[go: up one dir, main page]

DE1608242A1 - High temperature nickel alloys - Google Patents

High temperature nickel alloys

Info

Publication number
DE1608242A1
DE1608242A1 DE19671608242 DE1608242A DE1608242A1 DE 1608242 A1 DE1608242 A1 DE 1608242A1 DE 19671608242 DE19671608242 DE 19671608242 DE 1608242 A DE1608242 A DE 1608242A DE 1608242 A1 DE1608242 A1 DE 1608242A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloy
nickel
molybdenum
alloys
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE19671608242
Other languages
German (de)
Inventor
Wheaton Harold Louis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lockheed Martin Corp
Original Assignee
Martin Marietta Corp
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 Martin Marietta Corp filed Critical Martin Marietta Corp
Publication of DE1608242A1 publication Critical patent/DE1608242A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%

Landscapes

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

Description

betreffend
Hochwarmfeste Nickellegierungen.
concerning
High temperature resistant nickel alloys.

Die vorliegende Erfindimg betrifft Nickellegierungen mit legierenden Metallzusätzen, die der entstehenden Legierung Stabilität gegenüber der Aufnahme von Schwefel verleihen und sie zur Verwendung unter hohen Beanspruchungen innerhalb eines weiten Temperaturbereiches geeignet machen.The present invention relates to nickel alloys with alloying metal additives that make up the resulting alloy Give stability to the uptake of sulfur and make them suitable for use under high stresses make it suitable within a wide temperature range.

Es haben sich bisher bereits zahlreiche Nickellegierungen als brauchbar für die Verwendung bei hohen Temperaturen erwiesen, wie sie in Gasturbinen auftreten, dio bei Plugzeugen oder auf anderen Gebieten angewandt worden, DLo hohen Betriebsfcemperabureu, die durch dLöNumerous nickel alloys have previously been found to be useful for use at high levels Temperatures, as they occur in gas turbines, dio applied to plug-in tools or in other areas been, DLo high operating temperature temperabureu created by dLö

Bad originalBathroom original

O O Π H β *i / O -» 6 /»O O Π H β * i / O - »6 /»

- 2 - - lA-33- 2 - - lA-33

Verwendung dieser Legierungen in dem Turbinenteil des Motors zulässig sind, bedingen eine Verbesserung der Arbeitsleistung, da die hohen Gastemperaturen zu hohem Druck und/oder niederem Brennstoffverbrauch je Druckeinheit führen.Use of these alloys in the turbine part of the engine are permitted, require an improvement in the Work performance because the high gas temperatures lead to high pressure and / or low fuel consumption lead per printing unit.

VJkährend es zunächst schien, daß diese Nickellegierungen den strengeren Anforderungen der Stabilität gegenüber hohen Betriebstemperaturen und hohen Beanspruchungen genügten, denen der Flügelteil der Turbinenschaufel unterworfen wurde, brachten die Temperaturbedingungen andere Faktoren ins Spiel, die die volle Ausnutzung des Vorteils der hohen Temperaturbeständigkeit der Legierung beeinträchtigten. Einer dieser Faktoren ist die Anfälligkeit der lüurbinenschaufein gegenüber der Aufnahme von Schwefel bei hoher Temperatur, d.h.! einer Form von katastrophaler Korrosion. Ein anderer Faktor ist die Unbeständigkeit der Legierungen bei den Betriebstemperaturen, die beim Betrieb zu einem Verlust der guten Eigenschaften hinsichtlich Bruch bei hoher Beanspruchung führt, wodurch die -Verwendung der Nickellegierungen an erster Stelle beeinträchtigt wird. Noch ein weiterer Faktor ist die Urlzuverlässigkeit beim Betrieb infolge der Sprödigkeit in dem sehr hoch beanspruchten wurzelteil der Turbinen-While it initially appeared that these nickel alloys met the more stringent requirements of stability to high operating temperatures and high stresses to which the wing portion of the turbine blade was subjected, the temperature conditions brought other factors into play which impaired the full exploitation of the high temperature resistance advantage of the alloy. One of these factors is the susceptibility of the lüurbinenschaufein to the uptake of sulfur at high temperatures, ie ! a form of catastrophic corrosion. Another factor is the instability of the alloys at operating temperatures which, in service, results in a loss of good properties in terms of high stress fracture, thereby affecting the use of nickel alloys in the first place. Another factor is the url reliability during operation due to the brittleness in the very highly stressed root part of the turbine

00Ü8Ü3/056400Ü8Ü3 / 0564

- 3 -■ lA-33 ^ - 3 - ■ lA-33 ^

schaufeln als Ergebnis ihres Arbeitens bei mittleren Temperaturen, d.h. bei 6*1-8 - 8l6°C. Solche mittleren Temperatürbedingungen liegen vor, weil die heisseren Flügelteile bei Temperaturen im Bereich von 871 - 1093° arbeiten müssen«shovel as a result of their work at medium Temperatures, i.e. at 6 * 1-8 - 8l6 ° C. Such middle ones Temperature conditions exist because the hotter ones Wing parts at temperatures in the range of 871 - 1093 ° have to work"

Die Aufnahme von Schwefel ist eine Form von Hochtemperaturkorrosion, die dann auftritt, wenn die Verbrennungsgase Produkte enthalten, die aus der Reaktion von in dem Brennstoff enthaltendem Schwefel mit angesaugtem Seesalz entstehen. Diese Produkte, die man im allgemeinen als Sulfate anspricht und die im Verbrennungsprozess gebildet vrerden, berühren die Turbinenbestandteile und zerstören die schützenden OxydscMchten, so daß der Schviefel in den Werkstoff eindringen kann. Ein Beweis für ein solches Eindringen ist die Bildung von dunklen hervorstehenden Blasen auf den Flügelteilen. Die Blasen vermindern die Querschnittsdicke der Schaufel oder des Flügelteilkörpers, auf dem sie gebildet werden. Ausserdem beivirkt dieses Eindringen von Schviefel eine schnelle und zerstörende Verminderung der effektiven Querschnittsfläche von Legierungsteilen,The uptake of sulfur is a form of high temperature corrosion, which occurs when the combustion gases contain products resulting from the reaction arise from sulfur contained in the fuel with sucked sea salt. These products that one generally responds as sulfates and those in the combustion process formed, touching the turbine components and destroying the protective oxides, so that the Schviefel can penetrate the material. There is evidence of such intrusion the formation of dark protruding bubbles on the wing parts. The bubbles reduce the cross-section thickness the blade or wing sub-body on which they are formed. In addition, this causes penetration von Schviefel a fast and destructive reduction of the effective cross-sectional area of alloy parts,

die ihre ursprünglichen Spannungs-Brucheigenschaften (stress-rupture properties) beibehalten haben. Imtheir original stress-rupture properties (stress-rupture properties). in the

Falle der Aufnahme von SchwefelCase of absorption of sulfur

009883/0564009883/0564

lA-33 ^lA-33 ^

neigen die Bauteile dazu, beim Betrieb vorzeitig und nicht voraussagbar zu brechen. Dadurch entstehen vermehrte Wartungsprobleme, weil in kürzeren Zeitabständen, als für den normalen Überholservice vorgesehen ist, Inspektionen fällig sind, um sicherzustellen, daß die Schaufeln noch in betriebsfähigem Zustand sind und noch nicht so geschwächt wurden, daß die Sicherheit ernstlich gefährdet wird.the components tend to operate prematurely and during operation unpredictable to break. This leads to increased maintenance problems, because in shorter time intervals, than is intended for the normal overhaul service, inspections are due to ensure that the blades are still in working order and have not yet been weakened so that the safety is seriously endangered.

Ein zweiter Paktor, der beim Betrieb die ursprünglich ausreichenden Spannung -Brucheigenschaften einiger der handelsüblichen Legierungen auf Nickelbasis vermindert, ist die Unbeständigkeit der Legierung bei erhöhten Temperaturen. Die Unbeständigkeit eines Legierungswerkstoffes führt zu der Bildung von intermetallischen Verbindungen, von denen die prädominierende als "Sigmaphase" bekannt ist, die sich bei Temperaturen von etwa 816 bis etwa 10380C (1500 bis 19000P) plattchenartig ausbildet. Diese "Sigmaphase" enthält Elemente wie Wolfram, Molybdän und Chrom und entzieht, wenn sie gebildet ist, diese Elemente ihrer normalen Rolle als die feste Lösung stärkende Elemente. Die "Sigmaphase" selbst stärkt die Legierung nicht infolge ihrer plättclienartigeii Ausbildung.A second factor which, during operation, reduces the initially adequate stress-rupture properties of some of the commercially available nickel-based alloys is the instability of the alloy at elevated temperatures. The instability of an alloy material results in the formation of intermetallic compounds which is the prädominierende known as "sigma phase", of about 816 forms at temperatures up to about 1038 0 C (1500-1900 0 P) plattchenartig. This "sigma phase" contains elements such as tungsten, molybdenum and chromium and, when it is formed, deprives these elements of their normal role as elements strengthening the solid solution. The "sigma phase" itself does not strengthen the alloy as a result of its platelike formation.

