WO2011047714A1 - Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen - Google Patents

Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen Download PDF

Info

Publication number
WO2011047714A1
WO2011047714A1 PCT/EP2009/063737 EP2009063737W WO2011047714A1 WO 2011047714 A1 WO2011047714 A1 WO 2011047714A1 EP 2009063737 W EP2009063737 W EP 2009063737W WO 2011047714 A1 WO2011047714 A1 WO 2011047714A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
superalloy according
weight
content
boron
iron
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/063737
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Winfried Esser
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to PCT/EP2009/063737 priority Critical patent/WO2011047714A1/de
Priority to US13/502,451 priority patent/US9068251B2/en
Priority to EP18000230.5A priority patent/EP3363923A1/de
Priority to EP09756148.4A priority patent/EP2491156B1/de
Publication of WO2011047714A1 publication Critical patent/WO2011047714A1/de

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
    • C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an alloy which serves for the production of directionally solidified components, and to a component which has stem-shaped crystals.
  • nickel-based superalloys are often used.
  • single crystals or components with stalk-shaped grains are used.
  • the components with the columnar grains it depends on the grain boundary strength and the grain boundary from ⁇ decisions or the presence of foreign elements (impurities) are deposited at the grain boundaries. These elements can have a significant influence on the mechanical behavior at high temperatures.
  • WO 00/44949 discloses a nickel-base superalloy having a high molybdenum content.
  • US 6,231,692 also discloses a nickel-based high molybdenum alloy.
  • EP 1 329 527 B1 discloses a nickel-based superalloy in which the elements zirconium and hafnium are deliberately added.
  • EP 0 855 449 B1 also discloses a minimal addition of zircon.
  • these alloys have a low Kornskynfes ⁇ ACTION, which as affecting the overall strength of a component ⁇ by negative, or are not sufficiently ductile by zirconium and hafnium. Lower additions of certain elements can have a negative impact on these properties of the alloy if exceeded.
  • Figure 2 is a combustion chamber
  • Figure 3 is a gas turbine.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a rotor blade 120 or guide vane show ⁇ 130 of a turbomachine, which extends along a longitudinal axis of the 121st
  • the turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.
  • the blade 120, 130 has, along the longitudinal axis 121, a fastening area 400, an adjacent blade platform 403 and an airfoil 406 and a blade tip 415.
  • the vane 130 having at its blade tip 415 have a further platform (not Darge ⁇ asserted).
  • a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
  • the blade root 183 is, for example, as a hammerhead out staltet ⁇ . Other designs as fir tree or Schissebwschwanzfuß are possible.
  • the blade 120, 130 has for a medium which flows past the scene ⁇ felblatt 406 on a leading edge 409 and a trailing edge 412th
  • conventional blades 120, 130 in all regions 400, 403, 406 of the blade 120, 130, for example, massive metallic materials, in particular superalloys, are used.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.
  • the blade 120, 130 can hereby be manufactured by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.
  • Workpieces with a monocrystalline structure or structures are used as components for machines which are exposed to high mechanical, thermal and / or chemical stresses during operation.
  • Such monocrystalline workpieces takes place e.g. by directed solidification from the melt.
  • These are casting processes in which the liquid metallic alloy is transformed into a monocrystalline structure, i. to the single-crystal workpiece, or directionally solidified.
  • dendritic crystals are aligned along the heat flow and form either a columnar grain structure (columnar, ie grains over the entire length run the workpiece and here, the general usage, referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, ie the entire workpiece be ⁇ is made of a single crystal.
  • a columnar grain structure columnar, ie grains over the entire length run the workpiece and here, the general usage, referred to as directionally solidified
  • a monocrystalline structure ie the entire workpiece be ⁇ is made of a single crystal.
  • Structures are also called directionally solidified structures.
  • the blades 120, 130 may have coatings against corrosion or oxidation, e.g. B. (MCrAlX, M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co),
  • Nickel (Ni) is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf)).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1.
  • the density is preferably 95% of the theoretical
  • the layer composition comprises Co-30Ni-28Cr-8A1-0, 6Y-0, 7Si or Co-28Ni-24Cr-10Al-0, 6Y.
  • nickel-based protective layers such as Ni-10Cr-12Al are also preferably used. 0.6Y-3Re or Ni-12Co-21Cr-IIAl-O, 4Y-2Re or Ni-25Co-17Cr-10A1-0, 4Y-1, 5Re.
  • thermal barrier coating which is preferably the outermost layer, and consists for example of Zr0 2 , Y2Ü3-Zr02, ie it is not, partially ⁇ or fully stabilized by yttria
  • the thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the heat insulating layer can comprise porous, micro- or macro-cracked compatible grains for better thermal shock resistance.
  • the thermal barrier coating is therefore preferably more porous than the
  • 120, 130 may have to be freed from protective layers after use (eg by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, even cracks in the component 120, 130 are repaired. Thereafter, a ⁇ As the coating of the component 120, 130, after which the component 120, the 130th
  • the blade 120, 130 may be hollow or solid. If the blade 120, 130 is to be cooled, it is hollow and also has, if necessary, film cooling holes 418 (indicated by dashed lines) on.
  • FIG. 2 shows a combustion chamber 110 of a gas turbine.
  • the combustion chamber 110 is configured, for example, as so-called an annular combustion chamber, in which are arranged a plurality of in the circumferential direction about an axis of rotation 102 Burners 107 open into a common combustion chamber space 154, the flames 156 produce.
