SU959443A1 - Жаропрочный коррозионностойкий сплав на основе никел - Google Patents

Abstract

ЖАРОПРОЧНЫЙ КОРРОЗИОННОСТОЙ КИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, алюминий, титан, ниобий, i бор, иттрий, цирконий и магний, о тИзобретение относитс  к металлур ии сплавов, в частности к коррозионностойким жаропрочным сплавам на основе никел  с интерметаллидным упрочнением , примен емых дЯ  сопловых охлаждаемых лопаток и других деталей газотурбинных двигателей, .где требуютс  высока  длительна  прочность при температурах 950°С, жаростойкость и стойкости к высокотемпературной солевой коррозии в услови х морской атмосферы и агрессивного топлива , Известен жаропрочный коррозионностойкий сплав на основе никел ,содержащий ,мас.%: 23,5-26 Crj 10-24 Со; .,тт1 ЕИБЛИОТЕ-,А личающийс  тем, что, с целью повышени  коррозионной стойкости , он дополнительно содержит гафний и лантан при следзпощем соотношении компонентов, мас.%: 0,10-0,20 Углерод 18,0-21,0 Хром 1,0-4,0 Вольфрам 0,1-2,5 Молибден 2,5-5,0 Алюминий 2,5-5,0 Титан Кобальт 1,0-6,0 Ниобий 0,1-2,0 0,52-1,0 Гафний 0,001-0,1 Лантан 0,02-0,1 Бор ю 0,001-0,1 Цирконий (Л 0,001-0,1 Магний 0,001-0,1 Иттрий Никель остальное CD СД СО 4 4 0,5-2,1 Мо; 0,01-0,2 С; 4,25-5,6 (Ti-t-Al) при отношении Ti:Al от 1:1 до 4:1; 0-2,0 ЬТэ; 0,001-0,05 В; О СО 0,15 Zr; 0-0,1 Hf; 0-0,04.Mg; О 0 ,3 fSM; 0-2 Y. Наиболее близким к предложенному по технической сущности к достигаемому результату  вл етс  литой жаропрочный сплав на основе никел ,который содержит углерод, хром, алюминий, титан, вольфрам, молибден, ниобий, кобальт, бор, магнийS церий, барий, иттрий, цирконий, никельпри следую-, щем соотношении компонентов,мас.%: Углерод 0,13-0,30 Хром16,5-20,5

Description

3,0-6,0 Алюминий 2,0-4,0 Титан 2,0-8,0 Вольфрам 3,0-7,0 Молибден 1,0-3,0 Ниобий 0,1-5,0 Кобальт 0,02-0,3 Бор 0,01-0,1 Магний 0,01-0,1 Церий 6,01-0,2 Барий 0,001-0,1 Иттрий 0,001-0,1 Цирконий Никель Остальное Этот сплав после термической обработки , состо щей из закалки от те пературы 1 ,выдержки в течение 2-4 ч, охлаждени  на воздухе и старени  при температуре 950°С в течение 3-4 ч с охлаждением на воздухе имеет следующие механические характеристики: Сплав при температуре 900 С и н р жени х 20 и 22 кг/мм имеет вре до разрушени  соответственно 192 293 и 98-152 ч. Сопротивление сплава высокотемпературной солевой кор зии, определ енное по убыли веса,со тавл ет 3,2-6,7 мг/см. ч после испы таний в смеси солей 90% 4 1 Had при температуре 900° С в течен 10 ч и последующего сн ти  окалины в эвтектической смеси щелочей NaOH и КОН при температуре 300 С, Целью изобретени   вл етс  повы шение коррозионной стойкости. Дл  достижени  указанной цели в известньш жаропрочный сплав, содер щий никель, углерод, хром, кобальт вольфрам, молибден, алюминий, тита ниобий, бор, церий, иттрий, циркон магний, дополнительно ввод т гафни и лантан, при следующем соотношени компонентов, мас.%: Углерод 0,10-0,20 18,0-21,0 1,0-4,0 Вольфрам Молибден 0,1-2,5 Алюминий 2,5-5,0 Титан . 2,5-5,0 Кобальт 1,0-6,0 Ниобий 0,1-2,0 Гафний 0,52-1,0 Лантан 0,001-0,1 0,02-0,1 Цирконий 0,001-0,1 Магний 0,001-0,1 Иттрий 0,001-0,1 Никель Остальное Примеси: сера не более 0,01, фосфор не более 0,015, кремний не более 0,30, марганец не более 0,30. Более низкое содержание молибдена в составе никелевого сплава позвол ет получить более стабильную структуру. Содержание молибдена ниже 0,1% или полное отсутствие его приводит к снижению длительной прочности . Увеличение содержани  молибдена более 2,5% приводит к нарушению стабильности и по влению охрупчивающих фаз, привод щих к разупрочнению сплава.. . В литом состо нии известного спла ва в междендритнык и межосных участках располагаютс  крупные выделени  карбидов и боридов, имеющие вид скелетообразной эвтектики. Такое распределение карбидов и боридов приводит к охрупчиванию литого сплава. Гафний используетс  в жаропрочных никелевых сплавах дл  повьш1ени  длительной прочности при сохранении ударной в зкости, пластичности при комнатной и рабочей температурах. Положительное его вли ние на свойства сплавов св зано с тем, что гафний располагаетс  в карбидах, частично вытесн ет из карбидов титан,молибден, вольфрам и приводит к дополнительному легированию и упрочнению матрицы. В сплаве, легированном гафнием, в междендритных и межосных участках практически не наблюдаютс  карбиды и бориды скелетообразной формы. Час- . тицы боридов и карбидов станов тс  более мелкими, приобретают скругленную форму и распредел ютс  значительно равномернее. Пределы оптимальных значений завис т от химического состава сплава и его состо ни , при этом зависимость

