жаропрочный сплав на основе никеля

Формула изобретения

Жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий хром, кобальт, молибден, вольфрам, алюминий, титан, ниобий, углерод, бор, перий, цирконий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гафний и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром - 8,0 - 11,0

Молибден - 3,0 - 5,5

Вольфрам - 4,5 - 5,9

Алюминий - 4,5 - 6,0

Титан - 1,5 - 3,0

Ниобий - 2,0 - 3,5

Кобальт - 14,0 - 18,0

Гафний - 0,2 - 1,5

Бор - 0,01 - 0,035

Углерод - 0,02 - 0,08

Магний - 0,005 - 0,1

Церий - 0,01 - 0,06

Цирконий - 0,01 - 0,1

Никель - Остальноее

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам жаропрочных сплавов на никелевой основе, получаемых прямым контактированием в изостатических условиях методами порошковой металлургии, предназначенных для тяжелонагруженных деталей, работающих при температурах 650-850^oC.

Широко известны в металлургии сплавы, содержащие в качестве основы никель, а также хром, молибден, титан, алюминий, вольфрам, кобальт, служащие для изготовления многих деталей газовых турбин реактивной авиации и ракетных двигателей.

Наиболее близким по химическому составу является сплав на основе никеля, используемый для изготовления деталей турбоколес форсированных двигателей, который содержит ингредиенты в следующих количествах, мас.%:

хром - 12,5 -14,0

кобальт - 0,1 - 6,0

молибден - 2,2 - 3,2

вольфрам - 2,8 - 3,9

алюминий - 3,8 - 4,45

титан - 4,2 - 5,1

ниобий - 0,5 -1,0

углерод - 0,06 - 0,16

церий - 0,01 - 0,05

цирконий - 0,015 - 0,05

бор - 0,01 - 0,05

никель - остальное

(SU, авт.свид. 1719450, C 22 C 19/05, 1992).

Недостатком известного сплава является недостаточный уровень жаропрочности и длительной пластичности при рабочих температурах 750-850^oC, который становится еще ниже при производстве сплавов методом порошковой металлургии, так как в этом случае сплавы имеют более мелкое зерно.

Задачей данного изобретения является повышение жаропрочности и длительной пластичности при рабочих температурах.

Данная задача решена за счет того, что в известный сплав, содержащий хром, кобальт, молибден, вольфрам, алюминий, титан, ниобий, углерод, бор, церий, цирконий и никель, дополнительно вводят гафний и магний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хром - 8,0 - 11,0

молибден - 3,0 - 5,5

вольфрам - 4,5 - 5,9

алюминий - 4,5 - 6,0

титан - 1,5 - 3,0

ниобий - 2,0 - 3,5

кобальт - 14,0 - 18,0

гафний - 0,2 -1,5

бор - 0,01 - 0,035

углерод - 0,02 - 0,08

магний - 0,005 - 0,1

церий - 0,01 - 0,06

цирконий - 0,01 - 0,1

никель - остальное

Введение в сплав гафния используется для повышения длительной прочности при сохранении ударной вязкости, пластичности при рабочих температурах, также повышается коррозионная стойкость. Введение магния в сочетании с церием и цирконием позволяет повысить жаропрочность при высоких температурах, до 850^oC.

Наличие в сплаве ниобия в приведенном количестве в сочетании с повышенным по сравнению с известным содержанием алюминия способствует увеличению жаростойкости и сопротивляемости сплава коррозии.

Для стабилизации характеристик длительной прочности, увеличения растворимости алюминия и титана значительно увеличено содержание кобальта. Повышенное содержание вольфрама обеспечивает возрастание жаропрочности при эксплуатационных температурах.

Сплав обладает более высокой жаропрочностью и длительной пластичностью при рабочих температурах 750-850^oC за счет упрочнения границ зерен при введении магния, церия и циркония, сохраняя при этом высокий уровень жаростойкости при 650^oC и проявляя нечувствительность к концентраторам напряжений.

Были опробованы три сплава в пределах заявленного состава, получаемые способом порошковой металлургии, которые приведены в таблице 1.

Сопоставление жаропрочности в гладких образцах /^гл₁₀₀/ и образцах с надрезом , /r=0,15 мм/ и длительной пластичности /%/ предложенного и известного сплавов приведено в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что жаропрочность у предлагаемого сплава при 850^oC на гладких образцах выше на 4 кгс/мм², а на надрезанных - на 3 кгс/мм². При 650^oC на гладких образцах выше на 6 кгс/мм² и с надрезом - на 4 кгс/мм².