0098 83/0 560098 83/0 56

- 5 - lA-33- 5 - lA-33

Ein dritter Faktor, der bei einigen der· handelsüblichen Nickellegierungen einen ernsthaften Nachteil darstellt, ist die Sprödigkeit und die Kerbempfindlichkeit, da diese Erscheinungen zu dem nicht vorhersehbaren Bruch und zu der Unzuverlässigkeit im Betrieb beitragen. Die meisten Superlegierungswerkstoffe haben eine adäquate Bruchzähigkeit bei der hohen Temperatur, d.h. bei 871 bis 109^0C (1600 bis 20000F) und sind nicht kerbempfindlich. Im Gegensatz hierzu zeigen bei mittleren Temperaturen im Bereich von 6^-9 bis 8160C (1200 bis 15000F) alle Legierungen auf Nickelbasis eine Verminderung der Duktilität (ductility trough). Ein zu großer Verlust an Bruchzähigkeit hat Kerbempfindlichkeit zur Folge. Höhere Betriebstemperaturen, wie sie in den Verbrennungskammern von z.B. vorverlegten oder vorgeschobenen Turbinenmotoren angewandt vier den, führen dazu, daß die Turbinenscheibe und die mit ihr verbundenen Wurzelteile der Turbinenschaufeln zu einer Gl eichgeviichts temperatur in dem mittleren Bereich kommen. Die aus Legierungen, die eine niedere Duktilität aufweisen und kerbempfindlich sind, hergestellten Schaufelwürzel teile sind in hohem Maße anfällig für Binsbildung und anschließenden Bruch unter den Beanspruchungen, die während der Rotation boi hoher Geschwindigkeit entwickelt werden,A third factor which is a serious disadvantage with some of the commercially available nickel alloys is brittleness and notch sensitivity, as these phenomena contribute to unpredictable breakage and unreliability in operation. Most superalloy materials have adequate fracture toughness at the high temperature, ie at 871 to 109 ^ 0 C (1600 to 2000 0 F) and are not notch sensitive. In contrast, all of the alloys show at moderate temperatures in the range of 6 ^ -9 to 816 0 C (1200-1500 0 F) based on nickel, a reduction of the ductility (ductility trough). Too great a loss of fracture toughness results in notch sensitivity. Higher operating temperatures, such as those used in the combustion chambers of, for example, advanced or advanced turbine engines, have the result that the turbine disk and the root parts of the turbine blades connected to it come to an equilibrium temperature in the middle range. The blade root parts made from alloys that have low ductility and are notch sensitive are highly susceptible to bin formation and subsequent breakage under the stresses developed during high speed rotation,

- 6 - ' BADORfGfNAt- 6 - 'BADORfGfNAt

- 6 - · lA-33- 6 - lA-33

Es wurden bereits Versuche unternommen, die Aufnahme von Schwefel durch Änderung der Zusammensetzung der Turbinenschaufeloberflachen durch Abscheiden von und Eindiffundieren einer Schutzschicht auf bezw. in die Oberfläche eines Werkstoffes zu verhindern, z.B. durch Hartlöten eines widerstandsfähigen Bleches auf den Werkstoff oder durch Aufgiessen von aaee Schutzschichten.Attempts have been made to reduce the absorption of sulfur by changing the composition of the Turbine blade surfaces by deposition of and diffusing in a protective layer on BEZW. to prevent into the surface of a material, e.g. by brazing a resistant sheet onto the material or by pouring aaee on Protective layers.

Diese Werkstoffe, deren Oberflächen dahingehend verändert worden waren, daß sie eine Schutzschicht aufweisen, haben jedoch nicht überall Anwendung gefunden, da eine Diffusionsschicht im allgemeinen unter den Betriebsbedingungen bei hoher Temperatur weiter diffundiert und daher nicht als Schutzschicht mit gleichbleibender Zusammensetzung bestehen bleibt.These materials, the surfaces of which had been modified to provide a protective layer have, but have not found application everywhere, since a diffusion layer is generally under the operating conditions at high temperature diffuses further and therefore not as a protective layer with a constant Composition remains.

Die erfindungsgemässen Legierungen können zur Herstellung von Bauteilen wie z.B.· Turbinenschaufeln verwendet werden, die keine Schutzschicht auf ihren Oberflächen erfordern, sondern beständig sind gegenüber der Aufnahme von Schwefel und eine hohe Festigkeit und Beständigkeit bei hohen Temperaturen sov/ie Duktilität bei mittleren Temperaturen aufvrelsen.The alloys according to the invention can be used for Manufacture of components such as turbine blades are used that do not have a protective layer on their Surfaces require but are resistant to the absorption of sulfur and have a high strength and resistance at high temperatures as well as ductility at medium temperatures.

009883/0564009883/0564

- 7 - IiU 33- 7 - IiU 33

Eine Nickellegierung gemäß der Erfindung besteht aus 3A - 18 % ChromJ 2 -4,5 % WolframJ 5 - 20 $ Kobalt; 0,5 - 3 $> Molybdän} 0,5 - 2,5 % Niob und/oder 1 - 4 % Tantal, wobei der Prozentgehalt an Tantal plus zweimal der Proζentgehalt an Niob weniger als 5 % beträgt, 1 - 3 % Titan; 2,5 - 4,75 % Aluminium; 0,01 - 0,2 % Zirkonium; 0,005 - 0,05 % Bor sowie 0,03 - 0,2 % Koh- , lenstoff; der Rest besteht aus Nickel und Verunreinigungen, wobei der Nickelgehalt 50 - 75 % betagt. Die Elemente Chrom, Wolfram, Molybdän, Niob und/oder Tantal, Titan, Aluminium und Nickel sind in solchen prozentualen Mengen anwesend, daß der Härtungsfaktor folgender GleichungA nickel alloy according to the invention consists of 3A - 18 % chromium I 2 -4.5 % tungsten I 5 - 20 $ cobalt; 0.5 - 3 $> molybdenum} 0.5 - 2.5 % niobium and / or 1 - 4 % tantalum, the percentage of tantalum plus twice the percentage of niobium being less than 5 % , 1 - 3 % titanium; 2.5-4.75 % aluminum; 0.01-0.2 % zirconium; 0.005-0.05% boron and 0.03-0.2% carbon; the rest consists of nickel and impurities, with the nickel content aging 50-75 % . The elements chromium, tungsten, molybdenum, niobium and / or tantalum, titanium, aluminum and nickel are present in such percentage amounts that the hardening factor of the following equation

lx% Cr + 1,IxJi" W + l,8x# Mo + 3,MrX% Nb lx% Cr + 1, IxJi "W + l, 8x # Mo + 3, MrX% Nb

Ta +·4-,3x# Ti + 6x% Al = 55 bis 67Ta + · 4-, 3x # Ti + 6x% Al = 55 to 67

und der Stabilitätsfaktor folgender Gleichungand the stability factor of the following equation

0,66 . Ni Matrix + 1,70 Co Matrix + 4,66 Cr Matrix + 5,66 (V/ Matrix + Mo Matrix) =2,50 oder weniger0.66. Ni matrix + 1.70 Co matrix + 4.66 Cr matrix + 5.66 (V / matrix + Mo matrix) = 2.50 or less

entspricht.is equivalent to.

Die Legierungen dieser Erfindung bestehen im wesentlichen aus einer festen Lösung auf Nickelbasis, als Grundmasse ,die feuerfeste C.a'bide sowie eine ausgefällte intermetallische Verbindung von "gamma prime"The alloys of this invention consist in essentially of a solid solution based on nickel, as a base, the refractory C.a'bide and a precipitated intermetallic compound of "gamma prime"

009883/0564009883/0564

- 8 - lA-33- 8 - lA-33

(Ni-Al, Ti) enthält, wobei spezifische Gewichts Verhältnisse erforderlich sind zwischen den Mengen an Chrom, Wolfram, Molybdän, Titan und Aluminium, wenn die Stabilität gegenüber der Aufnahme von Schwefel bei gleichzeitiger· Ausbildung von Hochtemperaturfestigkeit erhalten bleiben und die instabilisierende Wirkung von Anteilen an Elementen vermieden werden soll, die die Ausbildung der "Sigmaphase" während des Betriebs bei hoher Temperatur begünstigen.(Ni-Al, Ti) contains, with specific weight ratios are required between the amounts of chromium, tungsten, molybdenum, titanium and aluminum if stability against the absorption of sulfur with simultaneous · formation of high temperature strength stay and the unstabilizing effect of the proportions of elements should be avoided, which the training favor the "sigma phase" during operation at high temperature.