свойств сплава от содержани  гафни  меет экстремальный характер.

Введение гафни  до 0,52% незначительно сказываетс  на свойствах сплаг ва, увеличение содержани  гафни  более 1,0% приводит к ухудшению пластичности и коррозионной стойкости.

В жаропрочные коррозионностойкие сплавы на никелевой основе лантан ; вводитс  с целью повышени  длительной прочности.

Эффект положительного вли ни  РЗМ на высокотемпературные характеристики сплавов св зан с очищением границ зерен, с возможным растворе- нием его небольших остаточных количеств в граничных объемах. Введение лантана приводит к изменени м границ зерен и тонкой внутризеренной структуры , а также измен ет диффузионнзпо подвижность атомов легирующих элементов . С введением малых добавок лантана наблюдаетс  тенденци  к замедлению диффузионных процессов по границам зерен и в объеме зерна.

Однако при повьшении количества лантана ( 0,1 %) происходит сниже- ние стойкости образцов и уменьшение характеристик остаточной пластичности и длительной прочности.

П ри м е р. Дл  получени  сплава, были подготовлены четыре смеси ингредиентов . Плавку и заливку форм с заготовками образцов сплава и сопловых охлаждаемых лопаток производили в вакуумной индукционной печи. Температура запивки металла в формы 1540 1560 0 . Испытани  сплава проводили после закалки от температу1)ы i 1170 С с выдержкой в течение 3 ч и старени  при 950С в течение 3 ч.

Составы сплава и его свойства прит ведены в табл.1 и 2 соответственно.

Базовый сплав с гранично низким ,. содержанием углерода, хрома и средним содержанием других элементов был отлит на заводе Электросталь в количестве 900 кг по следующей технологии: выплавка в открытой индукционной печи, разливка электродов ф 128 мм на УПНРС, переплав в вакуумно-дуговой

печи в кристаллизаторе 160 мм на прессе 6300 т. Из базового сплава было выплавлено 24 состава сплава в порционной вакуумно-индукционной печи У ШФ-1М емкостью 15 кг и четыре комплекта сопловых охлаждаемых лопа5 ток различных наименований дл  стендо вьгх двигателей. З.аливку металла проводили в нагретые формы до 900с при температуре 1500-1570 с. Механические свойства при комнатной температуре и при температуре 900 С определ ли на стандартных образпах с рабочей частью диаметром 5 мм. Испытани  сплавов проводили после закалки

5 от температуры с вьщержкой в течение 2-4 ч и охлаждением на воздухе и старени  при 950С, 3ч. Проведенна  опытно-промышленна  проверка сплава предложенного состава на

0 охлаждаемых сопловых лопатках газотурбинного двигател  показала надежную работоспособность на дизельном топливе и в присутствии солей морской воды. Дополнительное легирова- 2 ние гафнием и лантаном позволило сохранить уровень длительной прочности 160-180 ч при стойкости к высокотемпературной солевой коррозии 0,6-1,2 мг/см ..ч после испытаний в

0 смеси солей 90% +10% ЫаС1 при температуре 900С в течение 10 ч и последующего сн ти  окалины в эвтектической смеси щелочей ЫаОН . и КОН при температуре .

Claims (1)

1. ЖАРОПРОЧНЫЙ КОРРОЗИОННОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, алюминий, титан, ниобий, бор, иттрий, цирконий и магний, о т-