RU2237093C1 - INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME - Google Patents
INTERMETALLIC Ni3Al -BASED ALLOY AND PRODUCT MADE FROM THE SAME Download PDFInfo
- 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
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 229910001005 Ni3Al Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 abstract 2
- 229920003266 Leaf® Polymers 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
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.
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
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)
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)
| 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)
| 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 |
-
2003
- 2003-07-24 RU RU2003123028/02A patent/RU2237093C1/en active
Patent Citations (4)
| 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)
| 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 |