[go: up one dir, main page]

RU2237093C1 - INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME - Google Patents

INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME Download PDF

Info

Publication number
RU2237093C1
RU2237093C1 RU2003123028/02A RU2003123028A RU2237093C1 RU 2237093 C1 RU2237093 C1 RU 2237093C1 RU 2003123028/02 A RU2003123028/02 A RU 2003123028/02A RU 2003123028 A RU2003123028 A RU 2003123028A RU 2237093 C1 RU2237093 C1 RU 2237093C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
intermetallic
casting
room temperature
fire
Prior art date
Application number
RU2003123028/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003123028A (en
Inventor
Е.Н. Каблов (RU)
Е.Н. Каблов
О.А. Базылева (RU)
О.А. Базылева
Ю.А. Бондаренко (RU)
Ю.А. Бондаренко
В.П. Бунтушкин (RU)
В.П. Бунтушкин
Л.А. Сомова (RU)
Л.А. Сомова
В.А. Сурова (RU)
В.А. Сурова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов"
Priority to RU2003123028/02A priority Critical patent/RU2237093C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237093C1 publication Critical patent/RU2237093C1/en
Publication of RU2003123028A publication Critical patent/RU2003123028A/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular casting fire-resistant alloys.
SUBSTANCE: invention relates to casting fire-resistant intermetallic Ni3Al-based alloy and products, manufactured by precision casting (e.g. moving blades, nozzle blades, combustion chamber constructional elements, leafs and other parts of gas-turbine engines) used in aerotechnics, automobile industry, shipbuilding, as well as to product therefrom. Claimed alloy contains (mass.%) aluminum 8.5-9.5; chromium 4.8-5.5; molybdenum 2.5-3.5; tungsten 2.6-3.2; titanium 1.0-1.6; carbon 0.001-0.005; additionally rhenium 1.5-3.5 and lanthanum 0.0015-0.015; and balance: nickel and inevitable impurities. Products made from disclosed alloy exhibit improved margin of safety and endurance due to increased short-time strength at room temperature, fire-resistance at 11000C (based on100 h-testing), heat resistance at 12500C and fatigue strength at room temperature.
EFFECT: improved casting allow and product made from the same.
2 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным жаропрочным сплавам на основе интерметаллида Ni3Аl и изделиям, получаемым методом точного литья, таким как, например, рабочие и сопловые лопатки, элементы камер сгорания, створки и другие детали ГТД, используемым в авиационной технике, автомобильной промышленности, судостроении.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to heat-resistant foundry alloys based on intermetallic Ni 3 Al and products obtained by precision casting, such as, for example, working and nozzle blades, elements of combustion chambers, sashes and other parts of gas turbine engines used in aircraft , automotive industry, shipbuilding.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Al состава, мас.%:Known alloy based on intermetallic Ni 3 Al composition, wt.%:

Аl 8,0-9,5Al 8.0-9.5

Fe 4,0-6,0Fe 4.0-6.0

Мо 0,5-1,5Mo 0.5-1.5

Hf 0,5-1,0Hf 0.5-1.0

Со 4,0-5,0From 4.0-5.0

В 0,02 - 0,04B 0.02 - 0.04

С 0,03-0,06C 0.03-0.06

Ni ОстальноеNi Else

Патент США №5108700U.S. Patent No. 5108700

Недостатком этого сплава является неудовлетворительная прочность при температурах 1100 и 1200°С и низкая пластичность при комнатной температуре.The disadvantage of this alloy is unsatisfactory strength at temperatures of 1100 and 1200 ° C and low ductility at room temperature.

Изделия из этого сплава используются, например, для газоперекачивающих установок при температурах эксплуатации до 900°С.Products from this alloy are used, for example, for gas pumping installations at operating temperatures up to 900 ° C.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni3Al, имеющий состав, мас.%:Known alloy based on intermetallic Ni 3 Al, having a composition, wt.%:

Аl 8,0-9,0Al 8.0-9.0

Cr 5,0-6,8Cr 5.0-6.8

Мо 3,0-4,3Mo 3.0-4.3

W 2,7-4,0W 2.7-4.0

Тi 1,3-2,2Ti 1.3-2.2

С 0,13-0,18S 0.13-0.18

Sn 0,03-0,08Sn 0.03-0.08

Ni ОстальноеNi Else

Патент РФ №2088686RF patent No. 2088686

Недостатком этого сплава является неудовлетворительная жаропрочность в интервале температур 900-1100°С на базах испытания 100 и 500 часов и недостаточно высокая жаростойкость при температуре 1200°С.The disadvantage of this alloy is unsatisfactory heat resistance in the temperature range 900-1100 ° C at the test bases of 100 and 500 hours and insufficiently high heat resistance at a temperature of 1200 ° C.

