WO2015135702A1 - Nickelbasis-superlegierung mit erhöhter oxidationsbeständigkeit, pulver, verfahren zum schweissen und bauteil - Google Patents

Nickelbasis-superlegierung mit erhöhter oxidationsbeständigkeit, pulver, verfahren zum schweissen und bauteil Download PDF

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Torsten JOKISCH
Britta Laux
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    • B22F2301/15—Nickel or cobalt

Definitions

  • the invention relates to a nickel-base superalloy having improved oxidation resistance, a powder, a method of welding, and a component.
  • filler metals having a base material-like composition are generally used for tip repair of turbine blades made of ⁇ ⁇ - strengthened nickel-base superalloys.
  • these can be poorly welded due to their high Al and Ti content, so that already modified filler metals have been developed with improved weldability.
  • the oxidation resistance of the filler material in the area of the blade tip is of great interest. In this respect, the new filler metals have so far not optimal properties.
  • Yttrium (Y) 0.008% to 0.012%
  • a filler metal having the following composition is proposed:
  • the alloy can be in the form of a powder and can be electrodeposited onto a component of a substrate.
  • the substrate has build-up welding of the above-mentioned alloy.

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Abstract

Durch die Zugabe von Hafnium entstehen keine Ausscheidungsphasen in einer Nickelbasis-Superlegierung und durch die Anteile von Chrom (Cr) und Aluminium (Al) ist ein leicht reduzierter γ'-Anteil vorhanden, so dass sich eine gute Oxidationsbeständigkeit und Schweißbarkeit ergibt.

Description

Nickelbasis-Superlegierung mit erhöhter Oxidationsbeständigkeit , Pulver, Verfahren zum Schweißen und
Bauteil
Die Erfindung betrifft eine Nickelbasis-Superlegierung, die eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit aufweist, ein Pulver, ein Verfahren zum Schweißen und ein Bauteil. Zur Tip-Reparatur von Turbinenlaufschaufeln aus γλ -verfestigten Nickelbasis-Superlegierungen werden in der Regel Schweißzusatzwerkstoffe mit einer grundwerkstoffähnlichen Zusammensetzung verwendet. Diese lassen sich jedoch aufgrund ihres hohen AI- und Ti-Anteils schlecht schweißen, so dass bereits modifizierte Schweißzusatzwerkstoffe mit einer verbesserten Schweißbarkeit entwickelt wurden. Neben der Schweißbarkeit ist jedoch die Oxidationsbeständigkeit der Zusatzwerkstoffe im Bereich der Schaufelspitze von großem Interesse. In dieser Hinsicht zeigen die neuen Schweißzusatzwerkstoffe bislang noch keine optimalen Eigenschaften.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Nickelbasis-Superlegierung, ein Pulver, ein Verfahren und ein Bauteil aufzuzeigen, bei dem die oben genannten Probleme gelöst werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Legierung gemäß Anspruch 1, ein Pulver gemäß Anspruch 3, ein Verfahren gemäß Anspruch 4 und ein Bauteil gemäß Anspruch 6. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
Das Ausführungsbeispiel stellt nur einen Teil der Erfindung dar.
Es wird vorgeschlagen, die neuen Schweißzusatzwerkstoffe weiter zu modifizieren und dadurch eine verbesserte Oxidations- beständigkeit einzustellen. Dabei ist es wünschenswert, dass sich während des Betriebes eine möglichst dichte Aluminiumoxidschicht ausbildet, die den Werkstoff passiviert. Entscheidende Elemente in diesem Zusammenhang sind Aluminium (AI) und Chrom (Cr) , wobei der Anteil an Aluminium (AI) im Hinblick auf die Schweißbarkeit nicht weiter erhöht werden soll .
Daher wird ein Zusatzwerkstoff mit einem erhöhten Anteil an Chrom (Cr) in Kombination mit einem geringen Anteil an Hafnium (Hf) vorgeschlagen. Weiterhin wird ein geringer Anteil an Yttrium (Y) zulegiert, um die zyklische Oxidationsbestän- digkeit zu verbessern. Die Legierung enthält
Kobalt (Co): 8,8% - 10,5%,
insbesondere 9,5%,
Chrom (Cr) : 15% - 17%,
insbesondere 16%,
Molybdän (Mo): 1,2% bis 2,2%,
insbesondere 1,7%,
Wolfram (W) : 3,2% bis 4,2%,
insbesondere 3,7%,
Aluminium (AI): 2,3% bis 3,3%,
insbesondere 2,8%,
Titan (Ti) : 4,2% bis 5,4%,
insbesondere 4,8%,
Bor (B) : 0,006% bis 0,01%,
insbesondere 0,008%,
Zirkon (Zr) : 0,002% bis 0,003%,
insbesondere 0,025%,
Hafnium (Hf) : 0,1% bis 0,2%,
insbesondere 0,15%,
Kohlenstoff (C) : 0,1% bis 0,2%,
insbesondere 0,15%,
Yttrium (Y) : 0,008% bis 0,012%,
insbesondere 0,01%, Nickel ,
insbesondere Rest Nickel .
Vorzugsweise wird ein Schweißzusatzwerkstoff mit der folgen- den Zusammensetzung vorgeschlagen:
Ni-9.5Co-16Cr-l .7Mo-3.7W-2.8A1-4.8Ti-0.008B-0.025Zr-0.15Hf- 0.15C-0.01Y (in Gew. -%) .
Eine Simulation bestätigt, dass der Werkstoff sich ähnlich der kommerziellen Nickelbasislegierung Rene 80 verhält, wobei ein leicht reduzierter γλ -Anteil vorliegt, der zu einer verbesserten Schweißbarkeit führt. Durch die Zugabe von Hafnium (Hf) entstehen keine unerwünschten Ausscheidungsphasen. Die Legierung kann als Pulver vorliegen und auftragsgeschweißt werden auf ein Bauteil aus einem Substrat. Das Substrat weist eine Auftragsschweißung aus der oben genannten Legierung auf .