  • the combustion chamber 110 is configured in its entirety as an annular structure, which is positioned around the axis of rotation 102 around.
  • the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C to 1600 ° C.
  • the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M facing side with a formed from heat shield elements 155. liner.
  • Each heat shield element 155 made of an alloy is equipped on the working fluid side with a particularly heat-resistant protective layer (MCrAlX layer and / or ceramic coating) or is made of high-temperature-resistant material (solid ceramic blocks).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf).
  • MCrAlX means: M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1.
  • a ceramic Wär ⁇ medämm Anlagen be present and consists for example of ZrÜ2, Y203 ⁇ Zr02, ie it is not, partially or fully ⁇ dig stabilized by yttrium and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the heat- insulating layer may have porous, micro- or macro-cracked Kör ⁇ ner for better thermal shock resistance.
  • Refurbishment means that heat shield elements 155 may be replaced after use by heat shielding elements 155
  • Protective layers must be freed (for example by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. If necessary, cracks in the heat shield element 155 are also repaired.
  • the heat shield elements 155 are then, for example, hollow and possibly still have cooling holes (not shown) which open into the combustion chamber space 154.
  • FIG. 3 shows by way of example a gas turbine 100 in a longitudinal partial section.
  • the gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a rotation axis 102 rotor 103 with a shaft 101, which is also referred to as a turbine runner.
  • an intake housing 104 a compressor 105, for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • a compressor 105 for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • the annular combustion chamber 110 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example.
  • annular annular hot gas channel 111 for example.
  • turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
  • Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blade rings .
  • a row 125 formed of rotor blades 120 follows.
  • the guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example.
  • air 135 is sucked by the compressor 105 through the intake housing and ver ⁇ seals.
  • the 105 ⁇ be compressed air provided at the turbine end of the compressor is supplied to the burners 107, where it is mixed with a fuel.
  • the mixture is then burned to form the working fluid 113 in the combustion chamber 110.
  • the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120.
  • the working medium 113 expands on the rotor blades 120 in a pulse-transmitting manner, so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and drive the machine connected to it ,
  • the components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100.
  • the guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the flow direction of the working medium 113, are subjected to the highest thermal stress in addition to the heat shield elements lining the annular combustion chamber 110.
  • substrates of the components may have a directional structure, i. they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
  • the components in particular for the turbine ⁇ blade 120, 130 and components of the combustion chamber 110 are For example, iron-, nickel- or cobalt-based superalloys used.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.
  • the blades 120, 130 may be anti-corrosion coatings (MCrAlX; M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and is yttrium (Y) and / or silicon , Scandium (Sc) and / or at least one element of the rare earth or hafnium).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni)
  • X is an active element and is yttrium (Y) and / or silicon , Scandium (Sc) and / or at least one element of the rare earth or hafnium.
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1.
  • MCrAlX may still be present a thermal barrier coating, and consists for example of Zr02, Y203-Zr02, ie it is not, partially or completely stabilized by Ytt ⁇ riumoxid and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the guide blade 130 has a guide blade root facing the inner housing 138 of the turbine 108 (not shown here) and a guide blade foot opposite
  • the inventive alloy has the following contents in Ge ⁇ weight percent (wt%):
  • the superalloy comprises (in% by weight):
  • Zr Zircon
  • P phosphorus
  • S sulfur
  • Mn manganese
  • Silicon (Si) enhances oxidation resistance and causes deoxidation of the melt.
  • the proportion of iron (Fe) must not exceed 0.2% and may be at least 0.014Gew%.
  • Iron (Fe) is known as the ⁇ 'imager and nickel substituent. Silicon and iron also improve castability. A reduction of the elements would be rather undesirable.
  • the content of vanadium (V) is not greater than 75 ppm and is preferably at least 50 ppm.
  • the proportion of copper (Cu) may be up to 0. lGew% with minimum values from 0.001Gew%.
  • the content of hafnium (Hf) is not RESIZE ⁇ SSER than 50ppm. This is in contrast to the known ones
  • Alloys for directional solidification with columnar grains in which hafnium is deliberately added in larger proportions to stabilize the grain boundaries between the stem grains.
  • the boron content must not exceed a certain maximum value, since otherwise there will be a negative influence due to the melting point depressant.
  • the boron content is 150 ppm.
  • Ni niobium
  • Ni superalloys - The amount of niobium (Nb) - deliberately added in some Ni superalloys - may here be up to 75ppm with minimum values of 50ppm. Optimum carbide formation is achieved with 0.09% carbon (C).
  • grain boundary consolidators such as hafnium and zirconium is dispensed with.
  • Carbon content is higher than 0.08Gew%.
  • Impurities such as silicon (Si), manganese (Mn), iron (Fe) or copper (Cu).
  • Impurities of the alloys preferably have a maximum value of 10 ppm.
  • the proportion of sulfur (S) is at least 0.0003 wt% and at most 0.25 wt%.
  • the proportion of phosphorus (P) is at least 0.003 wt% and at most 0.025 wt%.
  • a higher purity of the alloy would be desirable, but hardly affordable and often not necessary.
  • components 120, 130 may be manufactured inexpensively but with known good high temperature properties.
  • the elements silicon (Si), iron (Fe), phosphorus (P) and sulfur (S) are accepted.

