Патент на изобретение №2256716
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(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 методом точного литья по выплавляемым моделям с монокристаллической структурой, таким как рабочие лопатки газотурбинных двигателей авиационной промышленности. Предложен сплав на основе Ni3Al и изделие, выполненное из него. Сплав содержит алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, кобальт, рений, лантан, при этом он дополнительно содержит цирконий, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Al 7,7-8,7, Cr 5,0-6,0, Мо 4,5-5,5, W 2,5-3,5, Ti 0,3-0,8, С 0,001-0,02, Со 4,0-6,0, Re 1,2-1,8, La 0,002-0,200, Zr 0,05-0,5, Ni остальное. Использование предлагаемого сплава повышает надежность рабочих лопаток ГТД и увеличивает их ресурс работы за счет повышенного предела ползучести в интервале температур 900-1000°С и малоцикловой усталости при 900°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным интерметаллидным сплавам на основе Ni3Al и изделиям, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям с монокристаллической структурой, таким как рабочие лопатки: газотурбинных двигателей авиационной промышленности. Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Al следующего химического состава, ат.%: Аl 10-16 Si 0,5-8 Та 0,5-9 Hf 0,1-2 В 0,1-2 Ni остальное Патент США №4990199. Недостатком этого сплава является недостаточно высокая рабочая температура (850°С) и неудовлетворительная долговечность при рабочей температуре. Изделия из этого сплава используются в наземных газоперекачивающих установках с ограниченным ресурсом работы. Известен сплав на основе никеля следующего химического состава, (мас.%): Аl 8,5-9,2 Cr 5,0-6,0 Мо 3,0-4,0 W 4,5-5,5 Ti 0,5-1,0 Сo 2,0-3,0 С 0,003-0,005 La 0,002-0,025 Се 0,003-0,025 Re 1,0-2,0 Ni остальное Патент РФ №2212462. Недостатком этого сплава является невысокая жаропрочность в интервале температур 900-1000°С на базах испытания 100, 500 и 1000 часов. Изделия из этого сплава, например рабочие лопатки ГТД, имеют короткий ресурс работы. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе интерметаллида Ni3Аl, имеющий химический состав, мас.%: Аl 17,7-8,7 Cr 5,0-6,0 Мо 4,5-5,5 W 2,5-3,5 Ti 0,3-0,8 С 0,005-0,01 Со 3,5-4,5 Re 1,2-1,8 Та 0,1-1,0 La 0,015-0,025 Ni остальное Патент РФ 2221890. Недостатком этого сплава является пониженный предел ползучести в интервале температур 900-1000°С и недостаточно высокая малоцикловая усталость при температуре 900°С. Изделия из этого сплава, рабочие лопатки ГТД, имеют ограниченный ресурс работы. Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка сплава и изделий, выполненных из него, обладающих повышенными пределом ползучести в интервале температур 900-1000°С и малоцикловой усталостью при температуре 900°С. Для достижения поставленной технической задачи предлагается сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, кобальт, рений и лантан, который дополнительно содержит цирконий, при следующем соотношении компонентов, маc.%: Аl 7,7-8,7 Cr 5,0-6,0 Мо 4,5-5,5 W 2,5-3,5 Ti 0,3-0,8 С 0,001-0,02 Со 4,0-6,0 Re 1,2-1,8 La 0,002-0,200 Zr 0,05-0,5 Ni остальное и изделие, выполненное из него. Авторами было установлено, что при заявленных содержании и соотношениях компонентов в предлагаемом сплаве на основе интерметаллида Ni3Al и дополнительном введении циркония наблюдается уплотнение оксидной пленки сложного состава, содержащей помимо алюминия и хрома цирконий, снижающей диффузию кислорода через слой оксида, что в свою очередь замедляет скорость распространения трещин как при статических, так и при циклических нагрузках и повышает предел ползучести в интервале температур 900-1000°С и малоцикловую усталостью при температуре 900°С. 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 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 2 кг для последующего переплава. После переплава получали образцы Свойства предлагаемого сплава с различным соотношением компонентов и сплава-прототипа приведены в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что свойства предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Аl выше, чем свойства известного. Предел ползучести по допуску 0,2% по остаточной деформации при 900°С ( Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Al повышает надежность рабочих лопаток ГТД и увеличивает их ресурс работы.
Формула изобретения
1. Сплав на основе интерметаллида Ni3Аl, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, кобальт, рений, лантан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Аl 7,7-8,7 Cr 5,0-6,0 Мо 4,5-5,5 W 2,5-3,5 Ti 0,3-0,8 С 0,001-0,02 Со 4,0-6,0 Re 1,2-1,8 La 0,002-0,200 Zr 0,05-0,5 Ni Остальное 2. Изделие из сплава на основе интерметаллида Ni3Аl, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
50 мм отбирали стружку на химический анализ. Результаты химанализа составов сплава приведены в таблице 1.
0,2 900) на базе 100 часов у предлагаемого сплава на 52-60% выше, чем у сплава-прототипа; при 1000°С (