UA126255C2 - Heat-resistant alloy based on niobium - Google Patents
Heat-resistant alloy based on niobium Download PDFInfo
- Publication number
- UA126255C2 UA126255C2 UAA202006291A UAA202006291A UA126255C2 UA 126255 C2 UA126255 C2 UA 126255C2 UA A202006291 A UAA202006291 A UA A202006291A UA A202006291 A UAA202006291 A UA A202006291A UA 126255 C2 UA126255 C2 UA 126255C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- alloy
- niobium
- heat
- alloys
- resistant
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010955 niobium Substances 0.000 title claims abstract description 16
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001995 intermetallic alloy Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000753 refractory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Adornments (AREA)
Abstract
Description
Винахід належить до металургії сплавів тугоплавких металів, а саме сплавів на основі ніобію, які використовуються як конструкційні матеріали в промисловості, зокрема для газотурбінних двигунів (ГТД).The invention belongs to the metallurgy of alloys of refractory metals, namely alloys based on niobium, which are used as structural materials in industry, in particular for gas turbine engines (GTE).
На даний час ефективним напрямком у розробці матеріалів для розвитку будування ГІД є отримання багатокомпонентних сплавів на основі ніобію із щільністю біля 7 д/ст?, підвищеної жароміцності та жаростійкості при температурі експлуатації до 1200 "с.At present, an effective direction in the development of materials for the development of construction of hydroelectric power plants is the production of multicomponent alloys based on niobium with a density of about 7 d/st?, increased heat strength and heat resistance at an operating temperature of up to 1200 °C.
Відомі промислові сплави не можуть бути використані через низькі механічні властивості та жаростійкість при температурі вище 1000 "С, а також високу щільність.Known industrial alloys cannot be used due to low mechanical properties and heat resistance at temperatures above 1000 "C, as well as high density.
Використання системи Мр-Ті-АІ як основи сплавів дозволяє створювати жароміцні сплави з питомою вагою близько 7 а/ст3. Підбором додаткових компонент та зміною їх співвідношення можливе управління фазовим складом та механічними властивостями багатокомпонентних ніобієвих сплавів.The use of the Mr-Ti-AI system as the basis of alloys allows the creation of heat-resistant alloys with a specific gravity of about 7 a/st3. By selecting additional components and changing their ratio, it is possible to control the phase composition and mechanical properties of multicomponent niobium alloys.
В даний час актуальною є проблема розробки нового класу високотемпературних композиційних матеріалів, які складаються із ніобієвої матриці і зміцнюючої фази - силіцидів ніобію з легуючими елементами хромом, гафнієм та титаном. Так, при щільності на рівні 6,6-7,2 г/см? ці матеріали залишаються працездатним при температурах приблизно на 200 "С вище робочих температур монокристалічних жароміцних нікелевих сплавів. |(ЗепКком О.М. МесНапісаї! ргорепіев ої Іом/-депзйу, геїгасіогу тийі-ргіпсіра! єїетепі аїЇоувз ої Ше Ст-МБ-Ті-У-2г вевівт /0.М. зЗепком, 5.М. БепКома, О.В. Мігасіє//Магїег. сі. Епдіпеегіпа: А. 2013. Р. 51-62).Currently, the problem of developing a new class of high-temperature composite materials, which consist of a niobium matrix and a strengthening phase - niobium silicides with chromium, hafnium and titanium alloying elements, is relevant. Yes, with a density at the level of 6.6-7.2 g/cm? these materials remain operable at temperatures approximately 200 "C higher than the working temperatures of single-crystal heat-resistant nickel alloys. U-2g Vevivt /0.M. zZepkom, 5.M. BepKoma, O.V. Migasie//Magic science of Epdipeegipa: A. 2013. R. 51-62).
Ці відомі сплави відрізняються заниженою пластичністю і жаростійкістю.These known alloys are characterized by low plasticity and heat resistance.
Відомий ніобієвий сплав на основі системи МБ-Ті-АІ-ВН7, що містить (мас. 95): 40-42 Ті і 3,0- 7,0 АІ, жаростійкий, високопластичний і може розглядатися як плакуючий матеріал для листових жароміцних ніобієвих сплавів.A well-known niobium alloy based on the MB-Ti-AI-VN7 system, containing (wt. 95): 40-42 Ti and 3.0-7.0 AI, is heat-resistant, highly plastic and can be considered as a cladding material for sheet heat-resistant niobium alloys .