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)

Abstract

Bekannte nickelbasierte Superlegierungen zur Herstellung von Bauteilen aus stängelf örmigen Einkristallen berücksichtigen eben nicht im ausreichenden Maße die Korngrenzenfestigkeit. Die vorgeschlagene nickelbasierte Superlegierung weist einen geringen Molybdängehalt und sehr genau eingestellte Werte für korngrenzenf este Elemente und Elemente auf, die sich in Korngrenzen abscheiden.

Description

Legierung zur gerichteten Erstarrung und Bauteil aus
stängelförmigen Kristallen
Die Erfindung betrifft eine Legierung, die zur Herstellung von gerichtet erstarrten Bauteilen dient, und ein Bauteil, dass stängelförmige Kristalle aufweist.
Für den Einsatz im Hochtemperaturbereich, wie zum Beispiel bei Gasturbinen werden oft nickelbasierte Superlegierungen verwendet. Zur weiteren Steigerung der Festigkeit werden Einkristalle oder Bauteile mit stängelförmigen Körnern verwendet . Bei den Bauteilen mit den stängelförmigen Körnern kommt es auf die Korngrenzenfestigkeit an und auf die Korngrenzen-Aus¬ scheidungen bzw. das Vorhandensein von Fremdelementen (Verunreinigungen), die sich an den Korngrenzen abscheiden. Diese Elemente können einen erheblichen Einfluss auf das mechani- sehe Verhalten bei den hohen Temperaturen aufweisen.
Die WO 00/44949 offenbart eine Nickelbasis-Superlegierung mit einem hohen Molybdänanteil. Die US 6,231,692 offenbart ebenfalls eine nickelbasierte Legierung mit hohem Molybdängehalt.
Die EP 1 329 527 Bl offenbart eine nickelbasierte Superlegie- rung bei dem die Elemente Zirkon und Hafnium bewusst hinzuge- geben werden.
Die EP 0 855 449 Bl offenbart ebenfalls eine minimale Zugabe von Zirkon. Diese Legierungen weisen jedoch eine geringe Korngrenzenfes¬ tigkeit auf, die die gesamte Festigkeit eines Bauteils da¬ durch negativ beeinflussen, oder sind durch Zirkon und Hafnium zu wenig duktil. Geringere Zugaben von bestimmten Elementen können bei Überschreitung negative Auswirkungen auf diese Eigenschaften der Legierung haben.
Allerdings stellt die Verringerung der Anteile solcher Ele¬ mente einen hohen Aufwand dar. Es ist also abzuwägen zwischen Kosten und Optimierung der Eigenschaften der Legierung.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung dieses Problem zu lösen. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Legierung gemäß Anspruch 1 und einem Bauteil gemäß Anspruch 36.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön¬ nen, um weiter Vorteile zu erzielen.
Es zeigen
Figur 1 perspektivisch eine Turbinenschaufel
Figur 2 eine Brennkammer
Figur 3 eine Gasturbine.
Die Beschreibung und die Figuren zeigen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschau¬ fel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt. Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.
Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 auf- einander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf. Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufel¬ spitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht darge¬ stellt) . Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) .
Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausge¬ staltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwal- benschwanzfuß sind möglich.
Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schau¬ felblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Ab¬ strömkante 412 auf. Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise mas¬ sive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet .
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt.
Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus ge- fertigt sein.
Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastun- gen ausgesetzt sind.
Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt.
Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück be¬ steht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbil¬ den, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen.
Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Richtung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korn- grenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen
Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures) .
Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 AI bekannt.
Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) ,
Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) ) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.
Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen
Dichte.
Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer) . Vorzugsweise weist die SchichtZusammensetzung Co-30Ni-28Cr- 8A1-0, 6Y-0, 7Si oder Co-28Ni-24Cr-10Al-0, 6Y auf. Neben diesen kobaltbasierten Schutzbeschichtungen werden auch vorzugsweise nickelbasierte Schutzschichten verwendet wie Ni-10Cr-12Al- 0,6Y-3Re oder Ni-12Co-21Cr-llAl-0, 4Y-2Re oder Ni-25Co-17Cr- 10A1-0, 4Y-1, 5Re .
Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus Zr02, Y2Ü3-Zr02, d.h. sie ist nicht, teil¬ weise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid
und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht .
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme- dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör¬ ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die
MCrAlX-Schicht . Wiederaufarbeitung (Refurbishment ) bedeutet, dass Bauteile
120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidations- schichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse im Bauteil 120, 130 repariert. Danach erfolgt eine Wie¬ derbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Einsatz des Bauteils 120, 130.
Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeu¬ tet) auf.
Die Figur 2 zeigt eine Brennkammer 110 einer Gasturbine.
Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ring¬ brennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Um- fangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist.
Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000°C bis 1600°C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebspa- rametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermög¬ lichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsme¬ dium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen.
Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist arbeits- mediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschichtung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt.
Diese Schutzschichten können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.
Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wär¬ medämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrÜ2, Y203~Zr02, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollstän¬ dig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme- dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör¬ ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen.
Wiederaufarbeitung (Refurbishment ) bedeutet, dass Hitze- schildelemente 155 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von
Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse in dem Hitzeschildelement 155 repariert.
Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Hitzeschildele¬ mente 155 und ein erneuter Einsatz der Hitzeschildelemente 155.
Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf.
Die Figur 3 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt .
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotations- achse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle 101 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.
Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.
Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Tur- bine 108.
Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufel¬ ringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.
Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind.
An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und ver¬ dichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 be¬ reitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 ge- führt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 ent- spannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.
Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unter- liegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 110 auskleidenden Hitzeschildelementen am meisten thermisch be- lastet.
Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden.
Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin ( SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur) .
Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinen¬ schaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superle- gierungen verwendet.
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt.
Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium, Scandium (Sc) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden bzw. Hafnium) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI. Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, und besteht beispielsweise aus Zr02, Y203-Zr02, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Ytt¬ riumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht darge- stellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden
Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt . Die erfindungsgemäße Legierung weist folgende Gehalte in Ge¬ wichtsprozent (Gew%) auf:
Chrom (Cr) 9, 0 bis 15, 0
insbesondere 9, 0 bis 15, 0
Titan (Ti) 2, 0 bis 6, 0
insbesondere 2, 0 bis 6, 0
Molybdän (Mo) 1, 0 bis 3, 0
Wolfram (W) 2, 0 bis 6, 0 Tantal (Ta) 3, 0 bis 7,0
Aluminium (AI) 2,0 bis 6, 0
Kobalt (Co) 6, 0 bis 11,0
Bor (B) 0, 0025 bis 0,05
Kohlenstoff (C) 0,01 bis 0,3
und zumindest ein Element der Gruppe Silizium (Si) , Eisen (Fe) , Vanadium (V) , Niob (Nb) , Kupfer (Cu) , Hafnium (Hf ) , Zirkon (Zr) , Phosphor (P) , Schwefel (S) , und Mangan (Mn) . Diese Auflistung ist nicht abschließend.
Vorzugsweise weist die Superlegierung auf (in Gew%) :
Chrom (Cr) 11,0 bis 13, 0
insbesondere 11, 6 bis 12,7
Titan (Ti) 3,5 bis 4,5
insbesondere 3, 9 bis 4,25
Molybdän (Mo) 1, 65 bis 2,15
Wolfram (W) 3,5 bis 4,1
Tantal (Ta) 4,8 bis 5,2
Aluminium (AI) 3,4 bis 3, 8
Kobalt (Co) 8,5 bis 9,5
Bor (B) 0, 0125 bis 0,0175
Kohlenstoff (C) 0,08 bis 0,1
insbesondere 0,09.
Es können weitere Nebenelemente wie Silizium
(Fe) , Vanadium (V) , Niob (Nb) , Kupfer (Cu) , Rc'
Zirkon (Zr) , Phosphor (P) , Schwefel (S) , und Mangan (Mn) vorhanden sein.
Es werden für weitere Elemente, die die Korngrenzenfestigkeit reduzieren, Obergrenzen festgelegt, aber auch Mindestwerte. Diese sind für Silizium min. 0,01Gew% und max . 0,12Gew%.
Silizium (Si) steigert die Oxidationsbeständigkeit und bewirkt die Deoxidierung der Schmelze.
Ebenso darf der Anteil an Eisen (Fe) 0,2% nicht überschreiten und kann mindestens 0.014Gew% betragen.
Eisen (Fe) ist als γ' -Bildner und Nickelsubstituent bekannt. Silizium und Eisen verbessern auch die Gießbarkeit. Eine Reduzierung der Elemente wäre eher unerwünscht. Vorzugsweise ist der Gehalt an Vanadium (V) nicht größer als 75ppm und beträgt vorzugsweise mindestens 50ppm.
Der Anteil an Kupfer (Cu) darf bis zu 0. lGew% betragen bei Mindestwerten ab 0.001Gew%.
Ebenso vorzugsweise ist der Gehalt an Hafnium (Hf) nicht grö¬ ßer als 50ppm. Dies steht im Gegensatz zu den bekannten
Legierungen für Legierungen für die gerichtete Erstarrung mit stängelförmigen Körnern, bei denen Hafnium bewusst mit größeren Anteilen hinzugegeben wird, um die Korngrenzen zwischen den Stängelkörnern zu stabilisieren.
Es hat sich herausgestellt, dass der höhere Borgehalt (B) sich positiv auf die Korngrenzenfestigkeit auswirkt, obwohl Bor als Schmelzpunkterniedriger verwendet wird.
Ebenso darf der Borgehalt aber einen gewissen maximalen Wert nicht überschreiten, da es sonst zu einem negativen Einfluss aufgrund des Schmelzpunkterniedrigers kommt.
Vorzugsweise beträgt der Borgehalt 150ppm.
Der Anteil an Niob (Nb) - bei einigen Ni-Superlegierungen bewusst hinzugegeben - darf hier bis 75ppm betragen bei Mindestwerten von 50ppm. Eine optimale Karbidbildung wird mit 0,09% Kohlenstoff (C) erreicht .
Im Gegensatz zu den bekannten DS-Legierungen wird auf die höhere Zugabe von Korngrenzenfestigern wie Hafnium und Zirkon verzichtet.
Dafür wird Bor (B) und Kohlenstoff (C) zugegeben. Der
Kohlenstoffgehalt liegt höher als 0.08Gew%. Durch die Minimierung der Korngrenzenfestiger Hafnium und Zirkon muss dafür genau auf die Einhaltung der
Verunreinigungen geachtet werden, wie Silizium (Si) , Mangan (Mn) , Eisen (Fe) oder Kupfer (Cu) .
Verunreinigungen der Legierungen haben vorzugsweise einen maximalen Wert von lOppm.
Der Anteil von Schwefel (S) liegt bei mindestens 0.0003Gew% und maximal bis 0,25Gew%. Der Anteil an Phosphor (P) liegt mindestens bei 0,003Gew% und maximal bei 0,025Gew%.
Eine höhere Reinheit der Legierung wäre zwar wünschenswert, aber kaum bezahlbar und oft nicht notwendig.
Durch die Festlegung von zulässigen Bereichen von Nebenelementen können Bauteile 120, 130 günstig aber weiterhin mit bekannt guten Hochtemperatureigenschaften hergestellt werden. Vorzugsweise werden die Elemente Silizium (Si) , Eisen (Fe) , Phosphor (P) und Schwefel (S) akzeptiert.
Die Zugabe von Zink oder Zinn, insbesondere von Zinn (Sn) im Bereich von 50ppm, insbesondere von lOOppm, verbessert die mechanischen Eigenschaften der Legierung, weil es die γ' - Bildung fördert.