Недостатком изделий, например штампов для изотермической штамповки, является недостаточный уровень рабочих температур и малый срок службы.The disadvantage of products, such as dies for isothermal stamping, is the insufficient level of operating temperatures and short service life.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе интерметаллида Ni3Al, имеющий состав, мас.%:The closest analogue, taken as a prototype, is an alloy based on intermetallic Ni 3 Al, having a composition, wt.%:

Аl 7,8-9,0Al 7.8-9.0

Cr 5,0-6,5Cr 5.0-6.5

Мо 3,0-4,0Mo 3.0-4.0

W 2,7-4,0W 2.7-4.0

Ti 0,8-1,2Ti 0.8-1.2

С 0,001-0,005C 0.001-0.005

Sn 0,03-0,05Sn 0.03-0.05

Zr 0,05-0,5Zr 0.05-0.5

Ni ОстальноеNi Else

Патент РФ №2198233RF patent No. 2198233

Недостатком этого сплава является неудовлетворительная кратковременная прочность при комнатной температуре, недостаточная жаропрочность при температуре 1100°С на базе испытания 100 часов, недостаточные жаростойкость при температуре 1250°С и предел выносливости при комнатной температуре.The disadvantage of this alloy is unsatisfactory short-term strength at room temperature, insufficient heat resistance at a temperature of 1100 ° C based on a test of 100 hours, insufficient heat resistance at a temperature of 1250 ° C and endurance limit at room temperature.

Сплав может быть использован как для несиловых конструкций, например сопловых лопаток, створок регулируемого сопла, так и для силовых рабочих лопаток ГТД. Изделия из этого сплава имеют ограниченный ресурс работы.The alloy can be used both for non-force structures, for example nozzle blades, valves of an adjustable nozzle, and for power rotor blades of a gas turbine engine. Products from this alloy have a limited service life.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава на основе интерметаллида Ni3Аl и изделия из этого сплава, обладающего повышенными кратковременной прочностью при комнатной температуре, жаропрочностью при температуре 1100°С на базе испытания 100 часов, жаростойкостью при температуре 1250°С и пределом выносливости при комнатной температуре.The technical task of the invention is the creation of an alloy based on intermetallic Ni 3 Al and products from this alloy with increased short-term strength at room temperature, heat resistance at a temperature of 1100 ° C based on a test of 100 hours, heat resistance at a temperature of 1250 ° C and endurance at room temperature temperature.

Для достижения поставленной технической задачи предлагается сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, который дополнительно содержит рений и лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve the technical task, an alloy based on intermetallic Ni 3 Al is proposed, containing aluminum, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, carbon, which additionally contains rhenium and lanthanum, in the following ratio, wt.%:

Аl 8,5-9,5Al 8.5-9.5

Cr 4,8-5,5Cr 4.8-5.5

Мо 2,5-3,5Mo 2.5-3.5

W 2,6-3,2W 2.6-3.2

Ti 1,0-1,6Ti 1.0-1.6

С 0,001-0,005C 0.001-0.005

Re 1,0-3,5Re 1.0-3.5

La 0,0015-0,015La 0.0015-0.015

Ni ОстальноеNi Else

и изделие, выполненное из него.and an article made from it.

Предлагаемый сплав найдет применение как для несиловых конструкций: сопловых лопаток, деталей камер сгорания, так и для силовых: рабочих лопаток ГТД.The proposed alloy will find application both for non-force structures: nozzle vanes, parts of combustion chambers, and for power: turbine engine blades.

Авторами было установлено, что при заявленных соотношениях компонентов в предлагаемом сплаве на основе Ni3А1 введение рения, который повышает температуры солидуса (Тs) и ликвидуса (ТL), растворяется в γ-твердом растворе (раствор на основе никеля), упрочняя его, и лантана, образующего интерметаллид Ni3Аl(Lа), располагающийся по фазовым границам, обеспечивается наибольший эффект повышения кратковременной прочности сплава на основе интерметаллида NiaAl при комнатной температуре, жаропрочности при температуре 1100°С на базе испытания 100 часов и жаростойкости при температуре 1250°С и предела выносливости при комнатной температуре на монокристаллических образцах.The authors found that, with the stated ratios of the components in the proposed alloy based on Ni 3 A1, the introduction of rhenium, which increases the temperatures of solidus (T s ) and liquidus (T L ), dissolves in a γ-solid solution (solution based on nickel), strengthening it and lanthanum, which forms the Ni 3 Al (La) intermetallic compound located at the phase boundaries, provides the greatest effect of increasing the short-term strength of the alloy based on the NiaAl intermetallic compound at room temperature, heat resistance at a temperature of 1100 ° С based on a test of 100 hours and growth resistance at a temperature of 1250 ° C and fatigue limit at room temperature on single-crystal samples.