Недоліком відомого матеріалу є те, що він має низьку жароміцність.The disadvantage of the known material is that it has low heat resistance.
Відомий ніобієвий сплав на основі системи МБ-Ті-АІ-ВНВ, в якій введено (мас. 95): 20 Ті, 5,0- 7,0 Мо та 0,7-1,4 7, жароміцний. Маючи відносно низьку щільність, може бути використаним для виготовлення великогабаритних зварних екранів і сопел двигунів, що працюють у виробах разової дії в вакуумі при температурах до 1500 "С.A known niobium alloy based on the MB-Ti-AI-VNV system, in which (wt. 95): 20 Ti, 5.0-7.0 Mo and 0.7-1.4 7 is introduced, heat-resistant. Having a relatively low density, it can be used for the manufacture of large-sized welded screens and nozzles of engines operating in single-action products in a vacuum at temperatures up to 1500 "С.
Недоліком відомого матеріалу є те, що він має знижену жаростійкість при роботі уThe disadvantage of the known material is that it has reduced heat resistance when working in
Зо агресивних середовищах та при довготривалому використанні.From aggressive environments and with long-term use.
Відомий ніобієвий сплав на основі системи МБ-Ті-АІ-ВНІО, який містить (мас. Ус): 32-36 Ті, 8,0-9,0 АЇ, 3,0-5,0 М ї 0,5-2,5 71 розглядається як перспективний матеріал для виготовлення лопаток компресора ГТД з робочою температурою до 700-750 "С. (О.Г. Оспенникова, В.Н.A known niobium alloy based on the MB-Ti-AI-VNIO system, which contains (wt. Us): 32-36 Ti, 8.0-9.0 AI, 3.0-5.0 M and 0.5-2 ,5 71 is considered as a promising material for the manufacture of gas turbine compressor blades with an operating temperature of up to 700-750 "C. (O.G. Ospennikova, V.N.
Подьяков, Ю.В. Столянков "Тугоплавкие сплавь! для новой техники". Трудьі ВИАМ. Мо 10 (46) 2016. - б. 55-64)|.Podyakov, Yu.V. Stolyankov "Refractory alloy! for new technology". Trudy VIAM. Mo 10 (46) 2016. - b. 55-64).
Недоліком відомого сплаву є низька робоча температура.The disadvantage of the known alloy is a low operating temperature.
Відомий жароміцний інтерметалідний сплав на основі МОБ-АІ для виготовлення деталей авіаційно-космічної техніки, що працює при температурах до 1600 "С. Цей сплав на основі системи МБ-АЇ, що містить ніобій, алюміній, вольфрам, тантал, хром, кремній та рідкісноземельні метали. (Патент ВО Мо 2257422, публ. від 27.07.2005.A well-known heat-resistant intermetallic alloy based on MOB-AI for the manufacture of aerospace engineering parts, operating at temperatures up to 1600 "C. This alloy is based on the MB-AI system, containing niobium, aluminum, tungsten, tantalum, chromium, silicon and rare earth elements metals.
Недоліком відомого сплаву є висока щільність (28 г/сму), що робить його не придатним для використання у ряді конструкцій.The disadvantage of the known alloy is its high density (28 g/cm), which makes it unsuitable for use in a number of structures.
Відомий ніобієвий сплав на основі системи МбБ-Ті-АЇ, найбільш близький за технічною суттю до винаходу, що заявляється, є багатокомпонентний жароміцний ніобієвий сплав системи МбБ-Ті-The known niobium alloy based on the MbB-Ti-AI system, the closest in technical essence to the claimed invention, is a multi-component heat-resistant niobium alloy of the MbB-Ti-
А (МБ-16Ст-16А1І-16Ті-16Мо-451) ат. 965. У сплаві МО-16Ст-16Ті-16Мо-16А1І-45і утворюється понад 90 95 (06.) ОЦК твердого розчину на основі МБ. Хром і кремній утворюють фази, що зміцнюють, які в сумі складають до 10 95 (06.). (Н.П. Бродниковский, А.С. Кулаков, Н.А. Крапивка, Д.Н.A (MB-16St-16A1I-16Ti-16Mo-451) at. 965. In the MO-16St-16Ti-16Mo-16A1I-45i alloy, more than 90 95 (06.) BCC solid solution is formed on the basis of MB. Chromium and silicon form strengthening phases, which add up to 10 95 (06.). (N.P. Brodnykovsky, A.S. Kulakov, N.A. Krapyvka, D.N.