Claims

Patentansprüche
1. Nickelbasierte Superlegierung für die gerichtete Erstar- rung von Bauteilen mit stängelförmigen Körnern,
die aufweist (in Gew%) :
Chrom (Cr) 9, 0 bis 15
insbesondere 9, 0 bis 15
Titan (Ti) 2, 0 bis 6,
insbesondere 2, 0 bis 6,
Molybdän (Mo) 1, 0 bis 3,
Wolfram (W) 2, 0 bis 6,
Tantal (Ta) 3, 0 bis 7,
Aluminium (AI) 2, 0 bis 6,
Kobalt (Co) 6, 0 bis 11
Bor (B) 0, 0025 bis 0,
Kohlenstoff (C) 0, 01 bis 0,
und zumindest ein Element der Gruppe Silizium (Si) , Eisen (Fe) , Vanadium (V) , Niob (Nb) , Kupfer (Cu) , Hafnium (Hf) , Zirkon (Zr) , Phosphor (P) , Schwefel (S) , und Mangan (Mn) .
Superlegierung nach Anspruch 1,
bei der der maximale Siliziumgehalt (Si) 0,12Gew% beträgt, insbesondere maximal 0.06Gew%,
ganz insbesondere maximal 0.04Gew%.
3. Superlegierung nach Anspruch 1 oder 2,
bei der der Siliziumgehalt (Si) mindestens 0,01Gew% beträgt,
insbesondere mindestens 0,02Gew%.
4. Superlegierung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei der der Eisengehalt (Fe) maximal 0,2Gew% beträgt, insbesondere maximal 0.1Gew%,
ganz insbesondere 0.06Gew%. Superlegierung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der der Eisengehalt (Fe) mindestens 0,014Gew
insbesondere mindestens 0,02Gew%.
6. Superlegierung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5,
bei der der Vanadiumgehalt (V) maximal 75ppm beträgt.
7. Superlegierung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6,
bei der der Vanadiumgehalt (V) mindestens 50ppm beträgt.
8. Superlegierung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, bei der der maximale Niobgehalt (Nb) 75ppm beträgt
9. Superlegierung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, bei der der Niobgehalt (Nb) mindestens 50ppm beträgt.
10. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der Kupfergehalt (Cu) maximal 0,lGew% beträgt, insbesondere maximal 0.05Gew%.
11. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der Kupfergehalt (Cu) mindestens 0,001Gew% beträgt, insbesondere mindestens 0,01Gew%.
12. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die maximal 75ppm Hafnium (Hf) enthält.
13. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
die mindestens lOppm Hafnium (Hf) enthält.
14. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
die maximal 25ppm Zirkon (Zr) enthält.
15. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
die mindestens lOppm Zirkon (Zr) enthält.
16. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der maximale Mangangehalt (Mn) 0,12Gew% beträgt, insbesondere maximal 0.06Gew%.
17. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der Mangangehalt (Mn) mindestens 0,001Gew% beträgt, insbesondere mindestens 0.01Gew%.
18. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der Borgehalt (B) 150ppm beträgt.
19. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der maximale Gehalt an Phosphor (P) 0,015Gew% be- trägt .
20. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehen- den Ansprüche,
bei der der minimale Gehalt an Phosphor (P) 0,003Gew%, insbesondere mindestens 0,004Gew% beträgt.
21. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der maximale Gehalt an Schwefel (S) 0,025Gew% be¬ trägt,
insbesondere maximal 0.01Gew%.
22. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der minimale Gehalt an Schwefel (S) 0,0003Gew%, insbesondere 0,0004Gew% beträgt.
23. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
die aufweist (in Gew%) :
Chrom (Cr) 11,0 bis 13, 0
insbesondere 11, 6 bis 12,7
Titan (Ti) 3,5 bis 4,5
insbesondere 3, 9 bis 4,25
Molybdän (Mo) 1, 65 bis 2,15
Wolfram (W) 3,5 bis 4,1
Tantal (Ta) 4,8 bis 5,2
Aluminium (AI) 3,4 bis 3, 8
Kobalt (Co) 8,5 bis 9,5
Bor (B) 0, 0125 bis 0,0175
Kohlenstoff (C) 0,08 bis 0,1
insbesondere 0,09.
24. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) aufweist und