Chrom ist ein wesentliches Element dieser Legierung, jedoch in sehr spezifischen Anteilen erforderlich. Stabilität gegenüber der Aufnahme von Schlief el erfordert die Anwesenheit von mindestens 1Λ % Chrom» Höhere Mengen an Chrom verbessern die Stabilität gegenüber der Aufnahme von Schwefel. Oberhalb eines Gehaltes von 16 % beginnt jedoch die nachteilige Wirksamkeit von Chrom auf die Festigkeit in Erscheinung zu treten und oberhalb 18 % ist die Festigkeitsverminderung so groß, daß die Legierung nicht mehr für hochxiarmfeste Bauteile verwendet werden kann. Chrom wird daher im Bereich von Ik - 18 %t vorzugsweise im Bereich von 15 - 16,5 % angexvandt.Chromium is an essential element of this alloy, but required in very specific proportions. Stability against the uptake of Schllief el requires the presence of at least 1Λ % chromium »Higher amounts of chromium improve the stability against the uptake of sulfur. Above a content of 16 % , however, the disadvantageous effectiveness of chromium on strength begins to appear and above 18 % the reduction in strength is so great that the alloy can no longer be used for high-strength components. Chromium is therefore used in the range of Ik - 18 % t, preferably in the range of 15 - 16.5 % .

BAD ORIGINAL - 9 „ORIGINAL BATHROOM - 9 "

009883/0564009883/0564

- 9 ~ lA-33- 9 ~ lA-33

Wenn die Mengen der angegebenen Leg!erungsbestandteile innerhalb der angegebenen Bereiche variiert werden, wobei das Chrom wie oben angegeben beschränkt ist, bleibt die Hochwarmfestigkeit beibehalten, wenn die Legierungsgleichungen der oben angegebenen Gleichung für den^Härtungsfaktor entsprechen:If the quantities of the specified alloy components can be varied within the specified ranges, the chromium being limited as specified above, the high temperature strength is retained when the alloy equations correspond to the equation given above for the ^ hardening factor:

lx% Gr + 1,IxJi W + l,8x# Mo + 3,.4x# Nb + l,7x# lx% Gr + 1, IxJi W + l, 8x # Mo + 3, .4x # Nb + l, 7x #

Ta + ^,3χ% Ti + 6x% Al=55 bis 67, vorzugsweise 58 bis 6k, Ta + ^, 3χ% Ti + 6x% Al = 55 to 67, preferably 58 to 6k,

worin die Gew.-% der jeweiligen Legierungsbestandteile anstelle der χ in die Gleichung eingesetzt werden.wherein the wt -.% to the respective alloy components of the χ in place in the equation used.

Hochwarmfestigkeit ist nur eine der erforderlichen Eigenschaften der Legierung. Kurzfristigen Spannungs-Bruch Anforderungen kann ohne jegliche Garantie der Stabilität der Legierung entsprochen werden. In der Tat wurde festgestellt, daß nur einige Legierungen, die einen Härtungsfaktor zwischen 55 und 67 aufweisen, beständig sind, und da'3 be Veränderung der Mengenanteile der Legierungsbestandteile innerhalb der angegebenen Bereiche die Stabil!bat nur erhalten bleibt, wenn die Legierungfjgleichungen auüh der oben genannten Gleichung für den StabilitätsfaktorHigh temperature resistance is only one of the required properties of the alloy. Short-term stress-rupture requirements can be met without any guarantee of the stability of the alloy. In fact, it has been found that only some alloys which have a hardening factor between 55 and 67 are stable, and that when the proportions of the alloy constituents are changed within the specified ranges, the stability is only maintained if the alloy equations are correct above equation for the stability factor

0,66 NL HabrLx + 1,70 Co Matrix + k,66 Cr Matrix + 5t66 (W Matrix + Mo Matrix) =2,50 oder weniger0.66 NL HabrLx + 1.70 Co matrix + k, 66 Cr matrix + 5t66 (W matrix + Mo matrix) = 2.50 or less

genügen.suffice.

- 10 009883/056 4- 10 009 883/056 4

- 10 - . IA-33 ^- 10 -. IA-33 ^

Ein bevorzugter Bereich für den Stabilitätsfaktor liegt zwischen 2 und 2,5.A preferred range for the stability factor is between 2 and 2.5.

Dieser dritte Parameter beruht auf einer Bestimmung der Atomprozente der vorhandenen Elemente in der Grundmasse. Zu den Atomprozentgehalten der Grundmasse gelangt man durch die folgende Reihe von Berechnungen. Zunächst wird die Zusammensetzung der Legierung von Gewichtsprozent in Atomprozent umgerechnet. Dazu werden die Gewichtsprozente jedes Elementes durch sein Atomgewicht dividiert und die Quotienten addiert. Der Quotient für .jedes Element wird darauf durch die Summe aller Quotienten dividiert und die erhaltene Zahl ergibt, multipliziert mit 100, den Atomprozentgehalt für das jeweilige Element in der Bruttozusammensetzung. Zur Berechnung der einzelnen atomaren Anteile in der Grundmasse muß zunächst die Menge an Nickel, die durch die Reaktion mit Aluminium und Titan verbraucht wird, ausgehend von der Formel Ni^(Al, Ti) bestimmt werden.1 Diese Zahl ist das dreifache der Summe der Atomproζentgehalte an Aluminium und Titan und wenn diese Zahl von dem Atomprozentgehalt an Nickel in der Bruttozusammensetzung subtrahiert wird, ist der verbleibende Atomproζentgehaib an Nickel bestimmt. Die abomaren Anteile der Grundmasse werden bestimmt;, indem die verbleibenden Atomprozente Nickel, dieThis third parameter is based on a determination of the atomic percent of the elements present in the matrix. The atomic percentages of the basic mass are obtained by the following series of calculations. First, the composition of the alloy is converted from percent by weight to percent by atom. To do this, the weight percent of each element is divided by its atomic weight and the quotients are added. The quotient for each element is then divided by the sum of all quotients and the resulting number, multiplied by 100, gives the atomic percentage for the respective element in the gross composition. To calculate the individual atomic proportions in the basic mass, the amount of nickel that is consumed by the reaction with aluminum and titanium must first be determined based on the formula Ni ^ (Al, Ti). 1 This number is three times the sum of the atomic percentages of aluminum and titanium and if this number is subtracted from the atomic percentages of nickel in the gross composition, the remaining atomic percentages of nickel are determined. The abomaren proportions of the matrix are determined by adding the remaining atomic percent nickel, the

- 11 -- 11 -

009883/0564009883/0564

- 11 - lA-33 ^- 11 - lA-33 ^

Atomprozente Wolfram und die Atomprozente Molybdän addiert und die Atomproζentzahlen für die verschiedenen Elemente durch diese Summe dividiert werden. Die atomaren Anteile der Grundmasse, wenn sie für die jeweiligen χ in der obigen Formel eingesetzt werden, ergeben ein Maß für die Stabilität der Legierung. Legierungen mit einem Stabilitätsfaktor von über 2,50The atomic percent of tungsten and the atomic percent of molybdenum added and the atomic percentages for the various Elements are divided by this sum. The atomic fractions of the basic mass if they are for the respective χ are used in the above formula, give a measure of the stability of the alloy. Alloys with a stability factor greater than 2.50

die
bilden "Sigmaphase", die die Hochwarmfestigkeit ver-.-
the
form "sigma phase", which ver -.-

ringert. -wrestles. -

Tantal und Niob dienen in der Legierung zur Stabilisierung des Kohlenstoffgehaltes und sind daher vorwiegend als Garbide vorhanden; etwa f-rei vorhandenes Tantal oder Niob ist so unbedeutend, daß es in der obigen Berechnung nicht berücksichtigt zu werden braucht«,Tantalum and niobium serve to stabilize the alloy the carbon content and are therefore predominant present as garbide; about f-three available Tantalum or niobium is so insignificant that it does not need to be taken into account in the above calculation «,

Eine Methode zur Bestimmung der Stabilität besteht darin, daß man eine Probe der Legierung bei 897°C 288 h lang altert, das ist eine Zeitspanne und eine Temperatur, bei der sich die "Sigmaphase" bildet, wenn die Zusammensetzung nicht beständig ist. Die Probe i«_rd daraufhin abgekühlt, zerteilt, poliert, geätzt und unter dem Mikroskop auf plättchenartige Bestandteile hin untersucht. Wenn die Struktur frei von diesen ist, wird die Legierung als beständig angesehen.One method of determining stability is to take a sample of the alloy at 897 ° C Ages for 288 h, that is a period of time and a temperature at which the "sigma phase" forms if the composition is not stable. The sample is then cooled, divided, polished, etched and examined under the microscope for platelet-like components. If the structure is free of If this is the case, the alloy is considered to be stable.