Бродниковский, А.В. Самелюк, С.А. Фирстов. Многокомпонентнье жаропрочньюе сплавь! с ниобием //Злектронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научньїх трудов. К. ІПМ НАНBrodnikovsky, A.V. Samelyuk, S.A. Firstov. Multicomponent heat-resistant alloy! with niobium // Electron microscopy and strength of materials: Sat. scientific works. K. IPM of the National Academy of Sciences
України, 2016. Вип. 22. - С. 20-30.of Ukraine, 2016. Issue 22. - pp. 20-30.
Відомий ніобієвий сплав має окремі недоліки, в тому числі, низьку пластичність, нестабільність хімічного складу дендритів, розкид характеристик в'язкості руйнування за рахунок різного розміру елементів структури і нерівномірності розподілу частинок інтерметалідів.The known niobium alloy has certain disadvantages, including low plasticity, instability of the chemical composition of dendrites, dispersion of fracture toughness characteristics due to different sizes of structural elements and uneven distribution of intermetallic particles.
В основу винаходу "Жароміцний сплав на основі ніобію" була поставлена задача удосконалення складу сплаву на основі системи Мр-Ті-АЇ для підвищення характеристик: пластичності, жаростійкості та жароміцності, яка досягається введенням У та іа, при співвідношенні компонентів, що заявляється, мас. 9о: титан - 12,9-13,5; алюміній - 1,5-1,9; хром - 6,5-7,2; молібден - 8,5-9,1; ітрій - 0,2-0,3; лантан - 0,3-0,5; ніобій - решта.The basis of the invention "Heat-resistant alloy based on niobium" was the task of improving the composition of the alloy based on the Mr-Ti-AI system to increase the characteristics: plasticity, heat resistance and heat resistance, which is achieved by the introduction of U and ia, with the ratio of the declared components, mass. 9o: titanium - 12.9-13.5; aluminum - 1.5-1.9; chromium - 6.5-7.2; molybdenum - 8.5-9.1; yttrium - 0.2-0.3; lanthanum - 0.3-0.5; niobium - the rest.
Суть винаходу полягає в тому, що жароміцний сплав на основі ніобію, що містить Ст, АЇ, Ті,The essence of the invention is that a heat-resistant niobium-based alloy containing St, AI, Ti,
Мо, який відрізняється тим, що додатково містить У та Га і має наступний склад інгредієнтів, мас. 9о: титан 12,9-13,5 алюміній 1,5-1,9 хром 6,5-72 молібден 8,5-9,1 ітрій 0,2-0,3 лантан 0,3-0,5 ніобій решта.Mo, which differs in that it additionally contains U and Ga and has the following composition of ingredients, wt. 9o: titanium 12.9-13.5 aluminum 1.5-1.9 chromium 6.5-72 molybdenum 8.5-9.1 yttrium 0.2-0.3 lanthanum 0.3-0.5 niobium the rest .
