RU RU2020118382A patent/RU2737835C1/ru active
-
2021
- 2021-06-02 CN CN202180047552.6A patent/CN115768911A/zh active Pending
- 2021-06-02 WO PCT/RU2021/000237 patent/WO2021246908A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3228095A (en) * | 1960-04-13 | 1966-01-11 | Rolls Royce | Method of making turbine blades |
RU2365657C1 (ru) * | 2008-02-21 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава |
RU2571674C1 (ru) * | 2014-10-07 | 2015-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава |
JP6150192B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2017-06-21 | 日立金属株式会社 | Ni基超耐熱合金の製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 23705-79. Прутки горячекатаные и кованые из жаропрочных сплавов. Технические условия. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021246908A1 (ru) | 2021-12-09 |
CN115768911A (zh) | 2023-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2841329C (en) | Hot-forgeable ni-based superalloy excellent in high temperature strength | |
US20190040501A1 (en) | Nickel-cobalt alloy | |
US20170081750A1 (en) | Nickel-based heat-resistant superalloy | |
EP2479302B1 (en) | Ni-based heat resistant alloy, gas turbine component and gas turbine | |
US20030164213A1 (en) | Ni-base alloy, heat-resistant spring made of the alloy, and process for producing the spring | |
EP2610360A1 (en) | Co-based alloy | |
JP6476704B2 (ja) | ニッケル基鋳造合金及び熱間鍛造金型 | |
EP0593824A1 (en) | Nickel aluminide base single crystal alloys and method | |
RU2601720C1 (ru) | Жаропрочный свариваемый сплав на основе кобальта и изделие, выполненное из него | |
RU2737835C1 (ru) | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него | |
JP6738010B2 (ja) | 高温強度特性および高温クリープ特性に優れたニッケル基合金 | |
RU2434068C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al | |
RU2439185C1 (ru) | Жаропрочный литейный сплав на основе никеля | |
RU2433196C1 (ru) | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
RU2353691C2 (ru) | Состав жаропрочного никелевого сплава (варианты) | |
RU2256717C1 (ru) | Жаропрочный свариваемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него | |
RU2610577C1 (ru) | ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
CN111254317A (zh) | 一种镍基铸造合金及其制备方法 | |
TR2022019439T2 (tr) | Isıya dayanıklı dövülmüş nikel bazlı alaşım ve bu alaşımdan yapılan bir ürün. | |
RU2571674C1 (ru) | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава | |
RU2777099C1 (ru) | Жаропрочный свариваемый сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него | |
EP3626846B1 (en) | Turbine wheel incorporating nickel-based alloy | |
RU2285059C1 (ru) | Жаропрочный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из этого сплава | |
RU2685926C1 (ru) | Интерметаллидный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него | |
RU2721261C1 (ru) | Жаропрочный деформируемый сплав на основе никеля с низким температурным коэффициентом линейного расширения и изделие, выполненное из него |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180706 Effective date: 20220426 |