Claims

Patentansprüche
1. Nickelbasis-Superlegierung
aufweisend in (Gew.-%):
Kobalt (Co): 8,8% - 10,5%,
insbesondere 9,5%,
Chrom (Cr) : 15% - 17%,
insbesondere 16%,
Molybdän (Mo): 1,2% bis 2,2%,
insbesondere 1,7%,
Wolfram (W) : 3,2% bis 4,2%,
insbesondere 3,7%,
Aluminium (AI): 2,3% bis 3,3%,
insbesondere 2,8%,
Titan (Ti) : 4,2% bis 5,4%,
insbesondere 4,8%,
Bor (B) : 0,006% bis 0,01%,
insbesondere 0,008%,
Zirkon (Zr) : 0,002% bis 0,003%,
insbesondere 0,025%,
Hafnium (Hf) : 0,1% bis 0,2%,
insbesondere 0,15%,
Kohlenstoff (C) : 0,1% bis 0,2%,
insbesondere 0,15%,
Yttrium (Y) : 0,008% bis 0,012%,
insbesondere 0,01%,
Nickel ,
insbesondere Rest Nickel .
2. Nickelbasis-Superlegierung nach Anspruch 1,
bestehend aus Nickel (Ni) , Kobalt (Co) , Chrom (Cr) , Molybdän (Mo) , Wolfram (W) , Aluminium (AI) , Titan (Ti) , Bor (B) , Zirkon (Zr) , Hafnium (Hf) , Kohlenstoff (C) , Yttrium (Y) . Pulver aufweisend eine Legierung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2.
Verfahren zum Schweißen,
bei dem eine Legierung nach Anspruch 1 oder 2 oder ein Pul ver nach Anspruch 3 verwendet wird als Schweißzusatzwerkstoff .
Verfahren nach Anspruch 4 ,
bei dem Rene 80 auftragsgeschweißt wird.
Bauteil ,
aufweisend ein Substrat,
insbesondere Nickel-basiert ,
und eine Auftragsscheißung aus einer Legierung nach Anspruch 1 oder 2 oder
aus einem Pulver nach Anspruch 3.
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