zumindest ein Element der Gruppe Silizium (Si) , Eisen (Fe) , Vanadium (V) , Niob (Nb) , Kupfer (Cu) , Hafnium (Hf) , Zirkon (Zr) , Phosphor (P) , Schwefel (S) , und Mangan (Mn) aufweist, insbesondere daraus besteht.
25. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) aufweist und
zumindest zwei Elemente der Gruppe Silizium (Si) , Eisen (Fe) , Vanadium (V) , Niob (Nb) , Kupfer (Cu) , Hafnium (Hf) , Zirkon (Zr) , Phosphor (P) , Schwefel (S) und Mangan (Mn) aufweist,
insbesondere daraus besteht.
26. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) ,
Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) aufweist und
zumindest drei Elemente der Gruppe Silizium (Si) , Eisen (Fe) , Vanadium (V) , Niob (Nb) , Kupfer (Cu) , Hafnium (Hf) , Zirkon (Zr) , Phosphor (P) , Schwefel (S) und Mangan (Mn) aufweist,
insbesondere daraus besteht.
27. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) aufweist und
zumindest vier Elemente der Gruppe Silizium (Si) , Eisen
(Fe) , Vanadium (V) , Niob (Nb) , Kupfer (Cu) , Hafnium (Hf) , Zirkon (Zr) , Phosphor (P) , Schwefel (S) und Mangan (Mn) aufweist,
insbesondere daraus besteht.
28. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlen- Stoff (C) aufweist und
zumindest fünf Elemente der Gruppe Silizium (Si) , Eisen (Fe) , Vanadium (V) , Niob (Nb) , Kupfer (Cu) , Hafnium (Hf) , Zirkon (Zr) , Phosphor (P) , Schwefel (S) und Mangan (Mn) aufweist,
insbesondere daraus besteht.
29. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) , Eisen (Fe) und Silizium (Si) aufweist,
insbesondere daraus besteht.
30. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) , Eisen (Fe) und Phosphor (P) aufweist,
insbesondere daraus besteht.
31. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die aus Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) , Silizium (Si) und Phosphor (P) aufweist,
insbesondere daraus besteht.
32. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die aus Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) , Eisen (Fe), Silizium (Si) und Phosphor (P) aufweist, insbesondere daraus besteht.
33. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die aus Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) , Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) und
zumindest drei, insbesondere vier Elemente der Gruppe
Silizium (Si) , Phosphor (P) , Schwefel (S) und Eisen (Fe) aufweist, insbesondere daraus besteht.
34. Superlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die aus Chrom (Cr), Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Wolfram (W) ,
Tantal (Ta) , Aluminium (AI), Kobalt (Co), Bor (B) , Kohlenstoff (C) und
und zumindest ein, insbesondere zwei Elemente der Gruppe Silizium (Si) , Phosphor (P) , Schwefel (S) und Eisen (Fe) aufweist, insbesondere daraus besteht
35. Superlegierung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
die 50ppm bis 2000 ppm,
insbesondere bis 1000 ppm,
ganz insbesondere bis 500ppm,
Zinn oder Zink,
insbesondere Zinn (Sn) enthält.
36. Bauteil,
das stängelförmige Einkristalle aufweist und
das eine Legierung gemäß einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche 1 bis 35 aufweist.
PCT/EP2009/063737 2009-10-20 2009-10-20 Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen WO2011047714A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2009/063737 WO2011047714A1 (de) 2009-10-20 2009-10-20 Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen
US13/502,451 US9068251B2 (en) 2009-10-20 2009-10-20 Alloy for directional solidification and component made of stem-shaped crystals
EP18000230.5A EP3363923A1 (de) 2009-10-20 2009-10-20 Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen
EP09756148.4A EP2491156B1 (de) 2009-10-20 2009-10-20 Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2009/063737 WO2011047714A1 (de) 2009-10-20 2009-10-20 Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011047714A1 true WO2011047714A1 (de) 2011-04-28

