SU869362A1

SU869362A1 - Nickel-base high-temperature alloy

Info

Publication number: SU869362A1
Application number: SU802928707A
Authority: SU
Inventors: С.Б. Беликов; А.Д. Коваль; А.С. Кравец; Г.В. Кулыгин; Е.Е. Левин; Б.С. Натапов; Е.Л. Санчугов; Я.Е. Чивиксин; Б.И. Чирков; И.И. Шопов; А.Л. Юргенсон
Original assignee: Запорожский машиностроительный институт им.В.Я.Чубаря
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1986-12-23

Abstract

ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий хром, кобальт. вольфрам, молибден, алюминий, титан, бор, церий, отличающийс тем,что, с целью повышени пластич-. ности и коррозионной стойкости при температурах 800-950 0, он дополнительно содержит ниобий, кальций, цирконий при следующем соотношении компонентов , мас.%: 12,5-14,0 Хром 4,0-6,0 Кобальт 4,0-6,0 Вольфрам 1,5-2,5 Молибден 2,8-3,2 Алюминий 4,5-5,5 Титан 0,01-0,05 Бор 0,02-0,05 Церий 0,05-1,0 Ниобий (П 0,005-0,01 Кальций 0,005-0,01 Цирконий Остальное Никель § 00 Од ;о СО а мHEAT-RESISTANT ALLOY BASED ON NICKEL, containing chromium, cobalt. tungsten, molybdenum, aluminum, titanium, boron, cerium, characterized in that, in order to increase the plasticity. nosti and corrosion resistance at temperatures of 800-950 0, it additionally contains niobium, calcium, zirconium in the following ratio of components, wt.%: 12.5-14.0 Chromium 4.0-6.0 Cobalt 4.0-6, 0 Tungsten 1.5-2.5 Molybdenum 2.8-3.2 Aluminum 4.5-5.5 Titanium 0.01-0.05 Boron 0.02-0.05 Cerium 0.05-1.0 Niobium (P 0,005-0,01 Calcium 0,005-0,01 Zirconium Else Nickel § 00 Au; about CO and m