Примеры осуществления.Examples of implementation.

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 ⌀ 60 мм отбирали стружку на химический анализ. Химический состав предлагаемого сплава и сплава прототипа приведены в таблице 1.The charge stock from the proposed alloy of various compositions and the prototype alloy was smelted from pure charge materials in a vacuum induction furnace with a crucible from the main lining. After casting the alloys in a mold ⌀ 60 mm, chips were taken for chemical analysis. The chemical composition of the proposed alloy and the alloy of the prototype are shown in table 1.

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 получили образцы ⌀ 16 мм и длиной 150 мм.Before subsequent operations, the billet was machined along the surface to a depth of 1-2 mm to remove the layer in contact with cast iron, then cut into measured billets weighing 2 kg for subsequent remelting. After remelting, samples ⌀ 16 mm and a length of 150 mm were obtained.

Механически обработанные образцы и детали термообрабатывали на воздухе по следующему режиму: отжиг при температуре 1150±10°С в течение 1 ч, охлаждение на воздухе.Machined samples and parts were heat treated in air according to the following regime: annealing at a temperature of 1150 ± 10 ° С for 1 h, cooling in air.

Свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа, приведенные в таблице 2, определяли на стандартных образцах при соотношении 1/d=5.The properties of the proposed alloy and the prototype alloy are shown in table 2, was determined on standard samples at a ratio of 1 / d = 5.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Из таблицы 2 видно, что свойства предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Аl выше, чем свойства известного сплава-прототипа:From table 2 it is seen that the properties of the proposed alloy based on intermetallic Ni 3 Al higher than the properties of the known alloy of the prototype:

кратковременная прочность при комнатной температуре (σ 20 в ) - на 15,7-19,8%, жаропрочность при температуре 1100°С на базе испытания 100 часов (σ 1100 100 ) - на 23,8-33,3%, жаростойкость при температуре 1250°С (по привесу при окислении за 100 часов) - на 16-28%, предел выносливости при комнатной температуре (σ 20 -1 ) на базе 2×107- на 54,2-58,3%.short-term strength at room temperature (σ 20 in ) - by 15.7-19.8%, heat resistance at a temperature of 1100 ° С based on a test of 100 hours (σ 1100 100 ) - by 23.8-33.3%, heat resistance at a temperature of 1250 ° С (by weight gain during oxidation in 100 hours) - by 16-28%, the endurance limit at room temperature (σ 20 -1 ) on the basis of 2 × 10 7 - by 54.2-58.3%.

Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni3Аl повышает надежность изделий, например рабочих и сопловых лопаток, элементов камер сгорания, створок регулируемого сопла и других деталей ГТД, используемых в авиационной технике, а также в транспортном машиностроении, и увеличивает ресурс их работы.The use of the proposed alloy based on intermetallic Ni 3 Al increases the reliability of products, for example, working and nozzle blades, elements of combustion chambers, shutters of an adjustable nozzle and other parts of gas turbine engines used in aircraft, as well as in transport engineering, and increases the resource of their work.

Claims (2)

1. Сплав на основе интерметаллида Ni3Al, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит рений и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. An alloy based on intermetallic Ni 3 Al containing aluminum, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, carbon, characterized in that it additionally contains rhenium and lanthanum in the following ratio, wt.%: Аl 8,5-9,5Al 8.5-9.5 Cr 4,8-5,5Cr 4.8-5.5 Мо 2,5-3,5Mo 2.5-3.5 W 2,6-3,2W 2.6-3.2 Ti 1,0 -1,6Ti 1.0 -1.6 С 0,001-0,005C 0.001-0.005 Re 1,0-3,5Re 1.0-3.5 La 0,0015-0,015La 0.0015-0.015 Ni ОстальноеNi Else 2. Изделие из сплава на основе интерметаллида Ni3Аl, отличающееся тем, что выполнено из сплава по п.1.2. An alloy product based on intermetallic Ni 3 Al, characterized in that it is made of an alloy according to claim 1.
RU2003123028/02A 2003-07-24 2003-07-24 INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME RU2237093C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003123028/02A RU2237093C1 (en) 2003-07-24 2003-07-24 INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003123028/02A RU2237093C1 (en) 2003-07-24 2003-07-24 INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2237093C1 true RU2237093C1 (en) 2004-09-27
RU2003123028A RU2003123028A (en) 2005-01-20