Необхідні властивості жароміцного сплаву, що заявляється, забезпечуються тим, що до складу сплаву на основі ніобію: вводиться оптимальна кількість (до 10 ат. 95) молібдену, який сприяє підвищенню міцності сплаву при підвищених температурах, при цьому сплави ніобію з вмістом Мо до 10 95 мають задовільну пластичність; підвищується вміст титану в ніобієвому сплаві до рівня 21 ат.95, що приводить до твердорозчинного зміцнення при збереженні пластичних характеристик сплаву. Крім того, введення титану в ніобієвий сплав до рівня 21 ат. 95 приводить до зменшення температури плавлення і інтервалу кристалізації сплаву. Останнє збільшує однорідність структури сплаву; зменшення вмісту у складі сплаву хрому і алюмінію до 10 та 5 ат. 95, відповідно, сприяє підвищенню жароміцності внаслідок збільшення піку зміцнення в області 800-1100 "С за рахунок випадіння більш дисперсних частинок інтерметалідів СтеМЬ, АїІСт», ТізАЇ, ТіСт» при втраті сталості твердого розчину в процесі деформації в цьому інтервалі температур; введення до складу сплаву хрому та ітрію значно поліпшує жаростійкі властивості сплаву за рахунок створення бар'єрного шару У2Оз-Сі2Оз для опору сплаву окисненню при термічних витримках в інтервалах температур 1000-1200 70; необхідність введення до складу сплаву У та Іа пов'язана і з очищенням твердого розчину від шкідливих домішок, що значно підвищує пластичність та жаростійкість сплаву. При цьому глибоке розкислення сплаву за рахунок введення їа приводить до зменшення вірогідності утворення метастабільних фаз а, а", 0), які зменшують пластичність сплаву.The necessary properties of the claimed heat-resistant alloy are ensured by the fact that the composition of the niobium-based alloy includes: an optimal amount (up to 10 at. 95) of molybdenum, which contributes to increasing the strength of the alloy at elevated temperatures, while niobium alloys with a Mo content of up to 10 95 have satisfactory plasticity; the content of titanium in the niobium alloy increases to the level of 21 at.95, which leads to solid-solution strengthening while preserving the plastic characteristics of the alloy. In addition, the introduction of titanium into the niobium alloy up to the level of 21 at. 95 leads to a decrease in the melting temperature and crystallization interval of the alloy. The latter increases the homogeneity of the alloy structure; reducing the content in the composition of the chromium and aluminum alloy to 10 and 5 at. 95, respectively, contributes to an increase in heat resistance due to an increase in the hardening peak in the region of 800-1100 "C due to the precipitation of more dispersed particles of intermetallics SteMb, AlISt", TisAi, TiSt" when the stability of the solid solution is lost in the process of deformation in this temperature range; introduction into the composition alloy of chromium and yttrium significantly improves the heat-resistant properties of the alloy due to the creation of a barrier layer U2Oz-Si2Oz for the resistance of the alloy to oxidation during thermal exposures in the temperature range of 1000-1200 70; the need to introduce U and Ia into the composition of the alloy is also connected with the purification of the solid solution from harmful impurities, which significantly increases the plasticity and heat resistance of the alloy. At the same time, deep deoxidation of the alloy due to the introduction of ia leads to a decrease in the probability of the formation of metastable phases a, a", 0), which reduce the plasticity of the alloy.
Одержували жароміцний сплав, що заявляється, литвом у вакуумно-дуговій плавильній установці із високочистих вихідних компонентів: високочистого ніобію марки НБ-1, йодованого титану, електролітичного хрому ЕРХ, високочистого алюмінію А0ОО. Оскільки до складу сплаву входять легко летючі, хімічно активні компоненти - хром та алюміній, лиття сплавів проводили з використанням для захисної атмосфери високочистого аргону при надмірному тиску аргону - 0,2-0,4 атм.The claimed heat-resistant alloy was obtained by casting in a vacuum-arc melting unit from high-purity starting components: high-purity niobium of the NB-1 brand, iodized titanium, electrolytic chromium ERH, high-purity aluminum A0OO. Since the composition of the alloy includes volatile, chemically active components - chromium and aluminum, casting of the alloys was carried out using a protective atmosphere of high-purity argon at excessive argon pressure - 0.2-0.4 atm.
Внаслідок того, що підвищення чистоти сплавів за домішками втілення сприяє не тільки підвищенню механічних характеристик, жаростійкості але й покращенню технологічних ливарних характеристик і зменшенню кількості кристалізаційних і термічних тріщин, при виплавці сплаву були проведені комплексні засоби їх очистки від домішок втілення - 0, М, С, Н.As a result of the fact that increasing the purity of alloys due to inclusion impurities contributes not only to the improvement of mechanical characteristics, heat resistance, but also to the improvement of technological casting characteristics and the reduction of the number of crystallization and thermal cracks, complex means of their purification from inclusion impurities - 0, М, С , N.
