WO2021251847A1 - Жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него - Google Patents

Жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него Download PDF

Info

Publication number
WO2021251847A1
WO2021251847A1 PCT/RU2021/000236 RU2021000236W WO2021251847A1 WO 2021251847 A1 WO2021251847 A1 WO 2021251847A1 RU 2021000236 W RU2021000236 W RU 2021000236W WO 2021251847 A1 WO2021251847 A1 WO 2021251847A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nickel
alloy
tantalum
tungsten
cobalt
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/000236
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Евгений Николаевич КАБЛОВ
Николай Васильевич ПЕТРУШИН
Евгений Сергеевич ЕЛЮТИН
Original Assignee
Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК")
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 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") filed Critical Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК")
Priority to CN202180049668.3A priority Critical patent/CN115803467B/zh
Publication of WO2021251847A1 publication Critical patent/WO2021251847A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
    • 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
    • C22C19/057—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being less 10%
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to the field of metallurgy, namely to the production of powder compositions of high-temperature alloys on a nickel base and products obtained from them by the method of selective laser fusion (SLS), for example, turbine blades of gas turbine engines.
  • SLS selective laser fusion
  • GTE gas turbine engines
  • Turbine blades of modern aircraft gas turbine engines are manufactured by the method of directed crystallization of heat-resistant nickel alloys doped with rhenium and ruthenium. Obtained under nonequilibrium conditions of directional crystallization but existing industrial technological processes, single crystals of turbine blades from these alloys have a dendritic-cellular structure and are characterized by significant chemical and structural-phase heterogeneity, which is not completely eliminated by prolonged homogenizing heat treatment.
  • the use of the method of selective laser alloying of powder compositions from heat-resistant nickel alloys for the production of parts can significantly reduce the segregation inhomogeneity of the material of the parts.
  • a high-temperature alloy based on nickel (EP 2949768 A1, publ. 02.12.2015 C22C 19/05) is known from the prior art, intended for production by the method of selective laser fusion of a powder composition from this alloy of parts with the following chemical composition, wt.
  • the disadvantage of this alloy, obtained by the SLS method, is the low manufacturability in the barothermal treatment of parts, due to the increased total (up to 0.13 wt.%) Content of hafnium, zirconium and silicon.
  • the increased total content of hafnium, zirconium and silicon in the material of parts obtained by the SLS method of a powder from a known alloy leads to the fact that they, segregating the alloy parts to the boundaries of the structural cells of the part material, during the SLS process, contribute to a decrease in their melting temperature.
  • Samples with a microhardness level of 469-480 MV were produced using the SLS method of a powder composition from a known alloy on single-crystal seeds with a crystallographic orientation of ⁇ 001> (Superalloys 2016. TMS. 2016. P. 104-109).
  • the disadvantage of this alloy made by the SLS method is the tendency to form during the SLS process a harmful carbide phase containing silicon with a low melting point, the precipitates of which are located along the boundaries of cells and subgrains of SLS products and do not dissolve during subsequent high-temperature barothermal treatment.
  • the closest analogue of the claimed invention is a nickel-based heat-resistant alloy intended for manufacturing by the method of directional crystallization of gas turbine blades with a monocrystalline and directional structure, the following chemical composition, wt. %:
  • the technical result of the proposed invention is the development of a heat-resistant alloy based on nickel with the ability to obtain from this alloy by the SLS method turbine blades with increased strength in the operating temperature range of 20-1200 ° C.