Family

ID=33434082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003123028/02A RU2237093C1 (en) 2003-07-24 2003-07-24 INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237093C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2308499C1 (en) * 2006-05-17 2007-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") ALLOY BASED ON INTERMETALLIC COMPOUND Ni3Al AND PRODUCT MANUFACTURED FROM THE SAME
RU2353692C1 (en) * 2007-11-16 2009-04-27 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (РАН) (Государственное учреждение) CASTABLE ALLOY ON BASIS OF INTERMETALLIDE Ni3Al AND PRODUCT IMPLEMENTED OF IT
RU2434067C1 (en) * 2010-07-01 2011-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) ALLOY ON BASE OF INTER-METALLIDE Ni3Al

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2194549B (en) * 1986-09-01 1990-11-21 Us Energy High temperature fabricable nickel-iron aluminides
US5006308A (en) * 1989-06-09 1991-04-09 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Nickel aluminide alloy for high temperature structural use
RU2088686C1 (en) * 1995-10-25 1997-08-27 Акционерное общество открытого типа "Ступинский металлургический комбинат" INTERMETALLIDE-BASED ALLOY WITH Ni3Al COMPOSITION
JP2001220635A (en) * 2000-02-08 2001-08-14 Kubota Corp Nickel aluminide super heat resistant alloy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2194549B (en) * 1986-09-01 1990-11-21 Us Energy High temperature fabricable nickel-iron aluminides
US5006308A (en) * 1989-06-09 1991-04-09 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Nickel aluminide alloy for high temperature structural use
RU2088686C1 (en) * 1995-10-25 1997-08-27 Акционерное общество открытого типа "Ступинский металлургический комбинат" INTERMETALLIDE-BASED ALLOY WITH Ni3Al COMPOSITION
JP2001220635A (en) * 2000-02-08 2001-08-14 Kubota Corp Nickel aluminide super heat resistant alloy

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2308499C1 (en) * 2006-05-17 2007-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") ALLOY BASED ON INTERMETALLIC COMPOUND Ni3Al AND PRODUCT MANUFACTURED FROM THE SAME
RU2353692C1 (en) * 2007-11-16 2009-04-27 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (РАН) (Государственное учреждение) CASTABLE ALLOY ON BASIS OF INTERMETALLIDE Ni3Al AND PRODUCT IMPLEMENTED OF IT
RU2434067C1 (en) * 2010-07-01 2011-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) ALLOY ON BASE OF INTER-METALLIDE Ni3Al

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003123028A (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0184136B1 (en) Fatigue-resistant nickel-base superalloys
US10870908B2 (en) Hardening nickel-chromium-iron-titanium-aluminium alloy with good wear resistance, creep strength, corrosion resistance and processability
US4740354A (en) Nickel-base alloys for high-temperature forging dies usable in atmosphere
US5932033A (en) Silicide composite with niobium-based metallic phase and silicon-modified laves-type phase
RU2221890C1 (en) ALLOY ON BASE OF INTER-METALLIC COMPOUND Ni3Al AND ARTICLE MADE FROM THIS ALLOY
RU2237093C1 (en) INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME
CA1202505A (en) Nickel-chromium-cobalt base alloys and castings thereof
RU2398906C1 (en) ALLOY ON BASE OF INTER-METALLIDE Ni3Al
JPH06287667A (en) Heat resistant cast co-base alloy
RU2256716C1 (en) ALLOY BASED ON INTERMETALLIDE Ni3Al AND ARTICLE MADE OF THEREOF
RU2160789C2 (en) Nickel-based superalloy
RU2245387C1 (en) INTERMETALLIC Ni3Al-BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME
RU2434068C1 (en) ALLOY ON BASE OF INTER-METALLIDE Ni3Al
RU2280091C1 (en) Nickel-base heat-resistant deformable alloy and article made of this alloy
JPH07300643A (en) Heat resistant cast Co base alloy
RU2434067C1 (en) ALLOY ON BASE OF INTER-METALLIDE Ni3Al
RU2349663C1 (en) ALLOY ON BASIS OF INTERMETALLIC COMPOUND Ni3Al AND PRODUCT, MADE OF IT
CA1253363A (en) Fatigue-resistant nickel-base superalloys
RU2308499C1 (en) ALLOY BASED ON INTERMETALLIC COMPOUND Ni3Al AND PRODUCT MANUFACTURED FROM THE SAME
RU2348726C1 (en) Heat-resistant powder alloy on basis of nickel
RU2256714C1 (en) HEAT-RESISTANT ALLOY BASED ON INTERMETALLIDE Ni3Al AND ARTICLE MADE OF THEREOF
RU2230812C1 (en) ALLOY BASED ON INTERMETALLIDE Ni3Al AND AN ITEM MADE OUT OF IT
RU2794496C1 (en) Heat-resistant nickel-based casting alloy and a product made from it
RU2256717C1 (en) High-temperature nickel-based weldable alloy and article made from this alloy
RU2737835C1 (en) Nickel-based heat-resistant wrought alloy and article made from it