Для очистки аргону перед проведенням плавок робили переплав гетеру Ті-2г, який поглинає з атмосфери печі домішки кисню, азоту, парів води та вуглецевих сполук. Проводилося розкислення розплаву ітрієм та лантаном, що дозволило одержати залишкову концентрацію домішок втілення в злитках на рівні: О - 0,006-0,017 96; С - 003-0,05 95; М-0,001-0,003 95; Н «0,001 о.To purify the argon, the Ti-2g heter was remelted, which absorbs impurities of oxygen, nitrogen, water vapor, and carbon compounds from the furnace atmosphere. Deoxidation of the melt with yttrium and lanthanum was carried out, which made it possible to obtain the residual concentration of inclusion impurities in the ingots at the level: О - 0.006-0.017 96; C - 003-0.05 95; M-0.001-0.003 95; H "0.001 o.
Для експериментального випробування запропонованого сплаву було виплавлено декілька злитків, близьких по складу до запропонованого сплаву, а також для порівняння за такою ж технологією був виплавлений сплав-прототип.For experimental testing of the proposed alloy, several ingots similar in composition to the proposed alloy were smelted, and for comparison, a prototype alloy was smelted using the same technology.
Із отриманих зливків сплавів виготовляли зразки для випробувань механічних властивостей та жаростійкості. Склади сплавів, що досліджувались, та результати випробувань наведені в таблиці. Механічні характеристики сплавів в литому стані вказані при температурах 20 "с, 900 "С та 1200 "С (межу плинності - бо» та відносного зменшення зразків - є, при стиску), а жаростійкість - при 1000 "С.From the obtained ingots of alloys, samples were made for testing mechanical properties and heat resistance. The compositions of the investigated alloys and the test results are given in the table. The mechanical characteristics of alloys in the cast state are indicated at temperatures of 20 "C, 900 "C and 1200 "C (the yield point - because" and the relative reduction of samples - there is, during compression), and heat resistance - at 1000 "C.
Механічні випробування сплавів проводили на машині для механічних випробувань типу 1246, виробництва НІКІМП. Експериментальні дослідження інтервалів кристалізації сплавів були проведені методом диференційно-термічного аналізу на установці ВДТА-8М3.Mechanical tests of alloys were carried out on a type 1246 mechanical testing machine manufactured by NIKIMP. Experimental studies of the crystallization intervals of alloys were carried out by the method of differential thermal analysis on the VDTA-8M3 installation.
Дослідження рівномірності хімічного складу сплаву по довжині зразків та по зерну проведене на установці "Сатерах-5Х-50".The study of the uniformity of the chemical composition of the alloy along the length of the samples and along the grain was carried out on the Saterakh-5X-50 installation.
ТаблицяTable
Порівняльні характеристики запропонованого сплаву та відомого сплаву пня Механічні властивості приComparative characteristics of the proposed alloy and the known alloy of the stump Mechanical properties at
Хімічний склад, мас. о. й (в литому стані) бог, МПа, є, У (при | Жаро- |Температур-| МікроChemical composition, mass at. and (in the cast state) god, MPa, is, U (at | Heat- |Temperature-| Micro
Сплав (при "С тс стій- | ний. Інтер- | СтруктураAlloy (at "C ts stable. Inter- | Structure
Ме пп 7200) 0/900/1000)) кість й вал. | сплаву . ! при Кристалізації,Me pp 7200) 0/900/1000)) bone and shaft. | alloy ! during crystallization,
Ті | Су АЇ о М Па МЬ 1000 "с Ат 10 год. та/стеThose | Su АЙ o M Pa МБ 1000 "s At 10 h. and/ste
РівномірнаUniform
Ме1 2,9,6,51,518,5 - | 0,2 0,3 (решта)! 380/1750/410) 8/21/65 | 0,55 | 100-1102С нн структураMe1 2,9,6,51,518,5 - | 0.2 0.3 (the rest)! 380/1750/410) 8/21/65 | 0.55 | 100-1102С nn structure
Ме2 317,0 1,619,2 | - Ю,250,4 (рештад!420/1720/380| 10/25/60 | 0,51 | 110-120"С |тесамеMe2 317.0 1,619.2 | - Y, 250.4 (rest! 420/1720/380 | 10/25/60 | 0.51 | 110-120"С | tesame
Мез П3,8|7,2 1,99,8 |- 0,3 0,5 (решта)! 400/1740/420| 6/19/55 | 0,5 |100-120"С |тесамеMez P3.8|7.2 1.99.8 |- 0.3 0.5 (the rest)! 400/1740/420| 6/19/55 | 0.5 |100-120"C |tesame
Грубоден- дритнаRough-dendritic
Прото7,4 512,56,523,114 (решта)! 500/1610/2801 0,2/26/45 | 2,01 | 200-250 с | Структура тип сплаву (25-50Proto7,4 512,56,523,114 (the rest)! 500/1610/2801 0.2/26/45 | 2.01 | 200-250 s Structure type of alloy (25-50
МКМ)MKM)
Як видно з таблиці, використання пропонованого сплаву забезпечує одержання значно більшої (х в 4 рази) жаростійкості при 1000 "С, ніж при застосуванні відомого сплаву. Сплав, який заявляється, визначається набагато вищим рівнем пластичності при температурі 20 "С та міцності при температурах 900 та 1200 "С в порівнянні з відомим сплавом.As can be seen from the table, the use of the proposed alloy provides significantly greater (x 4 times) heat resistance at 1000 "C than when using a known alloy. The claimed alloy is determined by a much higher level of plasticity at a temperature of 20 "C and strength at a temperature of 900 and 1200 "C in comparison with the known alloy.