Family

ID=41571398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/063737 WO2011047714A1 (de) 2009-10-20 2009-10-20 Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9068251B2 (de)
EP (2) EP2491156B1 (de)
WO (1) WO2011047714A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2548685B1 (de) 2011-07-19 2017-05-24 General Electric Technology GmbH Lot zum Hochtemperaturlöten und Verfahren zum Reparieren bzw. Herstellen von Bauteilen unter Verwendung dieses Lotes

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8921730B2 (en) * 2011-06-22 2014-12-30 General Electric Company Method of fabricating a component and a manufactured component
CN105624472A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 广东华科新材料研究院有限公司 一种3d打印用镍基高温合金粉及其制备方法
US11123791B2 (en) 2017-10-16 2021-09-21 General Electric Company Method for casting a mold
US11123790B2 (en) 2017-10-16 2021-09-21 General Electric Company Apparatus for casting a mold

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2333775A1 (de) * 1973-06-27 1975-01-16 Avco Corp Hafnium enthaltende nickel-legierung
EP0486489B1 (de) 1989-08-10 1994-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturfeste korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere für gasturbinenbauteile
EP0412397B1 (de) 1989-08-10 1998-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Rheniumhaltige Schutzbeschichtung mit grosser Korrosions- und/oder Oxidationsbeständigkeit
EP0892090A1 (de) 1997-02-24 1999-01-20 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
EP0786017B1 (de) 1994-10-14 1999-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschicht zum schutz eines bauteils gegen korrosion, oxidation und thermische überbeanspruchung sowie verfahren zu ihrer herstellung
WO1999067435A1 (en) 1998-06-23 1999-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength
US6024792A (en) 1997-02-24 2000-02-15 Sulzer Innotec Ag Method for producing monocrystalline structures
WO2000044949A1 (en) 1999-01-28 2000-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Nickel base superalloy with good machinability
EP0855449B1 (de) 1997-01-23 2000-08-23 Mitsubishi Materials Corporation Nickelbasis Legierung aus stengelförmigen Kristallen mit guter Hochtemperaturbeständigkeit gegen interkristalline Korrosion, Verfahren zur Herstellung der Legierung, grosses Werkstück, sowie Verfahren zur Herstellung eines grossen Werkstückes aus dieser Legierung
WO2001009403A1 (de) * 1999-07-29 2001-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges bauteil und verfahren zur herstellung des hochtemperaturbeständigen bauteils
EP1306454A1 (de) 2001-10-24 2003-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium enthaltende Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen
EP1319729A1 (de) 2001-12-13 2003-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges Bauteil aus einkristalliner oder polykristalliner Nickel-Basis-Superlegierung
WO2004038056A1 (en) * 2002-10-23 2004-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Heat treatment of alloys having elements for improving grain boundary strength
US20040200549A1 (en) * 2002-12-10 2004-10-14 Cetel Alan D. High strength, hot corrosion and oxidation resistant, equiaxed nickel base superalloy and articles and method of making
WO2005061742A1 (de) * 2003-11-27 2005-07-07 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges bauteil
EP1329527B1 (de) 2001-12-18 2006-05-10 United Technologies Corporation Hochfeste heisskorrosions- und oxidationsbeständige, gerichtet erstarrte Superlegierung auf Nickelbasis und Gegenstände
US20080260572A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-23 Siemens Power Generation, Inc. Corrosion and oxidation resistant directionally solidified superalloy

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3807993A (en) * 1971-10-15 1974-04-30 Avco Corp Nickel base alloy containing hafnium
NL8201076A (nl) 1982-03-15 1983-10-03 Administratie En Automatiserin Inrichting voor het bevestigen van een afsluitwand aan een verpakking.
JP3722975B2 (ja) * 1998-02-23 2005-11-30 三菱重工業株式会社 Ｎｉ基耐熱合金の性能回復処理方法
US20090107592A1 (en) * 1998-06-23 2009-04-30 Winfried Esser Heat treatment of alloys having elements for improving grain boundary strength
AU2001243302A1 (en) * 2000-02-29 2001-09-12 General Electric Company Nickel base superalloys and turbine components fabricated therefrom
EP1820883A1 (de) * 2006-01-17 2007-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Legierung, Schutzschicht und Bauteil
US9322089B2 (en) * 2006-06-02 2016-04-26 Alstom Technology Ltd Nickel-base alloy for gas turbine applications
US8262817B2 (en) * 2007-06-11 2012-09-11 Honeywell International Inc. First stage dual-alloy turbine wheel
EP2279817B1 (de) * 2008-05-09 2012-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Gerichtet erstarrtes längliches Bauteil mit verschieden breiten Längskörnern