- 12 -- 12 -

009883/056009883/056

- 12 - lA-33 ^- 12 - lA-33 ^

Hinsichtlich des Stabilitätsfaktors kann, insbesondere wenn rait engem Spielraum der Eigenschaften gearbeitet wird, die Steuerung der Zusammensetzung ziemlich kritisch sein. Eine Änderung um 1 Gew.-% in der vorhandenen Menge jedes der folgenden Elemente bewirkt eine Veränderung des Stabilitätsfaktors um den nachstehend angegebenen Betrag:.With regard to the stability factor, especially when operating within a narrow range of properties, control of the composition can be quite critical. A change of 1 wt -.% In the amount present of each of the following elements causes a change in the stability factor by a specified amount below :.

Wolfram um 0,04, Molybdän um 0,0'52, Chrom um 0,06. Die Änderung für Titan und Aluminium sind nicht linear und haben daher keine solche formale Beziehung; jedoch bewirkt eine Veränderung von 3 - k % an Aluminium eine Veränderung des Stabilitätsfaktors um 0,125 , und eine Veränderung von Z - 3 % an Titan verändert den Paktor um etwa 0,07.Tungsten around 0.04, molybdenum around 0.052, chromium around 0.06. The changes for titanium and aluminum are not linear and therefore do not have such a formal relationship; however, a 3 - k% change in aluminum causes a change in the stability factor of 0.125, and a change of Z - 3 % in titanium changes the factor by about 0.07.

Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Nickellegierungen sind die Mengen bestimmter Elemente von ausserordentlicher Bedeutung. Wolfram ist eines dieser wichtigen Elemente und soll nur in einer Menge von 2 bis 4,5 % anwesend sein. Eine größere Menge an Wolfram ist zwar möglicherweise vorteilhaft vom Gesichtspunkt des Härtens nun,, bewirkt jedoch eine drastische Verminderung der Festigkeit und Duktilität im mittleren Temperaturbereich,In the production of the nickel alloys according to the invention, the amounts of certain elements are of exceptional importance. Tungsten is one of these important elements and should only be present in an amount of 2 to 4.5 % . A larger amount of tungsten may be advantageous from the point of view of hardening, but it causes a drastic reduction in strength and ductility in the medium temperature range,

Molybdän ist ein wesentlichen Elenoni; der CeIbat bei einem "i-Jol frnmgehnlt von 2 - } ·. ;;i wiir IrMolybdenum is an essential Elenoni; the CeIbat with an "i-Jol fornmgehnlt from 2 - } ·. ;; i wiir Ir

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Ί b U Ö ^ Μ· ά Ί b U Ö ^ Μ · ά

- 13 - IA-33 5^7 - 13 - IA-33 5 ^ 7

die Legierung, wenn kein Molybdän enthalten wäre, zu einer geringen Bruchzähigkeit im mittleren .Temperaturbereich neigen. Molybdän kann daher nicht durch Wolfram ' als Äquivalent ersetzt werden. Legierungen, die Molybdän aber kein Wolfram enthalten, weisen eine gute Duktilität bei mittleren Temperaturen auf, haben jedoch keine so gute Hochwarmfestigkeit wie die Wolfram enthaltenden Legierungen. Molybdän wird in den Legierungen dieser Erfindung in einer Menge 0,3 - 3 % angewandt, wobei der Anteil an Molybdän, vorzugsweise nicht größer und im allgemeinen geringer ist, als der Anteil an Wolfram. Im allgemeinen wird bevorzugt, daß das Ge-. viichtsverhältnis von Wolfram zu Molybdän im Bereich von 1,5 ι 1 bis 3 : 1 liegt,- Die Bedeutung des Molybdäns für die Legierung wird durch einen Vergleich von Legierungen erläutert, die im wesentlichen identisch sind mit der Ausnahme, daß.die eine kein Molybdän, die andere jedoch 1,75 % Molybdän enthielt. Die molybdänfreie Legierung zeigte nach einer 20-stündigen Wärmebehandlung bei 87O0C (l600°P) eine DauerStandfestigkeit von 20 h bei einer Temperatur von 7^00G und einer Belastung von 60 kg/mm, jährend die Legierung mit 1,15 % Molybdän unter gleichen Bedingungen eine Dauerstandfestigkeit -von 72 h aufwies. Dies ist ein Hinweis οthe alloy, if no molybdenum were contained, tend to have a low fracture toughness in the medium .Temperature range. Molybdenum cannot therefore be replaced by tungsten as an equivalent. Alloys that contain molybdenum but no tungsten have good ductility at medium temperatures, but do not have as good high temperature strength as the alloys containing tungsten. Molybdenum is used in the alloys of this invention in an amount 0.3-3 % , the proportion of molybdenum being preferably no greater and generally less than the proportion of tungsten. In general, it is preferred that the Ge. The weight ratio of tungsten to molybdenum is in the range from 1.5 ι 1 to 3: 1, - The importance of molybdenum for the alloy is illustrated by a comparison of alloys which are essentially identical with the exception that one is not molybdenum but the other one contained 1.75% molybdenum. The molybdenum-free alloy showed after a 20-hour heat treatment at 87O 0 C (1600 ° P) a fatigue strength of 20 h at a temperature of 7 ^ 0 0 G and a load of 60 kg / mm, while the alloy was 1.15% Molybdenum had a creep strength of 72 hours under the same conditions. This is an indication ο

° für die drastische Verminderung der Spannungs- <jo° for the drastic reduction of the tension <jo

^ BrucheIgennchafton bei mittleren Temperaturen bei einer ^. Verringerung den Molybdängehalten der Legierung.^ Fractional genchafton at medium temperatures at a ^. Reduction in the molybdenum content of the alloy.

*" Kobalt Lot ebenfalls ein wesentliches Element* "Cobalt solder is also an essential element

der erf Lu*in/^ffeirir>fien Legierungen, a-in fehlen von Kq. BAD ORJGINAUder erf Lu * in / ^ ffeirir> fien alloys, a-in lack of Kq. BAD ORJGINAU

- "JA - IA-33- "YES - IA-33

bait hat eine nachteilige Wirkung auf die Bruchfestigkeit bei erhöhten Temperaturen. So zeigt z.B. ein Vergleich von Probelegierungen, die mit Ausnahme eines Kobaltgehaltes von 10 % einander gleich sind, daß die kobaltfreie Legierung bei ?60°C und 60 kg/mm Belastung nach einer 20-stündigen Wärmebehandlung bei etwa 8700G (160O0F) eine^ Dauerstandfestigkeit von 16 h, die Legierung mit Kobalt hingegen eine Dauerstandfestigkeit von'53 h aufwies. In ähnlicher.Weise hatte bei 982°C und 1^,1 kg/mm Belastung die kobaltfreie Legierung eine Dauerstandres tigkeit von nur 39 h, verglichen mit de? Dauerstandfestigkeit von 9k- h für die Legierung mit 10 % Kobalt,bait has an adverse effect on breaking strength at elevated temperatures. For example, a comparison of sample alloys that are identical to one another with the exception of a cobalt content of 10% shows that the cobalt-free alloy at -60 ° C and 60 kg / mm load after a 20-hour heat treatment at about 870 0 G (160 0 F ) a ^ fatigue strength of 16 hours, the alloy with cobalt, however, had a fatigue strength of 53 hours. In a similar way, at 982 ° C and 1 ^, 1 kg / mm load, the cobalt-free alloy had a fatigue strength of only 39 h, compared to the? Fatigue strength of 9kh for the alloy with 10 % cobalt,

Aluminium dient einer zweifachen Aufgabe in der Legierung. Es trägt zu der Oxydationsbeständigkeit. bei und wirkt unter Bildung einer intermetallischen Verbindung mit Nickel, die ein ausgezeichneter Härter und Festiger der Legierung ist.Aluminum serves a twofold role in the alloy. It contributes to the resistance to oxidation. and acts to form an intermetallic compound with nickel, which is an excellent hardener and strengthening the alloy.

Titan ist ebenfalls ein wichtiges ELement beim Festlegen der Festigkeit der Legierung. Geringe Mengen an Titan im Zusammenwirken mit Aluminium sind vorteilhaft in der Legierung infolge einer ver-Titanium is also an important element in the Establishing the strength of the alloy. Small amounts of titanium in interaction with aluminum are advantageous in the alloy due to a

- 15 -- 15 -

009883/0S84009883 / 0S84

- 15 - lA-33- 15 - lA-33

besserten ausfällungsstärkenden^ Wirkung. Mengen über 3 % sind jedoch nachteilig, weil Legierungen mit höherem Titangehalt zur Rissbildung neigen. Vorzugsweise wird Titan in einer Menge von 1,5 bis 2,5 % ange^'ίandt.improved precipitating effect. However, amounts above 3 % are disadvantageous because alloys with a higher titanium content tend to crack. Preferably titanium is used in an amount of 1.5 to 2.5 % .