  • the claimed technical result is achieved by the fact that the high-temperature alloy based on nickel contains chromium, cobalt, aluminum, tungsten, molybdenum, tantalum, carbon, boron, rhenium, ruthenium, yttrium, cerium, lanthanum, neodymium, magnesium and / or calcium, oxygen and nitrogen with the following ratio of components, wt. %:
  • the authors of the claimed invention found that the introduction of oxygen and nitrogen into the proposed alloy at the stated content and ratio of the remaining alloying elements leads to an increase in the high-temperature (1200 ° C) strength of the alloy and products from it obtained by the SLS method due to the formation of nanosized particles of oxides and nitrides of rare earth metals (lanthanum, cerium, neodymium, yttrium), located on the interfaces between the particles of the g'-phase and g-solid solution.
  • rare earth metals lanthanum, cerium, neodymium, yttrium
  • the increased content of carbon and boron in the proposed alloy also contributes to an increase in the strength of the alloy and products from it, made by the SLS method, due to the formation in the track structure of the synthesized material of an increased amount of highly dispersed (less than 0.1 ⁇ m) particles of carboborides located in the volume and along borders of cells and subgrains.
  • a reduced content of chromium, cobalt, molybdenum and an increased content of tungsten and tantalum in the proposed alloy made by the SLS method provides an increase in the thermal stability of the heterophase y / y'-structure of the material (an increase in solidus temperatures and complete dissolution of strengthening particles of the g'-phase based on the intermetallic compound Ms (A1, Ta) - solvus temperature).
  • the volume fraction of the strengthening particles of the y'-phase V? 00 rises and, thus, contributes to the achievement of higher strength values at a temperature of 1200 ° C.
  • the obtained SLS-blanks from alloys were subjected to post-processing, including vacuum homogenizing annealing (VGO), hot isostatic pressing (TIP), quenching, and two-stage aging.
  • VGO vacuum homogenizing annealing
  • TIP hot isostatic pressing
  • quenching quenching
  • two-stage aging Specimens for mechanical tests (specimen length 60 mm, working base 25 mm, working diameter 5 mm) were made from thermally and barothermally treated SLS blanks in tension.
  • the proposed alloy and the product made from it have higher values of solvus temperatures (by 36-46 ° C) and, therefore, the volume fraction of hardening particles of the g'-phase at an operating temperature of 1200 ° C (by 9.5-11.9%).
  • the values of the parameter DE, characterizing the phase stability, for the proposed alloy are less than the critical ones, which indicates the absence of its tendency to release harmful TG1U phases.
  • the preferred content in the proposed alloy of chromium, cobalt, aluminum, tungsten, molybdenum, tantalum, rhenium, ruthenium and nickel corresponds to the preferred values of the parameter DE, characterizing the phase stability of the nickel heat-resistant alloy, which lie in the range from -0.089 to -0.058.
  • the technological advantage of the proposed alloy lies in the increased value of the solidus temperature and, as a consequence, the ability to carry out thermal and barothermal treatment of products at a higher temperature in order to more completely eliminate defects in the structure of the material (micropores, microcracks) of workpieces of alloy products obtained by the method of selective laser alloying. without the danger of melting.
  • the proposed high-temperature alloy on the basis of nickel is significantly superior to the prototype alloy in terms of short-term strength at a temperature of 1200 ° C.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных сплавов на никелевой основе для СЛС. Сплав содержит хром, кобальт, алюминий, вольфрам, молибден, тантал, углерод, бор, рений, рутений, иттрий, церий, лантан, неодим, магний и/или кальций, кислород и азот при следующем соотношении компонентов, масс. %: Хром 1,6-2,4 Кобальт 3,0-4,0 Алюминий 5,6-6,2 Вольфрам 4,6-5,6 Молибден 1,6-2,6 Тантал 6,0-7,8 Углерод 0,12-0,2 Бор 0,008-0,03 Рений 5,4-7,4 Рутений 4,0-6,0 Иттрий 0,002-0,02 Церий 0.001-0.02 Лантан 0,002-0,2 Неодим 0,0005-0,01 Магний и/или кальций 0,001-0,009 Кислород 0,0001-0,002 Азот 0,0001-0,002 Никель - Остальное Предложено также изделие, изготовленное методом селективного лазерного сплавления металлопорошковой композиции из заявленного сплава на монокристаллической подложке-затравке с заданной кристаллографической ориентировкой.

