интерметаллидный сплав на основе хрома
Классы МПК: | C22C27/06 сплавы на основе хрома |
Автор(ы): | Аношкин Н.Ф., Бондарев Б.И., Заварзина Е.К., Иванченко В.Г., Поварова К.Б., Фридман А.Г., Юдковский С.И. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-03-02 публикация патента:
20.06.1997 |
Изобретение относится к области цветной металлургии и предназначено для изготовления изделий, работающих при температурах до 1100-1300oC в окислительных газовых средах, например для изготовления горячих штампов или деталей горячего тракта газотурбинных и других двигателей. Предложен интерметаллидный сплав на основе хрома, содержащий, в мас.%: титан 18,0-23,0, кремний 1,0-4,0, по крайней мере один металл из группы, включающей: иттрий 0,2-1,0 и алюминий 0,2-2,0, по крайней мере один металл из группы, включающей железо и никель 0,2-2,0 и хром - остальное. Сплавы указанного состава являются двухфазными (легированными интерметаллид Cr2Ti и твердый раствор на основе хрома) и отличаются повышенной жаростойкостью и пластичностью при высокой прочности при высоких температурах. 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
Интерметаллидный сплав на основе хрома, содержащий титан и кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один металл из группы, включающей иттрий и алюминий, и по крайней мере один металл из группы, включающей железо и никель, при следующем соотношении компонентов, мас. Титан 18,0 23,0Кремний 1,0 4,0
По крайней мере один металл из группы, включающей:
иттрий 0,2 1,0
алюминий 0,2 2,0
По крайней мере один металл из группы, включающей железо и никель 0,2 - 2,0
Хром Остальноет
Описание изобретения к патенту
Предполагаемое изобретение относится к области цветной металлургии и предназначено для изготовления изделий, работающих при температурах до 1100-1300oC в окислительных газовых средах, например для горячих штампов или деталей горячего тракта газотурбинных и других двигателей. Известен интерметаллидный сплав на основе хрома, содержащий 34,2% масс титана и 10,1% кремния. Сплав приближается по хрупкости к керамическим материалам (коэффициент вязкости разрушения K1c1МПам1/2) и недостаточно жаростоек. Известен интерметаллидный сплав на основе хрома, содержащий 19 мас. титана и 2,7 мас. кремния (Сб. "Технология обработки легких и специальных сплавов, М. ВИЛС, Металлургия, 1994, с. 350-356) прототип. Жаростойкость и пластичность этого сплава также низки (К1c 4 MПам1/2). Предлагается интерметаллидный сплав на основе хрома, содержащий титан и кремний, а также, по крайней мере один элемент из группы, включающей иттрий и алюминий и по крайней мере один элемент из группы, включающей железо и никель, при следующем соотношении компонентов (мас.):титан 18-23
кремний 1-4
по крайней мере один элемент из группы, включающей
иттрий 0,2-1
алюминий 0,2-2
по крайней мере один элемент из группы, включающей
железо 0,2-2
никель 0,2-2
хром остальное
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один элемент из группы, включающей иттрий и алюминий, и по крайней мере один элемент из группы, включающей железо и никель, и компоненты взяты в следующем соотношении:
титан 18-23
кремний 1-4
по крайней мере один элемент из группы, включающей
иттрий 0,2-1
алюминий 0,2-2
по крайне мере один элемент из группы, включающей
железо 0,2-2
никель 0,2-2
хром остальное
Технический результат повышение пластичности и жаростойкости, что позволяет использовать предлагаемый сплав в изделиях, работающих при температурах до 1100-1300oC в окислительных средах. Указанный технический результат достигается за счет образования на поверхности изделий из предлагаемого сплава уже на начальном этапе его окисления плотной защитной пленки, состоящей преимущественно из оксидов иттрия и/или алюминия или более сложных оксидных соединений с участием этих элементов; сформировавшаяся пленка слабо проницаема для кислорода и азота и эффективно ограничивает окалинообразование на поверхности изделия и выделение охрупчивающих сплав оксидов и нитридов в объеме в процессе эксплуатации на воздухе или в иной содержащей газы-окислители среде при повышенной температуре, повышая пластичность предлагаемого материала. Повышение пластичности сплава, имеющего двухфазную структуру, состоящую из легированного интерметаллида Cr2Ti и твердого раствора на основе хрома, достигается также за счет эффекта зернограничной сегрегации железа и/или никеля; в результате такой сегрегации образование примесных (из элементов внедрения) атмосфер на дефектах кристаллической решетки затрудняется, а низкотемпературная пластичность (вязкость разрушения) повышается. Указанная совокупность элементов, взятых в предложенном соотношении, позволяет повысить пластичность и жаростойкость сплава и использовать его в изделиях, работающих при температурах до 1100-1300oC в окислительных средах. Примеры. В качестве критерия жаростойкости использовали величину скорости привеса образцов при окислении на воздухе в течение 100 ч при 1150oC. В качестве критерия пластичности использовали коэффициент вязкости разрушения К1c. Измеряли также прочностные характеристики 0,2 образцов при сжатии при 1150oC. Образцы сплавов готовили из чистых исходных компонентов путем сплавления в вакуумной индукционной печи с тиглем из оксида циркония в среде гелия. Расплав заливали в цилиндрические медные изложницы. Из слитков диаметром 10 мм вырезали образцы для испытаний на осадку и для окисления, а также готовили шлифы для измерения вязкости разрушения методом микроиндентирования по А. Р. Андриевскому (А.Р. Андриевский, И.И. Спивак Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе. Справочник. М. Металлургия, 1989). Конкретные составы и результаты измерений приведены в таблице. Таким образом, предлагаемый сплав значительно превосходит прототип по пластичности и жаростойкости, сохраняя достаточно высокую прочность при повышенных температурах, что позволяет использовать его для изготовления теплонапряженных деталей двигателей и высокотемпературных штампов.
Класс C22C27/06 сплавы на основе хрома
сплав на основе хрома - патент 2522994 (20.07.2014) | |
элемент скольжения с покрытием термического напыления и способ его изготовления - патент 2516105 (20.05.2014) | |
способ термической обработки жаропрочного и жаростойкого сплава х65нвфт - патент 2515145 (10.05.2014) | |
способ термической обработки жаропрочного и жаростойкого сплава х65нвфт - патент 2514899 (10.05.2014) | |
сплав - патент 2423542 (10.07.2011) | |
сплав - патент 2423541 (10.07.2011) | |
сплав на основе хрома - патент 2361947 (20.07.2009) | |
сплав на основе хрома - патент 2350677 (27.03.2009) | |
модификатор - патент 2337167 (27.10.2008) | |
сплав на основе хрома - патент 2334001 (20.09.2008) |