Niob und Tantal können wechselseitig verwendet vierden, vorausgesetzt, daß der Gehalt an Tantal plus der doppelte Gehalt an Niob eine Gesamtmenge von 5 %i bezogen auf die Gesamtlegierung nicht überschreitet. Niob und Tantal dienen dazu, den Kohlenstoff unter Bildung von Carbiden zu stabilisieren, die zur Erhöhung der Festigkeit an den Korngrenzen dienen. Niob wird hinsichtlich der Dichte und des Preises gegenüber' Tantal bevorzugt, wahrend Tantal unter dem Gesichtspunkt der Oxidationsbeständigkeit vorteilhaft ist. -Niobium and tantalum can be used alternately, provided that the content of tantalum plus twice the content of niobium does not exceed a total of 5% based on the total alloy. Niobium and tantalum serve to stabilize the carbon with the formation of carbides, which serve to increase the strength at the grain boundaries. Niobium is preferred over tantalum in terms of density and price, while tantalum is advantageous in terms of oxidation resistance. -

Geringe Zusätze an Bor und Zirkonium sind zweokmässig, da sie sowohl die Bruchfestigkeit als auch die Duktilität verbessern. Wenn der Borgehalt, der Legierung die weiter oben angegebene Grenze überschreitet, kann die Legierung unbefriedigend sein, insbesondere auf ,ienen Anwendungsgebieten, Small additions of boron and zirconium are two-fold, as they have both the breaking strength as well as improve ductility. If the If the boron content of the alloy exceeds the limit given above, the alloy may be unsatisfactory, in particular in its fields of application,

- 16- 16

0098&3/05640098 & 3/0564

- 16 - , IA-33'- 16 -, IA-33 '

auf denen Anforderungen an die Beanspruchung durch Temperatur wechs el wichtig sind,,on which demands on the use Temperature changes are important,

Bevorzugt enthalten die erfindungsgemassen Legierungen folgende Mengenanteile der Bestandteile: 15 Ms' 16,5 % Gr, 3 bis k % VJo, 8 bis 12 % Go, 1 bis 2 % Hb und/oder 2 bis k % Ta, 3,5 bis 4,75 % Al, 1,5 bis 2,5 % Ti, 0,03 bis 0,10 $ Zr, 0,01 bis 0,03 % B, 0,1 bis 0,17 % G, Rest Nickel und Verunreinigungen, wobei der Nickelgehalt 55 "bis 69 $ beträgt.The alloys according to the invention preferably contain the following proportions of the constituents: 15 Ms' 16.5 % Gr, 3 to k% VJo, 8 to 12 % Go, 1 to 2 % Hb and / or 2 to k% Ta, 3.5 to 4 , 75 % Al, 1.5 to 2.5 % Ti, 0.03 to 0.10 % Zr, 0.01 to 0.03% B, 0.1 to 0.17 % G, remainder nickel and impurities, the nickel content being 55 "to $ 69.

Die Prüfung der Legierungen hinsichtlich der Dauerstandfestigkeit bei mittleren Temperaturen, z.B. bei 76O0G (1^0O0F) und bei hohen Temperaturen, z.B. bei 982°C (180O0P erfolgt mit Hilfe des gebräuchlichen Spannungs-Bruchversuches,The testing of the alloys with regard to the fatigue strength at medium temperatures, e.g. at 76O 0 G (1 ^ 0O 0 F) and at high temperatures, e.g. at 982 ° C (180O 0 P) is carried out with the help of the usual stress-rupture test,

Die Stabilität der Legierungen gegenüber der , Aufnahme von Schwefel kann bestimmt werden, indem, eine abgewogene Probe zur Hälfte in eine in einem Tiegel befindliche Schmelze eingetaucht wird, die ein Gemisch von 9,5 ο Natriumsulfat und 0,5 g Natriumchlorid enthält.· Dor Schmelztiegel wird in einem Ofen, der 2h h bei 9270C gehalten wird, erhitzt, !lach dem Erhitzen worden, die Salze in kochendem Wasser aufgelöst und dio Le^ierungnproben durch Sandstrahlen ,'Vü'F-oiniftl. und wieder ,"iowogon. En wird dorThe stability of the alloys against the absorption of sulfur can be determined by immersing a weighed sample halfway in a melt in a crucible which contains a mixture of 9.5 g sodium sulfate and 0.5 g sodium chloride crucible is held in an oven at 927 0 C for 2 h h, heated! laughing heating was dissolved in boiling water and the salts dio Le ^ ierungnproben by sandblasting, 'Vü'F-oiniftl. and again, "iowogon. En will dor

BADORtQlNAL-BADORtQlNAL-

0 0 98 S3 /Q 5-6 40 0 98 S3 / Q 5-6 4

- 17 - lA-33 ^ - 17 - lA-33 ^

Gewichtsverlust pro Einheit des OberflächenbereichesWeight loss per unit of surface area

■ berechnet und der Angriff wird als schwer beurteilt, wenn■ calculated and the attack is judged as severe if

2
der Verlust 30 mg/cm überschreitet, Legierungen, "die einen Gewichtsverlust von weniger al π 10 ing/cm . aufueisen, sind gut beständig gegen die Aufnahme von Schwefel. Eine erfindungsgemässe Legierung mit 1% %
2
the loss of 30 mg / cm exceeds, alloys, "the π a weight loss of less al 10 ing / cm. aufueisen, are well resistant to the absorption of sulfur. An inventive alloy with 1%%

2 Chrom zeigte einen Gewichtsverlust von etwa 30 mg/cm , während eine in jeder anderen Hinsicht identische Legierung mit 18 % Chrom einen-Gewichtsverlust von niir h bis 5 mg/cm aufwies. Eine 12 % Chromlegierung von ähnlicher Zusammensetzung zeigte hingegen einen Gewichtsverlust von etwa 200 mg/cm *2 Chromium showed a weight loss of about 30 mg / cm, while an alloy with 18 % chromium, identical in all other respects, showed a weight loss of between 1 hour and 5 mg / cm. A 12 % chrome alloy of a similar composition, on the other hand, showed a weight loss of around 200 mg / cm *

Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele , näher erläutert.The invention is illustrated by the following examples, explained in more detail.

Beispiel 1example 1

Es vmrdeyi eine 6,9 kg Charge einer Nickellegierung, enthaltend 15,5 % Chrom, 3,5 % Wolfram,. 1,75 % Molybdän, IG % Kobalt, 1,75 ^ Niob, 1,75■.%. Titan,, %-,25 $ Aluminium, 0,05 % Zirkon, 0,015 % Bor,; 0,15 ^Kohlenstoff, ftest Hickel erschmolzen, indent zunächst ein Glirom-Niekel · Kobalt-Kohlenstoff Geminch unter Hochvakuum eingeschmolzen und; dann das Wolfram,. Molybdän^ Niob, Aluminium, , Titan, Bor mvl Zirkonium zügenet ζ b wurde. \ - "It vmrdeyi a 6.9 kg batch of a nickel alloy containing 15.5% chromium, 3.5% tungsten. 1.75 % molybdenum, IG % cobalt, 1.75 ^ niobium, 1.75 %. Titanium ,, % -, $ 25 aluminum, 0.05 % zircon, 0.015 % boron; 0.15 ^ carbon, ftest Hickel melted, first indent a Glirom-Niekel · Cobalt-Carbon Geminch melted under high vacuum and; then the tungsten. Molybdenum ^ niobium, aluminum ,, titanium, boron mvl zirconium zügen et ζ b was. \ - "

ο iitoBifHOzenbuale Zusammensetzung dioaer Legie nil xtie folgti.r ^ -.Vο iitoBifHOzenbuale composition of the Legie nil xtie followsi. r ^ -.V

009883/0564 -«-009883/0564 - «-

- 18 - IA-33- 18 - IA-33

17,0 fo Cr, 1,12 % W, 1,04· % Mo, 9,70 % Go, 1,07 % Nb, 2,09 % Ti, 8,95* # Al, 0,03 % Zr, 0,08 % B, 0,72 % C, 58,5 % Ni.17.0 fo Cr, 1.12 % W, 1.04 % Mo, 9.70 % Go, 1.07 % Nb, 2.09 % Ti, 8.95 * # Al, 0.03 % Zr, 0.08 % B, 0.72 % C, 58.5 % Ni.