Результати диференційно-термічного аналізу (ДТА) експериментальних сплавів дозволили встановити, що інтервал кристалізації сплаву - прототипу системи МБ-ТІ-АЇІ (МБ-16Ст-16А1І-16Т1- 16Мо-45і) ат. 95 складає - 250 С, що значно перевищує допустимі межі для технологічних ливарних сплавів. Підвищений інтервал кристалізації сплаву-прототипу теоретично обумовлений наявністю в сплавах кремнію (495 ат.), оскільки подвійні сплави кремнію з основними компонентами сплаву відрізняються широкими інтервалами кристалізації: Мр-5і (280 "С), Мо-51і (300 "С), Ті-5і (170 "С) та інші. Крім того, в системі існують легкоплавкі евтектики:The results of the differential thermal analysis (DTA) of the experimental alloys made it possible to establish that the crystallization interval of the alloy - the prototype of the MB-TI-AIII system (MB-16St-16A1I-16T1-16Mo-45i) at. 95 is - 250 C, which significantly exceeds the permissible limits for technological foundry alloys. The increased crystallization interval of the prototype alloy is theoretically caused by the presence of silicon (495 at.) in the alloys, since double silicon alloys with the main components of the alloy differ in wide crystallization intervals: Mr-5i (280 "C), Mo-51i (300 "C), Ti -5i (170 "С) and others. In addition, there are low-melting eutectics in the system:
АІ-5і (577 7С), Ті-5і (135072), що свідчить про вірогідність широкого інтервалу початку та закінчення кристалізації сплаву і, відповідно, формуванню дендритної структури та до сегрегації окремих компонентів сплаву.AI-5i (577 7C), Ti-5i (135072), which indicates the probability of a wide interval of the beginning and end of the crystallization of the alloy and, accordingly, the formation of the dendritic structure and the segregation of individual components of the alloy.
Інтервал кристалізації сплаву, що заявляється, значно менше і складає «1007, що знаходиться в межах допуску для ливарних сплавів. Тому морфологія вихідної литої структури заявлених експериментальних сплавів системи Мр-ТІ-АЇ, легованих Ст, Мо, МУ та І а відрізняється більшою рівномірністю, меншими розмірами дендритів та відсутністю суцільних виділень на межах зерен, що також посприяло підвищенню як характеристик жароміцності, пластичності, так і пластичності.The crystallization interval of the claimed alloy is much smaller and is 1007, which is within the tolerance for foundry alloys. Therefore, the morphology of the initial cast structure of the declared experimental alloys of the Mr-TI-AI system alloyed with St, Mo, MU and Ia is characterized by greater uniformity, smaller sizes of dendrites and the absence of continuous separations at the grain boundaries, which also contributed to the increase in the characteristics of heat resistance, plasticity, and and plasticity.
Порівняльний аналіз властивостей запропонованого сплаву з найближчим аналогом дозволяє зробити висновок, що запропонований сплав має більш високу жаростійкість, жароміцність та пластичність.A comparative analysis of the properties of the proposed alloy with the closest analogue allows us to conclude that the proposed alloy has higher heat resistance, heat strength and plasticity.