Description

Изобретение относитс к металлу гии сплавов, а именно к жаропрочны литейным сплавам на основе никел . Широко известны в металлургии сплавы, содержащие в качестве осно никель, а также хром, кобальт, алю ний, титан, вольфрам, молибден, сл жащие дл изготовлени деталей газ вых турбин авиационных двигателей энергетических установок. Из описанньпс в литературе жаропрочных сплавов на основе никел , используемых дл изготовлени дета лей ГТУ, по составу ингредиентов н более близок к за вл емому сплаву сплав ЖСбК, который содержит указ ные ингредиенты в следующих колич вах, мас.%: 9,5-12,0 4,0-5,0 Кобальт 4,5-5,5 Вольфрам 3,5-4,8 Молибден Титан 2,5-3,2 . Алк 1иний° 5,0-6,0 Железо Примеси 0,13-0,20 углерод 0,4 кремний 0,4 марганец не более 0,015 сера фосфор не более 0,015 Остальное никель Этот сплав имеет кристаллическ структуру и свойства, приведенные в таВл. 1. Пластичность указанного сплава невысока. Кроме того, сплав имеет неудовлетворительную коррозионную стойкость, особенно при применени топлива, содержащего серу, натрий и другие вредные примеси. Целью изобретени вл етс пов шение пластичности и коррозионной стойкости при 800-950С при сохра . НИИ высокой длительной прочности уровне выбранного прототипа. Дл достижени указанной цели жаропрочный сплав на основе никел содержащий хром, кобальт, вольфра молибден, алюминий, титан, бор, ц рий, дополнительно ввод т ниобий, цирконий, кальций, при следующем отношении компонентов, мае.%: Хром12,5-14,0 Кобальт4,0-6,0 Вольфрам4,0-6,0 1,5-2,5 Молибден 2,8-3,2 Апюминий 4,5-5,5 0,01-0,05 0,02-0,05 Ниобий 0,05-1,0 0,005-0,01 Кальций 0,005-0,01 Цирконий Приме си 0,07-0,15 углерод кремний марганец не более 0,015 сера не более 0,015 фосфор Остальное никель Повышение содержани хрома, титаа и цери , уменьшение содержани олибдена и алюмини , введение кашьи увеличивают коррозионную стойость при 800-950 С. Введение ниоби , циркони , уменьение содержани алюмини , повьш1ение одержани титана способствует увелиению пластичности при сохранении ратковременной и длительной прочости на уровне прототипа, причем л достижени этих показателей отноение Ti/At должно быть в пределах 1,5-2,0. Дл получени сплава были подготовлены три смеси ингредиентов, содержащие кажда , мас.%: хром 14,0; кобальт 6,0; вольфрам 5,2; молибден 2,5; титан 4,5; алюминий 3,2; ниобий 0,05; бор 0,03; церий 0,02; цирконий 0,005; кальций 0,005; углерод 0,07; никель остальное (сплав 1); хром 13,2; кобальт 4,8; вольфрам 6,0; молибден 1,9; титан 4,9; алюминий 2,8; ниобий 0,4; бор 0,05; церий 0,05; цирконий 0,08; кальций 0,008; углерод 0,11; никель остальное (сплав 2); хром 12,5; кобальт 4,0; вольфрам 4,0; молибден 1,5; титан 5,5; алюминий 2,8; ниобий 1,0; бор 0,02;. церий 0,03; цирконий 0,01; кальций 0,01; углерод 0,15; никель остальное (сплав 3). Содержание бора, циркони , цери , кальци соответствует расчетному количеству этих элементов. Кажда смесь сплавл лась отдельно в вакуумно-индукционных печах. Полученные сплавы имели характеристики коррозионной стойкости и пластичности, приведенные в табл.2.The invention relates to the metal of alloys, namely to heat-resistant nickel-based cast alloys. Alloys are widely known in metallurgy, containing as basic nickel, as well as chromium, cobalt, aluminum, titanium, tungsten, molybdenum, constituting for the manufacture of parts for gas turbines of aircraft engines of power plants. From the literature described superalloys based on nickel used for the manufacture of parts of a gas turbine, the composition of the ingredients is closer to the claimed alloy, an FSW alloy, which contains the indicated ingredients in the following amounts, by weight: 9.5-12 , 0 4.0-5.0 Cobalt 4.5-5.5 Tungsten 3.5-4.8 Molybdenum Titanium 2.5-3.2. Alk1iyni ° 5.0-6.0.0 Iron Impurities 0.13-0.20 carbon 0.4 silicon 0.4 manganese not more than 0.015 sulfur phosphorus not more than 0.015 The rest of the nickel This alloy has a crystalline structure and properties given in taBl. 1. The plasticity of the specified alloy is low. In addition, the alloy has poor corrosion resistance, especially when using fuels containing sulfur, sodium and other harmful impurities. The aim of the invention is to improve the ductility and corrosion resistance at 800-950 ° C while maintaining. Research Institute of high long-term durability level of the selected prototype. To achieve this goal, a heat-resistant nickel-based alloy containing chromium, cobalt, tungsten, molybdenum, aluminum, titanium, boron, sodium, niobium, zirconium, calcium are additionally introduced, with the following component ratio, 0 Cobalt4.0-6.0 Tungsten4.0-6.0 1.5-2.5 Molybdenum 2.8-3.2 Apyuminium 4.5-5.5 0.01-0.05 0.02-0 , 05 Niobium 0.05–1.0 0.005–0.01 Calcium 0.005–0.01 Zirconium Primeti 0.07–0.15 carbon silicon manganese no more than 0.015 sulfur no more than 0.015 phosphorus Nickel rest; Increase in chromium, titanium and cerium, reducing the content of olibdenum and aluminum, the introduction of oatmeal corrosion resistance at 800-950 C is tested -2.0. To obtain an alloy, three mixtures of ingredients were prepared, each containing, in wt%: chromium 14.0; cobalt 6.0; tungsten 5.2; molybdenum 2.5; titanium 4.5; aluminum 3.2; niobium 0.05; boron 0.03; cerium 0.02; zirconium 0.005; calcium 0,005; carbon 0.07; nickel else (alloy 1); chromium 13.2; cobalt 4.8; tungsten 6.0; molybdenum 1.9; titanium 4.9; aluminum 2.8; niobium 0.4; boron 0.05; cerium 0.05; zirconium 0.08; calcium 0,008; carbon 0.11; nickel else (alloy 2); chromium 12.5; cobalt 4.0; tungsten 4.0; molybdenum 1.5; titanium 5.5; aluminum 2.8; niobium 1.0; boron 0.02; cerium 0.03; zirconium 0.01; calcium 0.01; 0.15 carbon; nickel else (alloy 3). The content of boron, zirconium, cerium, calcium corresponds to the calculated amount of these elements. Each mixture was fused separately in vacuum induction furnaces. The resulting alloys had the characteristics of corrosion resistance and ductility, are given in table.2.

Основные свойства предлагаемого сплава представлены в табл. 3. 1 Как видно из таблицы, коррозион|на стойкость и пластичность превышают те же величины у известного сплава при сохранении длительнойThe main properties of the proposed alloy are presented in table. 3. 1 As can be seen from the table, corrosion | resistance and ductility exceed the same values of a known alloy while maintaining long

прочности. Это позволит увеличить долговечность лопатки газотурбинного двигател , а также повысить температуру газа перед турбиной на 30-50°С, что эквивалентно повьшению мощности ГТД на 5-7%.strength. This will increase the durability of the blades of a gas turbine engine, as well as raise the temperature of the gas in front of the turbine by 30-50 ° C, which is equivalent to increasing the power of the gas turbine engine by 5-7%.

Т а б л и ц а 1Table 1

Данные по коррозионной стойкости приведены испытаний сплавов. Data on corrosion resistance are given testing alloys.

Таблица2 в результате сравнительных ТаблицаЗTable2 as a result of comparative Table3

Claims

HEAT RESISTANT NICKEL-BASED ALLOY, containing chromium, cobalt,

tungsten, molybdenum, aluminum, titanium, boron, cerium, characterized in that, in order to increase the plastic. properties and corrosion resistance at temperatures of 800-950 ° C, it is additional completely contains niobium, calcium, cir- horse at the next the ratio of ponents, wt.%: Chromium 12.5-14.0 Cobalt 4.0-6.0 Tungsten 4.0-6.0 Molybdenum 1.5-2.5 Aluminum 2.8-3.2 Titanium 4,5-5,5 Boron 0.01-0.05 Cerium 0.02-0.05 § Niobium 0.05-1.0 Calcium 0.005-0.01 KL Zirconium 0.005-0.01 R m E * Nickel Rest

Q0

About CO

With

Od

N3