Aus der geschmolzenen Legierung wurde mit Hilfe eines gebräuchlichen Machsausschmelzgießverfahrens unter Hochvakuumbedingungen eine Traube von 16 Prüfstäben hergestellt. Diese Prüfstäbe waren jeweils ■ 7,6 cm lang und hatten einen Durchmesser von 6,25 nun. Der Härtungsfaktor der Legierung betrug 6l,3, ihr Stabilitätsfaktor 2,28.The molten alloy was turned into with the help a common lost machined casting process a cluster of 16 test bars was produced under high vacuum conditions. These test rods were each ■ 7.6 inches long and now 6.25 in diameter. The hardening factor of the alloy was 61.3 and its stability factor was 2.28.

Die Prüfstäbe hatten eine Dehnung von 2,5 % mit einer Dauerstandfestigkeit von 75,5 h unter einer Belastung von 60 kg/mm bei 76O0C, eine Dehnung von 5 % mit einer Dauerstandfestigkeit von 126,8 h unter einer Belastung von 31,7 kg/mm bei einer Temperatur von 871°C sowie eine Dehnung von 1^- % mit einer Dauerstandfestigkeit von 91,7 h unter einer BeIastung von lkt 1 kg/mm bei 982 C. Der Gewichtsverlust nach 2*1- h bei 9260C (170O0P) einer Probe, die halb eingetaucht war in eine Schmelze von 95 #.Nabrium~ sulfat plus 5 0A Natriumchlorid betrug 5 mg/cm .The test bars had an elongation of 2.5 % with a creep strength of 75.5 h under a load of 60 kg / mm at 76O 0 C, an elongation of 5 % with a creep strength of 126.8 h under a load of 31, 7 kg / mm at a temperature of 871 ° C and an elongation of 1 ^ -% having a creep strength of 91.7 h under a BeIastung of lk t 1 kg / mm at 982 C. The weight loss after 2 * 1 h at 926 0 C (170 0 P) of a sample which was half immersed in a melt of 95 # nabrium sulfate plus 5 0 A sodium chloride was 5 mg / cm.

- 19 -- 19 -

009883/0564009883/0564

- 19 - I/1-33 ^ - 19 - I / 1 -33 ^

Die Legierung wurde nach einem Altern während 288 h bei 8990C (16500F) unter dem Mikroskop untersucht und war frei von "Sigmaphase",The alloy was after aging for 288 hours at 899 0 C (1650 0 F) was examined under the microscope and was free of "sigma phase",

Beispiel 2 . .Example 2 . .

Eine 6,9 kg Charge einer Nickellegierung enthaltend 16 % Gr, Ur % W, 2 % Mo, 10 % Go, 2 % Nb, 2 $ Ti, 4,5 %-"Al-, 0,05 % Zv1 0,015 i B, 0,15-.$ Ο', Rest Ni wurde erschmolzen, indem ein. Chrom-Nickel Kobalt-Kohlenstoff Gemisch unter Hochvakuum zusammengeschmolzen und dann das Wolfram, Molybdän, Niob, Aluminium, Titan, Zirkonium und Bor zugesetzt wurde.A 6.9 kg batch of a nickel alloy containing 16 % Gr, Ur% W, 2 % Mo, 10 % Go, 2 % Nb, 2 $ Ti, 4.5 % - "Al-, 0.05 % Zv 1 0.015 i B, 0.15 -. $ Ο ', remainder Ni was melted by melting a chromium-nickel cobalt-carbon mixture together under high vacuum and then adding the tungsten, molybdenum, niobium, aluminum, titanium, zirconium and boron.

Aus der geschmolzenen Legierung XTOrde mit Hilfe gebräuchl icher Wachsaus sclimel zgieß verfahr en unter Hochvakuumbedingungen eine Traube von 16 Prüfstäben hergestellt. Diese Stäbe waren jeweils 7,6 cm lang und hatten einen Durchmesser von 6,25 mm.From the molten alloy XTOrde with the help Usual wax from sclimel pouring process under high vacuum conditions a cluster of 16 test rods manufactured. These rods were each 7.6 cm long and 6.25 mm in diameter.

Die Legierung hatte einen Härtungsfaktor von 66,k und einen Stabilitätsfaktor von 2,45·-The alloy had a hardening factor of 66, k and a stability factor of 2.45 -

Die Prüfstäbe wiesen eine Dehnung von 4,5 % mit einer Dauerstandfestigkeit von 5715 h bei einer Beanspruchung'The test bars showed an elongation of 4.5 % with a fatigue strength of 5715 h under a load '

. - 2Q - . - 2Q -

00 98 8 2 /G5.600 98 8 2 /G5.6

-20 ' lA-33 ^-20 'lA-33 ^

von 60 kg/mm bei 76O C-, eine Dehnung von 6,0 % mit einer Dauerstandfestigkeit von 92 h unter einer Beanspruchung von 31,7 kg/mm "bei 8710C und eine Dehnung von 14 % mit einer Dauerstandfestigkeit von 55f^'h unter einer Beanspruchung von l'J-,1 kg/mm bei 982°C auf. Der Gewichtsverlust betrug gemäß dem beschriebenenof 60 kg / mm at 76o C, an elongation of 6.0% and a creep strength of 92 h under a load of 31.7 kg / mm "at 871 0 C and an elongation of 14% at a creep strength of 55 f ^ 'h under a load of 1.1 kg / mm at 982 ° C. The weight loss was according to that described

e
h bei 9260C.
e
h at 926 0 C.

2 Test über die Aufnahme von Schwefel 5 mg/cm nach2 test for the absorption of sulfur 5 mg / cm

Wie beschrieben vorgenommene mikroskopische Untersuchungen zeigten, daß die Legierung nach einem Altern bei 8.99°C während 288 h frei von "Sigmaphase" war. ·Microscopic examinations carried out as described showed that the alloy after a Aging at 8.99 ° C for 288 h free of "sigma phase" was. ·

Beispiel 3Example 3

Eine 6,9 kg Charge-einer Nickellegierung ent hai--·* ■ tend 15,5 % Cr, k- % W, 2 % Mo, 10 % Co, k- %..Ta,.-2z$ Ti, h-,5 % Al, 0,05 % Zr, 0,015 % B.,. 0,15 % C, S'©^.t. Ni wurde durch Zusammenschmelzen eines Chrom-Nickel' ,·, . Kobalt-Kohlenstoff Gemisches unter Hochvakuum und anschließendes Zusetzen von Wolfram, Molybdän, Niob, Aluminium, Titan, Bor und Zirkonium erschmolzen.A 6.9 kg batch of a nickel alloy containing 15.5 % Cr, k-% W, 2 % Mo, 10 % Co, k-% ..Ta, .- 2z $ Ti, h -, 5% Al, 0.05 % Zr, 0.015 % B.,. 0.15 % C, S '© ^ .t. Ni was obtained by melting together a chromium-nickel ', ·,. Cobalt-carbon mixture melted under high vacuum and subsequent addition of tungsten, molybdenum, niobium, aluminum, titanium, boron and zirconium.

Eine Traube von 16 Prüfstäben wurde aus der erschmolzenen Legierung mit Hilfe eines gebräuchlichen A cluster of 16 test bars was made from the molten alloy using a customary

BADORieiNAtBADORieiNAt

009883/0564009883/0564

18082421808242

- 21 - IA-33. tt - 21 - IA-33. dd

unter-under-

tergesteUte Die Stäbe tiaren. jeweils era lang und natten einen; Du-penmessep v@n itg$ iratiare the rods. each long and natten one; Du-penmessep v @ ni t g $ ira

Die Legierung natte einen üHrtungsfatetQP von und einen Sta"bil4tafesfalft<c>P "rom 2,48ν .The alloy had a heat rating QP of and a Sta "bil4tafesfalft <c> P" rom 2,48ν.

Die Prüfstäfee -wies.exi eine Detaimg eine Dauerstanäf estiglseifc wow, kh Ji umfcex* ei.aei? Ielastung iron 6ö kg/nima bei 7600G15 eine Dennung "?sn 11 ^ mit einei* Dauerstanäfestigkeit wn, S^-,3 h untei? einei? Belastung von l%l{:g/min"; bei 982' ß; auf, Der öewients«· ¥ei*lust nach 2k h bei S24QQ geraliB; elgm beschriebenen über^tie Aufnahme van' Senwefel betrug &- rog/cin ■«·The test staff -wies.exi a Detaimg a Dauerstanäf estiglseifc wow, kh Ji elektrcex * ei.aei? I load iron 6ö kg / nim a at 760 0 G 15 a stretching "? Sn 11 ^ with a * permanent stiffness wn, S ^ -, 3 h sub-load of 1% l {: g / min"; at 982 'ß ; on, Der öewients «· ¥ ei * lust after 2k h at S24 Q Q generaliB; elgm described about ^ tie recording van 'Senwefel fraud & - rog / cin ■ «·

Die ?rie bereits besöteieben» piscne tote^suohung: zeigtet äaß diese eimern Altern bei 8990C wäteenÄ 288 Ii frei viai*The? Rie already possessed "piscne tote ^ suohung: shows that these buckets are aging at 899 0 C wäteen" 288 Ii free viai *

Beispiel ;4- ... ';■ - : ■'■" Example; 4 - ... '; ■ - : ■' ■ "

line &,3 Ug dteiFge eine^ ifiekelle^ieinang e 13*5 t Φ?* Ii % :tf,- a Jl iföi If M Qa* a 11» 4 aröi5i S> t*|| # ß* Best Ni wurdeline &, 3 Ug dteiFge ein ^ ifiekelle ^ iinang e 13 * 5 t Φ? * Ii % : tf, - a Jl iföi If M Qa * a 11 »4 a r öi5i S> t * || # ß * Best Ni was

- 22 - lA-33- 22 - lA-33

gusatz; von Wolfram, Molybdän, Aluminium, Titan, Bor und Zirkonium erschmolzen.addition; of tungsten, molybdenum, aluminum, titanium, boron and zirconium melted.