Description

ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ И ИЗДЕЛИЕ,
ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству порошковых композиций жаропрочных сплавов на никелевой основе и получаемым методом селективного лазерного сплавления (СЛС) из них изделий, например, турбинных лопаток газотурбинных двигателей.
Разработка высокоэффективных жаропрочных сплавов на никелевой основе для получения турбинных лопаток является важнейшим фактором создания конкурентоспособных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) нового поколения.
Турбинные лопатки современных авиационных ГТД изготавливают методом направленной кристаллизации жаропрочных никелевых сплавов, легированных рением и рутением. Полученные в неравновесных условиях направленной кристаллизации но существующим промышленным технологическим процессам, монокристаллы турбинных лопаток из этих сплавов имеют дендритно-ячеистое строение и характеризуются значительной химической и структурно-фазовой неоднородностью, которая не устраняется полностью длительной гомогенизирующей термической обработкой. Применение метода селективного лазерного сплавления порошковых композиций из жаропрочных никелевых сплавов для получения деталей позволяет существенно снизить сегрегационную неоднородность материала деталей.
Из уровня техники известен жаропрочный сплав на основе никеля (ЕР 2949768 А1, опуб. 02.12.2015 С22С 19/05), предназначенный для изготовления методом селективного лазерного сплавления порошковой композиции из этого сплава деталей, следующего химического состава, масс.
Хром 7, 7-8,3
Кобальт 5,0-5,25 Алюминий 4,7-5, 1 Вольфрам 7, 8-8,3 Молибден 2, 0-1,1 Тантал 5,8-6, 1 Титан 1,1 -1,4 Углерод 0,08-0,16 Бор 0,005-0,008 Гафний 0-0,04 Цирконий 0-0,01 Кремний 0-0,08 Никель - Остальное при соблюдении условий: С/В = 10-32; C/R02; C/Zr>8; C/Si> 1. Гранулометрический состав порошковой композиции из известного сплава составляет 10-100 мкм, частицы порошка имеют сферическую морфологию. После изготовления изделия методом СЛС и последующей термической обработки объемная доля у’-фазы в полученном материале составляет 60-70%.
Недостатком данного сплава, получаемого методом СЛС, является невысокая технологичность при баротермической обработке деталей, обусловленная повышенным суммарным (до 0,13 масс.%) содержанием гафния, циркония и кремния. Повышенное суммарное содержание гафния, циркония и кремния в материале деталей, полученных методом СЛС порошка из известного сплава, приводит к тому, что они, сегрегируя в процессе СЛС детали из сплава к границам структурных ячеек материала детали, способствуют понижению их температуры плавления.
Из патента US 6074602, опубл. 13.06.2000 С22С 19/05 известен жаропрочный сплав на никелевой основе (сплав марки Rene N5), изначально предназначенный для литья монокристаллических лопаток газотурбинных двигателей, работающих длительно при высоких температурах, следующего предпочтительного химического состава, масс. %:
Хром 6,75-7,25 Кобальт 7, 0-8, 0 Алюминий 6, 1-6,3 Вольфрам 4,75-5,25 Молибден 1,3-1, 7 Тантал 6, 3-6, 7 Титан 0,02 макс.
Углерод 0,04-0,06 Бор 0,003-0,005 Гафний 0-0,04 Рений 2,75-3,25 Иттрий 0,005-0,03 Никель - Остальное
Методом СЛС порошковой композиции из известного сплава на монокристаллических затравках с кристаллографической ориентировкой <001> изготавливались образцы с уровнем микротвердости 469-480 МВ (Superalloys 2016. TMS. 2016. Р. 104-109). Недостатком известного сплава является невысокая прочность в интервале рабочих температур 20-1200°С: <7в 21=1078 МПа, <тв 1093=380 МПа (High-Temperature High-Strength Nickel Base Superalloy - Data Supplement. Toronto: Nickel Development Institute. 1995. No. 393. P. 1-19.)
Из патента RU 2365656, опубл. 27.08.2009 C22C 19/05 известен жаропрочный сплав на никелевой основе (сплав марки ЖС32-ВИ), изначально предназначенный для литья монокристаллических лопаток газотурбинных двигателей, работающих длительно при высоких температурах, следующего химического состава, масс. %:
Хром 4, 0-6, 0 Кобальт 8,0-10,0 Алюминий 5, 0-7, 0 Вольфрам 7,0-10,0 Тантал 3, 0-5,0 Углерод 0,08-0,2 Бор 0,005-0,03 Кремний 0,01-0,2 Рений 3,0-5, 0 Иттрий 0,003-0,04 Ниобий 1,2-2, 0 Ванадий 0,01-0,15 Церий 0.001-0.04 Лантан 0,001-0,030 Кислород 0,0001-0,002 Азот 0,0001-0,002 Никель - Остальное при соблюдении условия 15,8<(W+Re+Ta)<17,5.
Недостатком данного сплава, изготовленного методом СЛС, является склонность к образованию в процессе СЛС вредной карбидной фазы, содержащей кремний с пониженной температурой плавления, выделения которой располагаются по границам ячеек и субзерен СЛС-изделий и не растворяются при последующей высокотемпературной баротермической обработке. В результате изготовленная методом СЛС порошковая композиция из данного сплава на монокристаллических затравках с кристаллографической ориентировкой <001> обладает недостаточно высокими характеристиками прочности в интервале рабочих температур 20- 1200°С: ав 0=:1165 МПа, sB 1100=240 МПа (Материаловедение. 2017. N° 11(248). С. 19-22).
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является жаропрочный сплав на никелевой основе, предназначенный для изготовления методом направленной кристаллизации лопаток газовых турбин с монокристаллической и направленной структурой, следующего химического состава, масс. %:
Хром 2, 5-4, 5
Кобальт 5, 0-6, 0
Алюминий 5, 4-6, 0
Вольфрам 3,5-4, 5
Молибден 2, 8-3, 8
Тантал 5, 3-6,3
Углерод 0,002-0,05
Бор 0,0004-0,004
Рений 5, 8-6, 8
Рутений 4, 6-6, 4
Иттрий 0,002-0,02
Церий 0.001-0.02
Лантан 0,002-0,1
Неодим 0,0005-0,01
Магний и/или кальций 0,001-0.009
Никель - Остальное
(RU 2402624 С1, опуб. 27.10.2010 С22С 19/05).
Дополнительные исследования показали, что сплав-прототип изготовленный методом СЛС порошковой композиции из сплава-прототипа на монокристаллических затравках с кристаллографической ориентировкой <001 > обладает недостаточно высокой прочностью при рабочей температуре 1200°С: sB 1200 = 195 МПа.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка жаропрочного сплава на основе никеля с возможностью получать из данного сплава методом СЛС турбинные лопатки с повышенной прочностью в интервале рабочих температур 20-1200°С. Заявленный технический результат достигается тем, что жаропрочный сплав на основе никеля, содержит хром, кобальт, алюминий, вольфрам, молибден, тантал, углерод, бор, рений, рутений, иттрий, церий, лантан, неодим, магний и/или кальций, кислород и азот при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Хром 1,6-2, 4
Кобальт 3,0-4, 0
Алюминий 5, 6-6, 2
Вольфрам 4, 6-5, 6
Молибден 1,6-2, 6
Тантал 6, 0-7, 8
Углерод 0,12-0,2
Бор 0,008-0,03
Рений 5, 4-7, 4
Рутений 4, 0-6, 0
Иттрий 0,002-0,02
Церий 0.001-0.02
Лантан 0,002-0,2
Неодим 0,0005-0,01
Магний и/или кальций 0,001-0.009
Кислород 0,0001-0,002
Азот 0,0001-0,002
Никель - Остальное
Предпочтительное содержание химических элементов хрома (Сг), кобальта (Со), алюминия (А1), вольфрама (W), молибдена (Мо), тантала (Та), рения (Re), рутения (Ru), никеля (Ni) при заявленном соотношении соответствует условию: 0>DE>-0,10, где
Figure imgf000007_0001
где DE - параметр фазовой стабильности; Zt, А; , Et - соответственно атомная концентрация, атомная масса и количество валентных электронов i- го элемента; i - любой из указанных выше элементов (Cr, Со, А1, W, Мо, Та, Re, Ru, Ni); n=9.
Также предлагается изделие, изготовленное методом селективного лазерного сплавления металлопорошковой композиции из заявленного жаропрочного сплава на никелевой основе на монокристаллической подложке-затравке с заданной с аксиальной ориентировкой <001 >.
Авторами заявленного изобретения было установлено, что введение кислорода и азота в предлагаемый сплав при заявленном содержании и соотношении остальных легирующих элементов приводит к повышению высокотемпературной (1200°С) прочности сплава и изделия из него, полученных методом СЛС вследствие образования в структуре материала наноразмерных частиц оксидов и нитридов редкоземельных металлов (лантан, церий, неодим, иттрий), располагающихся на поверхностях раздела между частицами g'-фазы и g-твердого раствора.
Повышенное содержание углерода и бора в предлагаемом сплаве также способствует увеличению прочности сплава и изделия из него, изготовленных методом СЛС, за счет образования в трековой структуре синтезированного материала повышенного количества высокодисперсных (менее 0,1 мкм) частиц карбо-боридов, располагающихся в объеме и по границам ячеек и субзерен.
Пониженное содержание хрома, кобальта, молибдена и повышенное содержание вольфрама и тантала в предлагаемом сплаве, изготовленном методом СЛС, обеспечивает повышение термической стабильности гетерофазнойу/у'-структуры материала (повышение температур солидуса и полного растворения упрочняющих частиц g'-фазы на основе интерметаллического соединения Мз(А1,Та) - температура солвуса). В результате при рабочей температуре 1200°С в структуре материала и изделия из него объемная доля упрочняющих частиц у'-фазы V ? 00 повышается и, тем самым, способствует достижению более высоких показателей прочности при температуре 1200°С.
Пример осуществления. В вакуумной индукционной печи были осуществлены три плавки предлагаемого сплава и одна плавка сплава-прототипа. Химический состав предлагаемого сплава и сплава-прототипа приведен в таблице 1. Из выплавленных сплавов в установке HERMIGA 10/100 VI методом газовой атомизации (распыления расплава потоком аргона) получали порошковые композиции сплавов. Гранулометрический состав полученных порошков составлял 10...50 мкм. Процесс селективного лазерного сплавления порошков предлагаемого сплава и сплава-прототипа проводили в установке EOS М 290 в среде аргона высокой чистоты на специальных монокристаллических подложках-затравках с аксиальной кристаллографической ориентировкой <001 > в соответствии с заданным алгоритмом штриховки и получали синтезированные изделия из сплавов в виде цилиндрических заготовок диаметром 12 мм и длиной 60 мм. Далее из этих СЛС-заготовок изготавливали образцы для исследований методами дифференциального термического анализа, по результатам которого определяли температуру полного растворения g'-фазы (температура солвуса) Тп.р в матричном g-твердом растворе, объемную долю упрочняющих частиц g'-фазы при рабочей температуре 1200°С Гу/ 200и температуру солидуса. Таблица N« 1
Figure imgf000010_0001
Таблица N° 2
Figure imgf000010_0002
С учетом измеренных температур солвуса и солидуса, полученные СЛС-заготовки из сплавов подвергали постобработке, включающей вакуумный гомогенизирующий отжигу (ВГО), горячее изостатическое прессование (ТИП), закалку и двухступенчатое старение. Из термически и баротермически обработанных таким образом СЛС-заготовок изготавливали образцы для механических испытаний (длина образца 60 мм, рабочая база 25 мм, рабочий диаметр 5 мм) на растяжение.
Испытания образцов из синтезированных сплавов па растяжение проводили при температурах 20 и 1200°С в атмосфере воздуха, по результатам которых определяли значения временного сопротивленияав.
Полученные характеристики композиций заявляемого сплава и изделий, выполненных из него, и сплава-прототипа приведены в таблице JVfo2.
Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав и изделие, выполненного из него имеет более высокие значения температур солвуса (на 36-46 °С) и, следовательно, объемную долю упрочняющих частиц g'- фазы
Figure imgf000011_0001
прирабочей температуре 1200°С (на 9,5-11,9 %). Кроме того, значения параметра ДЕ, характеризующие фазовую стабильность, у предлагаемого сплава меньше критических, что свидетельствует об отсутствии склонности его к выделению вредных ТГ1У фаз. Параметр DE определяли по формуле:
Figure imgf000011_0002
где Zi, Ai, E - соответственно атомная концентрация, атомная масса и количество валентных электронов i-ro химического элемента в сплаве; i - любой из указанных ниже химических элементов (например, в порядке перечисления элементов i=l - Сг, 2 - Со и т. д. для AI, W, Мо, Та, Re, Ru, Ni); п=9 (количество указанных выше химических элементов). ю Установлено, что предпочтительному содержанию в предлагаемом сплаве хрома, кобальта, алюминия, вольфрама, молибдена, тантала, рения, рутения и никеля соответствует предпочтительные значения параметра DE, характеризующего фазовую стабильность никелевого жаропрочного сплава, которые лежат в пределах от -0,089 до -0,058.
В результате действия микролегирующих элементов кислорода и азота, повышения при заявленном соотношении остальных легирующих элементов и, следовательно, улучшения физико-химических свойств, технологичности и стабилизации фазового состава значения характеристик кратковременной прочности (временное сопротивление) sB при температуре 1200°С предлагаемого сплава и изделия, выполненного из него соответственно на 28% больше, чем у сплава и изделия из него, известного из прототипа. Технологическое преимущество предлагаемого сплава заключается в повышенном значении температуры солидуса и, как следствие, возможности проводить термическую и баротермическую обработку изделий при более высокой температуре с целью более полного устранения дефектов структуры материала (микропоры, микротрещины) заготовок изделий из сплава, получаемых методом селективного лазерного сплавления, без опасности оплавления. Таким образом, предлагаемый жаропрочный сплав па основе никеля значительно превосходит сплав- прототип по кратковременной прочности при температуре 1200°С.
Это позволяет использовать предлагаемый сплав для производства методом селективного лазерного сплавления турбинных рабочих лопаток газотурбинных двигателей, работающих при температурах до 1200°С.

Claims

Формула изобретения
1. Жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий хром, кобальт, алюминий, вольфрам, молибден, тантал, углерод, бор, рений, рутений, иттрий, церий, лантан, неодим, магний и/или кальций отличающийся тем, что дополнительно содержит кислород и азот при следующем соотношении компонентов, масс.
Хром 1,6-2, 4
Кобальт 3,0-4, 0
Алюминий 5, 6-6, 2
Вольфрам 4, 6-5, 6
Молибден 1,6-2, 6
Тантал 6, 0-7, 8
Углерод 0,12-0,2
Бор 0,008-0,03
Рений 5, 4-7, 4
Рутений 4, 0-6, 0
Иттрий 0,002-0,02
Церий 0.001-0.02
Лантан 0,002-0,2
Неодим 0,0005-0,01
Магний и/или кальций 0,001-0,009
Кислород 0,0001-0,002
Азот 0,0001-0,002
Никель - Остальное
2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что содержание химических элементов хрома, кобальта, алюминия, вольфрама, молибдена, тантала, рения, рутения и никеля соответствует условию 0>DE>-0,10, где DE = (X E’iZj - 0,036 ^AiZί - 6,28), где Z , A , Ei- соответственно атомная концентрация, атомная масса и количество валентных электронов i- го элемента; i - любой из элементов (Cr, Со, А1, W, Мо, Та, Re, Ru, Ni); n=9.
3. Изделие из жаропрочного сплава на основе никеля, изготовленное методом селективного лазерного сплавления металлопорошковой композиции сплава на монокристаллической подложке-затравке с заданной с аксиальной ориентировкой <001> отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п. 1.
PCT/RU2021/000236 2020-06-09 2021-06-02 Жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него WO2021251847A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180049668.3A CN115803467B (zh) 2020-06-09 2021-06-02 耐热镍基合金及其制品

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119122A RU2748445C1 (ru) 2020-06-09 2020-06-09 Жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него
RU2020119122 2020-06-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021251847A1 true WO2021251847A1 (ru) 2021-12-16

Family

ID=76033981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/000236 WO2021251847A1 (ru) 2020-06-09 2021-06-02 Жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN115803467B (ru)
RU (1) RU2748445C1 (ru)
WO (1) WO2021251847A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2353691C2 (ru) * 2007-03-07 2009-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" Состав жаропрочного никелевого сплава (варианты)
US20100143182A1 (en) * 2006-09-13 2010-06-10 Akihiro Sato Ni-BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY
US8926897B2 (en) * 2005-09-27 2015-01-06 National Institute For Materials Science Nickel-base superalloy excellent in the oxidation resistance
CA3003619A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Innomaq 21, S.L. Method for the economic manufacturing of metallic parts
CN107042302A (zh) * 2017-03-16 2017-08-15 张丹丹 一种用于热铸工艺中管件的3d打印材料
EP2949768B1 (en) * 2014-05-28 2019-07-17 Ansaldo Energia IP UK Limited Gamma prime precipitation strengthened nickel-base superalloy for use in powder based additive manufacturing process

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50112339D1 (de) * 2001-12-13 2007-05-24 Siemens Ag Hochtemperaturbeständiges Bauteil aus einkristalliner oder polykristalliner Nickel-Basis-Superlegierung
DE102012011161B4 (de) * 2012-06-05 2014-06-18 Outokumpu Vdm Gmbh Nickel-Chrom-Aluminium-Legierung mit guter Verarbeitbarkeit, Kriechfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8926897B2 (en) * 2005-09-27 2015-01-06 National Institute For Materials Science Nickel-base superalloy excellent in the oxidation resistance
US20100143182A1 (en) * 2006-09-13 2010-06-10 Akihiro Sato Ni-BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY
RU2353691C2 (ru) * 2007-03-07 2009-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" Состав жаропрочного никелевого сплава (варианты)
EP2949768B1 (en) * 2014-05-28 2019-07-17 Ansaldo Energia IP UK Limited Gamma prime precipitation strengthened nickel-base superalloy for use in powder based additive manufacturing process
CA3003619A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Innomaq 21, S.L. Method for the economic manufacturing of metallic parts
CN107042302A (zh) * 2017-03-16 2017-08-15 张丹丹 一种用于热铸工艺中管件的3d打印材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN115803467A (zh) 2023-03-14
CN115803467B (zh) 2024-05-10
RU2748445C1 (ru) 2021-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6793689B2 (ja) Ｎｉ基合金部材の製造方法
JP2881626B2 (ja) 単結晶ニッケル・ベース超合金
KR102403029B1 (ko) 석출 경화성의 코발트-니켈 베이스 초합금 및 이로부터 제조된 물품
EP2778241A1 (en) Heat-resistant nickel-based superalloy
US11807916B2 (en) Powder consisting of a nickel-cobalt alloy, and method for producing the powder
US4386976A (en) Dispersion-strengthened nickel-base alloy
KR102443966B1 (ko) Ni기 합금 연화 분말 및 해당 연화 분말의 제조 방법
US11519056B2 (en) Ni-based super-heat-resistant alloy for aircraft engine cases, and aircraft engine case formed of same
JP5645054B2 (ja) アニーリングツインを含有するニッケル基耐熱超合金と耐熱超合金部材
Azadian Aspects of precipitation in alloy Inconel 718
Tan et al. Precipitation of ß-NiAl/Laves eutectics in a Ru-containing single crystal Ni-Based superalloy
RU2434069C1 (ru) Литейный жаропрочный сплав на основе никеля
WO2021251847A1 (ru) Жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него
RU2349663C1 (ru) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
Liu et al. Preparation of ductile nickel aluminides for high temperature use
EP0683239B1 (en) Oxidation resistant nickel based super alloy
WO2020032235A1 (ja) Ｎｉ基合金からなる窒化物分散型成形体
RU2685926C1 (ru) Интерметаллидный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него
JP7128916B2 (ja) 積層造形体
RU2710759C1 (ru) Жаропрочный сплав на никелевой основе и изделие, выполненное из него
KR102676648B1 (ko) 니켈-코발트 합금으로 이루어지는 분말 및 상기 분말의 제조 방법
KR102534546B1 (ko) 부가적 제조를 위한 Ni-계 초내열합금 분말 및 그로부터 이루어지는 물품
Reichman et al. New developments in superalloy powders
RU2629413C1 (ru) ВЫСОКОЖАРОПРОЧНЫЙ ЛИТОЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
RU2187572C2 (ru) Сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него

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: 21821661

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21821661

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1