Використання запропонованого технічного рішення як конструкційного матеріалу для виготовлення жаростійких, жароміцних деталей, що працюють при температурах до 1200 С, є перспективним.The use of the proposed technical solution as a structural material for the manufacture of heat-resistant, heat-resistant parts operating at temperatures up to 1200 C is promising.
Зокрема, запропонований сплав може використовуватись в авіаційній промисловості для робочих лопаток газотурбінних двигунів (ГТД), що дозволить проводити розробкиIn particular, the proposed alloy can be used in the aviation industry for working blades of gas turbine engines (GTD), which will allow development
Зо високоекономічних ГТД нового покоління.From high-efficiency gas turbines of the new generation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA202006291A UA126255C2 (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Heat-resistant alloy based on niobium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA202006291A UA126255C2 (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Heat-resistant alloy based on niobium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA126255C2 true UA126255C2 (en) | 2022-09-07 |
Family
ID=89835668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA202006291A UA126255C2 (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Heat-resistant alloy based on niobium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA126255C2 (en) |
-
2020
- 2020-09-29 UA UAA202006291A patent/UA126255C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102185626B1 (en) | High-entropy based composite and its manufacturing method | |
| Ma et al. | Effects of Mo and Zr composite additions on the microstructure, mechanical properties and oxidation resistance of multi-elemental Nb-Si based ultrahigh temperature alloys | |
| WO2022233283A1 (en) | High-temperature alloy having good long-term stability and preparation method therefor | |
| RU2618038C2 (en) | Method for obtaining a heat-resistant alloy based on niobium | |
| JP6030250B1 (en) | Niobium silicide matrix composite and high-temperature parts and high-temperature heat engine using the same | |
| WO2015079558A1 (en) | Niobium silicide-based composite material, and high-temperature part and high-temperature heat engine each manufactured using same | |
| CN113652591B (en) | Ti-rich high-entropy alloy with high specific strength, high plasticity and high toughness and preparation thereof | |
| JPH06145854A (en) | Alumina nickel single crystal alloy composition and its preparation | |
| UA126255C2 (en) | Heat-resistant alloy based on niobium | |
| JPH03226538A (en) | Ti-al base heat resistant alloy and its manufacture | |
| CN114000086B (en) | Novel platinum-iridium-based ultrahigh-temperature multi-element alloy bonding layer capable of being used at temperature above 1300 ℃ and preparation method thereof | |
| JP6189855B2 (en) | Niobium silicide-based composite material, turbine blade for gas turbine using the same, turbine stationary blade and high-temperature component for gas turbine, and gas turbine, jet engine and high-temperature heat engine using the high-temperature component | |
| US20240110261A1 (en) | TiAl ALLOY, TiAl ALLOY POWDER, TiAl ALLOY COMPONENT, AND PRODUCTION METHOD OF THE SAME | |
| CN117107112B (en) | Short-medium-time high-temperature titanium alloy and preparation method thereof | |
| CN112281042B (en) | Mo-Ti-Cr-C alloy material and preparation method thereof | |
| JPH1161303A (en) | Oxide dispersion strengthened alloy, production of the alloy, and high temperature heat resistant parts using the alloy | |
| JP5279187B2 (en) | Lightweight heat-resistant material for power generation gas turbine | |
| JP4276853B2 (en) | Niobium-based composite material | |
| KR20240071457A (en) | Carbide reinforced niobium based alloy with excellent high temperature properties, niobium based alloy powder, parts using the same | |
| JP3246376B2 (en) | Columnar crystal Ni-base heat-resistant alloy large casting with excellent high-temperature intergranular corrosion resistance | |
| JP2001271165A (en) | SURFACE MODIFYING METHOD FOR HIGH TEMPERATURE OXIDATION RESISTANCE OF Ti-Al ALLOY | |
| CN115094286A (en) | Rare earth microalloyed Mo-Ti-Si-B-Y ultrahigh temperature material and preparation method thereof | |
| CN118186255A (en) | Niobium-in-low tantalum TiAl alloy suitable for above 800 DEG C | |
| CN116790936A (en) | Composite coherent precipitation strengthening Cu-Ni-Co-Al-Ti-Nb-V-Si high-temperature resistant alloy and preparation method thereof | |
| CN116145012A (en) | High-entropy alloy with high-temperature oxidation resistance and preparation method thereof |