Traube von l6 BrUf stäben wurde aus der erschmolzenen legierung mit Hilfe eines gebräuchlichen Waohsaussphmel zgießverfahrens unter Hoohvakuumbedingungea hergestellt;. Diese Prüfstäbe waren jeweils 7,6 cm lang und hatten einen Durchmesser von Jeweils 6»25 rom«A cluster of 16 BrUf rods was made from the melted alloy with the help of a common Waohsaussphmel casting process under high vacuum conditions a manufactured;. These test bars were each 7.6 cm long and each was a diameter of 6 »25 rome«

Die Regierung hatte einen Häi'tungsfaktor von 66,9 und einen Stabilitätsfalctor van B ,60·The government had a liability factor of 66.9 and a stability factor van B, 60

ßie Br»üf stäbe hatten eine Dehnu% von 2 Ji mit einer Bauerstandfestigteeit von-28t3 h unter einer Belastung von 6Θ kg/mm bei ?6C3rS, eine Dehnung von 2,5 Jf »it? einer Daueretandfestigkeit von 12 h unter einer Belastung von 3417 kg/mm bei einer Tewpe tür von 8710CJ und eine Dehnung von 3,5 ^ mit einer Dauerstandfesi?igke4t von 67 «9 h unter elmar Belastung von-Ik1X kg/mm bei 9820G, Der Qewiehtsverlust betrug n&ah 2fe h bei 926Q0 gemäß dero besehriebenen eueh über die Aufnahme von Schwefel 2QQ mg/am ·The bridge rods had an elongation of 2 Ji with a structural strength of 28 t 3 hours under a load of 6Θ kg / mm at? 6C3rS, an elongation of 2.5 Jf »it? a Daueretandfestigkeit of 12 h under a load of 34 1 7 kg / mm at a door of Tewpe 871 0 CJ and an elongation of 3.5 ^ with a Dauerstandfesi? igke4t of 67 "9 h under Elmar -ik load of 1 kg X / mm at 982 0 G, the loss of weight was n & ah 2 hours at 926 Q 0 according to the described eueh on the uptake of sulfur 2QQ mg / am

Die wie besehrieben vorgemommem© mikroskopieeheThe microscopy marriage as described

daß fiese lifgierung naehthat nasty lifgierung near

.ßAD ORTQfNAL.ßAD ORTQfNAL

« 23 -«23 -

- 23 -■=■■ ;. lA-33- 23 - ■ = ■■;. lA-33

Altern bei 8990C 'während 288 h einen massigen Anteil an "Sigmaphase" enthielt.'Aging at 899 0 C 'during 288 h a moderate proportion of "sigma phase" containing. "

Beispiel 5 ' Example 5 '

Eine 6,9 leg Charge einer Nickellegierung ent-. haltend 16 % Cr, 6 $ W1 2,5 % Mo, 10 % Co, 2 Ji Nb, 2 $ Ti,-*fc,5 $"&, 0,05 ^'"Zr, 0,015 ^ B, 0,15 ^ C, Rest Ni wurde durch Zusammenschmelzen eines Chrom-Nickel Kobalt-Kohlenstoff Gemisches unter Hochvakuumbedingungen und anscnließendes Zusetzen von Wolfram, Molybdän, Niob, Aluminium, Titan, Bor und Zirkonium erschmolzen.A 6.9 leg batch of a nickel alloy was produced. holding 16 % Cr, 6 $ W 1 2.5 % Mo, 10 % Co, 2 Ji Nb, 2 $ Ti, - * fc, 5 $ "&, 0.05 ^ '" Zr, 0.015 ^ B, 0, 15 ^ C, remainder Ni was melted by melting a chromium-nickel cobalt-carbon mixture under high vacuum conditions and then adding tungsten, molybdenum, niobium, aluminum, titanium, boron and zirconium.

• Eine Traube von l6 Prüf stäben vrurde aus der erschmolzenen Legierung mit Hilfe eines gebräuchlichen Wachsausschmelzgießverfahrens unter Hochvakuumbedingungen hergestellt. Diese Prüfstäbe waren jeweils 7,6 era lang und hatten jeweils einen Durchmesser von 6,25 nun. ·.• A cluster of 16 test rods was produced from the molten alloy using a common Manufactured under high vacuum conditions by the lost wax casting process. These test bars were each 7.6 era long and each had a diameter of 6.25 now. ·.

Die Legierung hatte einen Härtungsfaktor von 69,5 und einen Stabilitätsfaktor von 2,62. -The alloy had a hardening factor of 69.5 and a stability factor of 2.62. -

Die Prüfstäbe hatten eine Dehnung von 2,5 % mit einer Dauerstandfestigkeit von 1?,J hunter einerThe test bars had an elongation of 2.5% and a creep resistance of 1 ?, J hunter a

ΟΟ9803£856 4ΟΟ9803 £ 856 4

16082Λ216082Λ2

- Zh - .■ lA-33- Zh -. ■ lA-33

Beanspruchung von 6o kg/mm bei ?6° G» eine Deh" nung von 3 % mit einer Dauerstandfestigkeit vonLoad of 6o kg / mm at ? 6 ° G » an elongation of 3 % with a fatigue strength of

2 18,3 h unter einer Beanspruchung von 31»7 kg/mm. bei einer Temperatur von 871 G und eine Dehnung von 5 % mit einer Dauerstandfestigkeit von 37,6 h unter einer Beanspruchung von 14,1 kg/mm bei 982°G. Der Gewichts verlust betrug nach 2h h bei 9260G gemäß dem Test über die Aufnahme von Schwefel 20 mg/cm .2 18.3 h under a load of 31 »7 kg / mm. at a temperature of 871 G and an elongation of 5 % with a creep strength of 37.6 h under a load of 14.1 kg / mm at 982 ° G. Loss of weight was after 2 h at 926 0 G according to the test on the incorporation of sulfur 20 mg / cm.

Die wie beschrieben durchgeführten mikroskopischen Untersuchungen ergaben, daß diese Legierung nach einem Altern bei 8990C während 288 h einen massigen Anteil an "Sigmaphase" enthielt.The as described carried out microscopic studies revealed that this alloy after aging at 899 0 C for 288 h a moderate proportion of "sigma phase" contained.

Ein Vergleich der Beispiele 1, 2 und 3 (erf induiigsgemässe Legierungen) mit den Beispielen h und 5-(Vergleichslegierungen mit z.B. zn niedrigem Chromgehalt und zu hohem Wolframgehalt oder zu hohem Wolframgehalt) zeigt wie wichtig es ist, die LegierungsJaestandteile genau aufeinander abzustimmen, um die gewünschte Stabilität gegenüber der Aufnahme, von Schwefel als auch die gewünschte Stabilität zu erzielen.A comparison of Examples 1, 2 and 3 (according to the invention) with Examples h and 5- (comparative alloys with e.g. to achieve the desired stability against the uptake of sulfur as well as the desired stability.