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2333775A1 (de) * 1973-06-27 1975-01-16 Avco Corp Hafnium enthaltende nickel-legierung
EP0486489B1 (de) 1989-08-10 1994-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturfeste korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere für gasturbinenbauteile
EP0412397B1 (de) 1989-08-10 1998-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Rheniumhaltige Schutzbeschichtung mit grosser Korrosions- und/oder Oxidationsbeständigkeit
EP0786017B1 (de) 1994-10-14 1999-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschicht zum schutz eines bauteils gegen korrosion, oxidation und thermische überbeanspruchung sowie verfahren zu ihrer herstellung
EP0855449B1 (de) 1997-01-23 2000-08-23 Mitsubishi Materials Corporation Nickelbasis Legierung aus stengelförmigen Kristallen mit guter Hochtemperaturbeständigkeit gegen interkristalline Korrosion, Verfahren zur Herstellung der Legierung, grosses Werkstück, sowie Verfahren zur Herstellung eines grossen Werkstückes aus dieser Legierung
US6024792A (en) 1997-02-24 2000-02-15 Sulzer Innotec Ag Method for producing monocrystalline structures
EP0892090A1 (de) 1997-02-24 1999-01-20 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
WO1999067435A1 (en) 1998-06-23 1999-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength
US6231692B1 (en) 1999-01-28 2001-05-15 Howmet Research Corporation Nickel base superalloy with improved machinability and method of making thereof
WO2000044949A1 (en) 1999-01-28 2000-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Nickel base superalloy with good machinability
EP1204776B1 (de) 1999-07-29 2004-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges bauteil und verfahren zur herstellung des hochtemperaturbeständigen bauteils
WO2001009403A1 (de) * 1999-07-29 2001-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges bauteil und verfahren zur herstellung des hochtemperaturbeständigen bauteils
EP1306454A1 (de) 2001-10-24 2003-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium enthaltende Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen
EP1319729A1 (de) 2001-12-13 2003-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges Bauteil aus einkristalliner oder polykristalliner Nickel-Basis-Superlegierung
EP1329527B1 (de) 2001-12-18 2006-05-10 United Technologies Corporation Hochfeste heisskorrosions- und oxidationsbeständige, gerichtet erstarrte Superlegierung auf Nickelbasis und Gegenstände
WO2004038056A1 (en) * 2002-10-23 2004-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Heat treatment of alloys having elements for improving grain boundary strength
US20040200549A1 (en) * 2002-12-10 2004-10-14 Cetel Alan D. High strength, hot corrosion and oxidation resistant, equiaxed nickel base superalloy and articles and method of making
WO2005061742A1 (de) * 2003-11-27 2005-07-07 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges bauteil
US20080260572A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-23 Siemens Power Generation, Inc. Corrosion and oxidation resistant directionally solidified superalloy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2548685B1 (de) 2011-07-19 2017-05-24 General Electric Technology GmbH Lot zum Hochtemperaturlöten und Verfahren zum Reparieren bzw. Herstellen von Bauteilen unter Verwendung dieses Lotes

Also Published As

Publication number Publication date
US20120201713A1 (en) 2012-08-09
EP2491156A1 (de) 2012-08-29
EP2491156B1 (de) 2018-04-04
US9068251B2 (en) 2015-06-30
EP3363923A1 (de) 2018-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013007461A1 (de) Nickelbasierte legierung, verwendung und verfahren
EP2382333B1 (de) Legierung, schutzschicht und bauteil
EP1967312A1 (de) Verfahren zur Lötreparatur eines Bauteils unter Vakuum und einem eingestellten Sauerstoffpartialdruck
EP2094878A2 (de) Nicocrai-schicht und metallisches schichtsystem
EP1816222A1 (de) Schichtsystem mit zweilagiger metallischer Anbindungsschicht
EP2491156B1 (de) Legierung zur gerichteten erstarrung und bauteil aus stängelförmigen kristallen
EP1798299B1 (de) Legierung, Schutzschicht und Bauteil
WO2010084036A1 (de) Bauteil mit unterschiedlichem gefüge und verfahren zur herstellung
EP1790743A1 (de) Legierung, Schutzschicht und Bauteil
EP2742171A1 (de) Keramische doppelschicht auf zirkonoxidbasis
WO2008110454A1 (de) Lotlegierungen und verfahren zur reparatur eines bauteils
EP2637863A1 (de) Legierung, schutzschicht und bauteil
WO2009141197A1 (de) Zweilagige mcralx-schicht mit unterschiedlichen kobalt- und nickelgehalten
EP2128285A1 (de) Zweilagige MCrAIX-Schicht mit unterschiedlichen Kobalt- und Nickelgehalten
WO2012095221A1 (de) Kobaltbasierte legierung mit germanium und verfahren zum löten
EP2655683A1 (de) Material mit pyrochlorstruktur mit tantal, verwendung des materials, schichtsystem und verfahren zur herstellung eines schichtsystems
WO2011127956A2 (de) Lotlegierung, lotverfahren und bauteil
WO2011127958A2 (de) Lotlegierung, lotverfahren und bauteil
EP2661370B1 (de) Legierung, schutzschicht und bauteil
EP2611949B1 (de) Nickel basis legierung, schutzschicht und bauteil
EP2558245B1 (de) Germaniumhaltiges lot, ein bauteil mit einem lot und ein verfahren zum löten
EP1970156A1 (de) Lotlegierung und Verfahren zur Reparatur eines Bauteils
EP1790746B1 (de) Legierung, Schutzschicht und Bauteil
WO2015071015A1 (de) Poröses keramisches schichtsystem
WO2009109199A1 (de) Legierung, schutzschicht gegen hochtemperaturkorrosion und schichtsystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09756148

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009756148

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13502451

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE