Патент на изобретение №2245387
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА NI3AL И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным интерметаллидным сплавам на основе Ni3Al и изделиям, получаемым из этого сплава методом точного литья по выплавляемым моделям с поликристаллической, направленной столбчатой и монокристаллической структурами, например, рабочим и сопловым лопаткам, деталям газотурбинных двигателей, применяемых в авиационной, автомобильной промышленности и судостроении. Предложен сплав на основе Ni3Al, содержащий алюминий, хром, вольфрам, молибден, титан, углерод, кобальт, лантан и никель, при этом он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Al 8,0-9,0, Cr 4,5-5,5, W 1,8-2,5, Мо 4,5-5,5, Ti 0,6-1,2. С 0,12-0,2, Со 3,5-4,5, La 0,0015-0,015, Zr 0,05-0,5, Ni остальное, а также изделие, выполненное из него. Технический результат – получение сплава, обладающего повышенными кратковременной прочностью и жаропрочностью при температурах 1150-1200°С, высокой жаростойкостью при температуре 1150°С. Изделия из предлагаемого сплава обладают повышенной надежностью с увеличенным ресурсом работы. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным интерметаллидным сплавам на основе Ni3Аl и изделиям, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям с поликристаллической, структурой, таким как, например, сопловые лопатки, проставки соплового аппарата, крупногабаритные створки и другие детали газотурбинных двигателей авиационной, автомобильной промышленности и судостроения. Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Аl следующего химического состава, (маc.%): Аl 10-12 Fe 14,5-17,5 Мо 2,7-4,0 Hf 0,9-1,7 С 0,01-0,06 Се 0,005 Ni остальное. Патент Франция №2603902. Недостатком этого сплава является не превышающая 900°С рабочая температура и склонность к трещинообразованию при увеличении количества теплосмен. Изделия из этого сплава используются, например, для проставок соплового аппарата с ограниченным ресурсом работы при температурах эксплуатации до 900°С. Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Аl, следующего химического состава, (мас.%): Al 7,8-9,0 Cr 5,0-6,5 W 2,7-4,0 Мо 3,0-4,0 Ti 0,8-1,2 С 0,001-0,005 Sn 0,03-0,05 Zr 0,05-0,5 Ni остальное. Патент РФ №2198233. Недостатком этого сплава является низкая прочность и недостаточная жаропрочность в интервале температур 850-1000°С. Изделия из этого сплава, например, рабочие лопатки ГТД имеют короткий ресурс работы, а также ограничена номенклатура отливаемых деталей. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе интерметаллида Ni3Аl, имеющий химический состав, мас.%: Al 7,8-9,0 Cr 4,5-5,5 W 1,8-2,5 Мо 4,5-5,5 Ti 0,6-1,2 С 0,007-0,02 Со 3,5-4,5 La 0,0015-0,015 Ni остальное Патент РФ №2114206. Недостатком этого сплава является недостаточно высокая кратковременная прочность, жаропрочность при температурах 1150-1200°С и неудовлетворительная жаростойкость при температуре 1150°С. Изделия из этого сплава, например, сопловые лопатки, блоки сопловых лопаток ГТД имеют низкий выход годного и недостаточную долговечность. Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка сплава и изделия, выполненного из него, обладающих повышенными кратковременной прочностью и жаропрочностью при температурах 1150-1200°С, высокой жаростойкостью при температуре 1150°С. Для достижения поставленной технической задачи предлагается сплав на основе интерметаллида Ni3Аl, содержащий алюминий, хром, вольфрам, молибден, титан, углерод, кобальт, лантан, никель, который дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, маc.%: Аl 8,0-9,0 Cr 4,5-5,5 W 1,8-2,5 Мо 4,5-5,5 Ti 0,6-1,2 С 0,12-0,2 Со 3,5-4,5 La 0,0015-0,015 Zr 0,05-0,5 Ni остальное и изделие, выполненное из него. Авторами было установлено, что при заявленных соотношениях компонентов в предлагаемом сплаве на основе интерметаллида Ni3Аl и дополнительном введении циркония наблюдается уплотнение оксидной пленки и улучшается ее адгезия с основным материалом, что обеспечивает удовлетворительную жаростойкость сплава при 1150°С. Образование сложных дисперсных карбидов типа МеС благоприятной округлой формы по границам зерен при увеличении содержания углерода и упрочнение в объеме зерен Примеры осуществления Шихтовую заготовку из предлагаемого сплава различных составов и сплава-прототипа выплавляли из чистых шихтовых материалов в вакуумной индукционной печи с тиглем из основной футеровки. После разливки сплавов в кокили Содержание легирующих элементов, газов и примесей, таких как железо, кремний, сера, фосфор, свинец, висмут, олово и сурьма, определяли по стандартным методикам. Перед последующими операциями шихтовую заготовку протачивали по поверхности на глубину 1-2 мм для удаления слоя, контактирующего с чугуном, затем разрезали на мерные заготовки весом по 6 кг для последующего переплава. Образцы Свойства предлагаемого сплава с различным соотношением компонентов и сплава- прототипа, полученных по одной и той же технологической схеме, приведены в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что свойства предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Аl выше, чем свойства известного. Привес при окислении на воздухе за 500 часов при 1150°С на 28,9-31,0% у сплава-прототипа превышает привес при этих же характеристиках у предлагаемого сплава. Прочность при 1150°С (
Жаропрочность по времени до разрушения при температуре 1150°С на базе 100 часов ( Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Аl повышает надежность изделий и увеличивает их ресурс работы в 2 раза.
Формула изобретения
1. Сплав на основе интерметаллида Ni3Аl, содержащий алюминий, хром, вольфрам, молибден, титан, углерод, кобальт, лантан и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Аl 8,0-9,0 Сr 4,5-5,5 W 1,8-2,5 Мо 4,5-5,5 Ti 0,6-1,2 С 0,12-0,2 Со 3,5-4,5 La 0,0015-0,015 Zr 0,05-0,5 Ni Остальное 2. Изделие из сплава на основе интерметаллида Ni3Al, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-твердого раствора способствует снижению скорости диффузии при высоких температурах, как в объеме зерна, так и по границам, что в свою очередь обеспечивает повышенные прочность и жаропрочность сплава при температурах 1150-1200°С.
60 мм отбирали стружку на химический анализ. Результаты химического анализа составов сплава приведены в таблице 1.
1150B) на 27,8-41,7% у предлагаемого сплава выше, чем у сплава-прототипа; при 1200°С (