BAD0RI6INALBAD0RI6INAL

PatentansprücheClaims

00 98&3-/0500 98 & 3- / 05

Claims (5)

P a t e η b a η s ρ r ü c h eP a t e η b a η s ρ r ü c h e 1. Hoclwarmfeste Nickellegierung, enthaltend Chrom, Wolfram, Kobalt, Molybdän, Niob und/oder Tantal, Titan, Aluminium, Zirkonium, Bor und Kohlenstoff, Rest Nickel und Verunreinigungen, g e k e η η ζ e i c h η e t durch einen Gehalt an 50"- 75 % Ni, I^ - 18 % Cr,Λ 2 - k,5 % W, 5 - 20 % Co, 0,5 - 3 % Mo, 0,5 r 2,5% Nb, 1 - 4 % Ta,' wobei Ta + 2 Nb "K 5 %, sowie 1-3 '%. Ti, 2,5 - '1V115 % Al, 0,01 - 0,2 % Zr, 0,005 - 0,05 % B und 0,03 - 0,2 % C, wobei die Anteile der Legierungsbestandteile der Gleichung des Härtungsfaktors lx$ Cr + 1, Ix^ W + 113y$ Mo + 3, kxfo -Nb + l,7xj£ Ta + 4,3x^ Ti + 6x^ Al = 55 bis 61 und der Gl,eichung des Stabilitätsfaktors1. Heat-resistant nickel alloy, containing chromium, tungsten, cobalt, molybdenum, niobium and / or tantalum, titanium, aluminum, zirconium, boron and carbon, the remainder nickel and impurities, geke η η ζ calibrated by a content of 50 "- 75 % Ni, I ^ - 18 % Cr, Λ 2 - k, 5% W, 5 - 20 % Co, 0.5 - 3 % Mo, 0.5 r 2.5 % Nb, 1 - 4 % Ta, ' where Ta + 2 Nb "K 5%, and 1-3 '%. Ti, 2.5 - ' 1 V 1 15% Al, 0.01 - 0.2 % Zr, 0.005 - 0.05 % B and 0.03 - 0.2 % C, the proportions of the alloy constituents of the equation of Hardening factor lx $ Cr + 1, Ix ^ W + 1 13y $ Mo + 3, kxfo -Nb + l, 7xj £ Ta + 4,3x ^ Ti + 6x ^ Al = 55 to 61 and the equation of the stability factor 0,66 Ni Matrix + 1,70 Co Matrix + kt66 Cr Matrix + 5,6 (W Matrix + Mo Matrix) = 2,50 oder weniger entsprechen. , >0.66 Ni matrix + 1.70 Co matrix + k t 66 Cr matrix + 5.6 (W matrix + Mo matrix) = 2.50 or less. ,> 2. Nickellegierung: nach Anspruch 1, g e k e η η ζ e i c h η e t , durch einen Gehalt an 55 - 69 fo Ni, 15 - 16,-5 %..Cr-,- 3 - ^ ^ W, 8 - 12 % Co, 0,5 - 3 ^ Mo, 1 - 2 ^ Nb und/oder 2 - ^ ^ Ta, 1,5 - 2,5 % Ti, 3,5 - ιϊ,?5 % Al, 0,03 - 0,1 ^ Zr, 0,01 - 0,03 % B und-0,1 - 0,17 % C.2. Nickel alloy: according to claim 1, geke η η ζ eich η et, by a content of 55 - 69 fo Ni, 15 - 16, -5 % ..Cr -, - 3 - ^ ^ W, 8 - 12 % Co , 0.5 - 3 ^ Mo, 1 - 2 ^ Nb and / or 2 - ^ ^ Ta, 1.5 - 2.5 % Ti, 3.5 - ι ϊ,? 5% Al, 0.03 - 0 , 1 ^ Zr, 0.01-0.03 % B and -0.1-0.17 % C. BADBATH 009883/0564009883/0564 • 16082<t2• 16082 <t2 3. Nickellegierung nach Anspruch 1 oder 2, g e ~ kennzeichnet durch einen Härtungsfaktor von 58 Mr Sk. 3. Nickel alloy according to claim 1 or 2, ge ~ characterized by a hardening factor of 58 Mr Sk. k. Nickellegierung nach Anspruch 1 bis 3» gekennzeichnet durch einen Stabilitatsfaktor von 2,1 bis 2,45. k. Nickel alloy according to claims 1 to 3 »characterized by a stability factor of 2.1 to 2.45. 5. Nickellegierung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Gewichtsverhaitnis von Wolfram zu Molybdän im Bereich von 1,5 : 1 bis 3 : 1·'5. Nickel alloy according to claim 1 to 4, characterized by a weight ratio from tungsten to molybdenum in the range from 1.5: 1 to 3: 1 ' 009883/0564009883/0564
DE19671608242 1966-08-30 1967-08-28 High temperature nickel alloys Pending DE1608242A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US57597566A 1966-08-30 1966-08-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1608242A1 true DE1608242A1 (en) 1971-01-14

Family

ID=24302457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19671608242 Pending DE1608242A1 (en) 1966-08-30 1967-08-28 High temperature nickel alloys

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3561955A (en)
BE (1) BE702326A (en)
DE (1) DE1608242A1 (en)
FR (1) FR1552873A (en)
GB (1) GB1193444A (en)
SE (1) SE338673B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1666618B2 (en) 2000-10-04 2015-06-03 General Electric Company Ni based superalloy and its use as gas turbine disks, shafts and impellers

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3902862A (en) * 1972-09-11 1975-09-02 Crucible Inc Nickel-base superalloy articles and method for producing the same
JPS61119640A (en) * 1984-11-16 1986-06-06 Honda Motor Co Ltd Alloy for exhaust valve
US4629521A (en) * 1984-12-10 1986-12-16 Special Metals Corporation Nickel base alloy
US5130086A (en) * 1987-07-31 1992-07-14 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloys
US5130088A (en) * 1987-10-02 1992-07-14 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloys
US5156808A (en) * 1988-09-26 1992-10-20 General Electric Company Fatigue crack-resistant nickel base superalloy composition
US5124123A (en) * 1988-09-26 1992-06-23 General Electric Company Fatigue crack resistant astroloy type nickel base superalloys and product formed
US5130089A (en) * 1988-12-29 1992-07-14 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloy
US4983233A (en) * 1989-01-03 1991-01-08 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloys and product formed
US20050069450A1 (en) * 2003-09-30 2005-03-31 Liang Jiang Nickel-containing alloys, method of manufacture thereof and articles derived thereform
US20100135847A1 (en) * 2003-09-30 2010-06-03 General Electric Company Nickel-containing alloys, method of manufacture thereof and articles derived therefrom
US20070095441A1 (en) * 2005-11-01 2007-05-03 General Electric Company Nickel-base alloy, articles formed therefrom, and process therefor
US20110062220A1 (en) * 2009-09-15 2011-03-17 General Electric Company Superalloy composition and method of forming a turbine engine component

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1666618B2 (en) 2000-10-04 2015-06-03 General Electric Company Ni based superalloy and its use as gas turbine disks, shafts and impellers

Also Published As

Publication number Publication date
BE702326A (en) 1968-01-15
SE338673B (en) 1971-09-13
GB1193444A (en) 1970-06-03
FR1552873A (en) 1969-01-10
US3561955A (en) 1971-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1952877C3 (en) Process for the production of GuO parts from a cast nickel alloy
DE3686525T2 (en) HIGH-STRENGTH SINGLE CRYSTAL SUPER ALLOY COMPOSITIONS.
DE69208538T2 (en) Heat-resistant alloy based on nickel
DE3445996C2 (en) Single-crystal cast piece made of a nickel-based alloy and process for its production
DE3016027C2 (en)
DE2445462C3 (en) Use of a nickel alloy
DE1608242A1 (en) High temperature nickel alloys
DE2244311C2 (en) Use of high temperature resistant nickel alloys
DE69215404T2 (en) Microalloyed nial intermetallic compounds with improved ductility
DE60303971T2 (en) High strength nickel base superalloy and gas turbine blades
DE3023576A1 (en) HEAT-TREATED SINGLE-CRYSTAL SUPER ALLOY ITEM AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
DE60211297T2 (en) High strength hot corrosion and oxidation resistant, directionally solidified nickel base superalloy and articles
DE3000913A1 (en) NICKEL-BASED HARD ALLOY
DE3917793A1 (en) CHROME AND NIOBE MODIFIED TITANIUM ALUMINUM ALLOYS AND COMPONENTS THEREOF
DE3921626A1 (en) ERMUEDUNGSBRUCH-RESISTANT NICKEL BASE SUPER ALLOY AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE2456857C3 (en) Use of a nickel-based alloy for uncoated components in the hot gas part of turbines
DE602004008134T2 (en) Dispersion-cured precipitation-hardenable nickel-iron-chromium alloy and associated method
DE3020844C2 (en) Use of high-temperature, corrosion-resistant, austenitic iron-nickel-chromium alloys with high long-term stability
WO2022167363A1 (en) Alloy, in particular for additive manufacturing, powder, method and product
DE2940970C2 (en)
DE2531460C2 (en) Cast body made from a nickel superalloy
DE3016028A1 (en) OBJECT OF A SUPER ALLOY ON NICKEL BASE AND ALLOY THEREFOR
DE2908151A1 (en) ALLOY CONTAINING PLATING GROUP METALS
DE3503110A1 (en) HIGH-STRENGTH, CORROSION-RESISTANT SINGLE-CRYSTAL SUPER ALLOY OBJECT WITH A CONTENT OF TANTALCARBI D, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND ITS BASIC COMPOSITION
DE69205092T2 (en) Cast alloy based on nickel.