CS207730B2 - Alloy on the base of nicle and chrome - Google Patents

Description

- -Λ CISKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA (19) POPIS VYNALEZU K PATENTU 207730 (11) (B2) lánů (22) Přihlášeno 02 03 79 (21) (PV 1429-79) (32) (31) (33) Právo přednosti od 03 03 78(8532/78), od 17 03 78 (10678/78),od 018 05 78 (18232/78),od 31 06 78 (25563/78) aod 18 08 78 (331806/78) Velká Británie (40) Zveřejněno 30 05 80 (51) Int. Cl.3 C 22 C 19/05 ORAB PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (45) Vydáno 15 03 84 (72)

Autor vynálezu PRATT ALLIN SIDNEY, WALLINGFORD a COUPLAND DUNCAN ROY,MAIDENHEAD (Velká Británie) (73)

Majitel patentu JOHNSON, MATTHEY & CO., LIMITED, LONDÝN a JAMES EDWARDRESTALL, FRIMLEY (Velká Británie) {54} Slitina na bázi niklu a chrómu 1

Vynález se týká slitin, obsahujících kovplatinové skupiny. Zejména se vynález týkáslitin na bázi niklu a chrómu se základnístrukturou gama, obsahujících kov platinovéskupiny. V britském patentním spisu č. 1520 630téhož přihlašovatele jsou popsány určité sli-tiny na bázi niklu a kobaltu, obsahující kovplatinové skupiny a sestávající v hmotnostníkoncentraci v podstatě ze 40 až 78 % nik-lu a/nebo kobaltu, stopy až 25 % chrómu,stopy až 15 % kovu platinové skupiny astopy až 13 % hliníku a/nebo titanu. Tako-vé slitiny vykazují značnou odolnost protivysoké teplotě, zejména z hlediska své pev-nosti a odolnosti proti tečení a jsou výji-mečně vhodné pro takové účely, jako je vý-roba dílů pro užití ve sklářském průmyslua v tom odvětví průmyslu leteckých motorů,týkajících se tryskových motorů a plynovýchturbin.

Existuje domněnka, že metalurgická struk-tura slitin podle uvedeného britského pa-tentního spisu č. 1 520 630 obsahuje základ-ní hmotu gama fáze niklu a chrómu, obsahu-jící v hmotnostní koncentraci malé množstvípřítomného kovu platinové skupiny společněs až 65 % primární fáze gama, která obsa-huje v podstatě aluminid niklu (N13AI), sub-stituovaný kovem platinové skupiny, chro- 2 mem a jinými legovacími přísadami. Většinařekněme pravděpodobně více než 90 % ko-vu platinové skupiny je přítomna v primár-ní fázi gama a předpokládá se, že je převáž-ně nahrazována hliníkovou složkou uvede-né fáze. Ačkoli N13AI nemá sám užitečné fyzikálnívlastnosti pro náročné aplikace, které bylypopsány v předcházejícím textu, obecně sepředpokládá, že je to právě přítomnost N13AI,to jest primární fáze gama, zejména takovéfáze, která obsahuje rovněž kov platinovéskupiny ve spojení s jednou nebo dalšímijinými fázemi, která přispívá k uvedené 0-dolnosti proti vysokým teplotám. Rovněž jeznámo, že slitiny, obsahující základní hmo-tu primární fáze gama, vykazují zvýšenouodolnost proti vysokým teplotám ve srovná-ní se slitinami, obsahujícími základní hmo-tu gama, promíchanou se sraženinou primár-ní fáze gama, avšak doposud měly takovéslitiny tendenci vykazovat relativně malouodolnost proti korozi, zejména při zvýšenýchteplotách. Proto je předmětem předkládané-ho vynálezu navrhnout novou slitinu, od-straňující tyto nedostatky. Úkol je vyřešen slitinou na bázi niklu a chrómu podle vynálezu, jehož podstata spo- čívá v tom, že nehledě k nečistotám sestává slitina z hliníku v hmotnostním množství 4 207730 3 4 207730 až 13,5 %, chrómu v hmotnostním množstvístopy až 6 %, jednoho nebo více kovů pla-tinové skupiny v množství stopy až 20 %celkové hmotnosti, a zbytkem niklu.

Pojem „kovy platinové skupiny” značí pla-tinu, rhodium, iridium, ruthenium, palladiuma osmium. Z těchto kovů je obzvláště dává-na přednost užití jednoho nebo několika ko-vů ze skupiny, tvořené platinou, rhodiem arutheniem.

Podle dalšího znaku vynálezu obsahujenavrhovaná slitina rovněž hafnium v hmot-nostním množství stopy až 5 % a/nebo ti-tan v hmotnostním množství stopy až 6 %a/nebo tantal v hmotnostním množství sto-py až 12 %.

Podle dalšího znaku vynálezu obsahujeslitina dále stopy až uvedené hmotnostnímnožství % jednoho nebo několika následu- jících kovů: niob Θ % uhlík 0,15 % bór 0,1 % kobalt 10 % molybden 14 % wolfram 14 % zirkon 1,75 % skandium, yttrium nebo jejich kysličníky a/nebo kovy vzácných zemin nebo kysličníky 3 % křemík 0,25 % hořčík 1 % železo 10 % mangan 0,25 % vanad 2 % je samozřejmé, že přídavně ke kysliční-kům skandia, yttria a vzácných zemin, uve-dených výše mohou slitiny podle vynálezudále obsahovat jiné přísady, například Zr,alespoň částečně ve formě jejich kysličníků.Uvedené kysličníky mohou být buď přidá-vány jako takové k ostatním legovacím pří-sadám nebo mohou být tvořeny in šitu zapodmínek vzniku slitiny.

Jedná výhodná slitina podle vynálezu mánásledující hmotnostní složení v procentech:AI 7,3; Ti 0,8; Co 6,5; Nb 0,99; Mo 1,0; Ta10,5; Cr 2; W 2; C 0,5; B 0,01; Zr 0,07; Pt 7,5a zbytek nikl.

Slitiny podle vynálezu jsou tvořeny zá-kladní hmotou dendritické primární fáze ga-ma, vyplněnou indentriticky fází gama a/ne-bo beta, alfa, boridy, karbidy atd., přičemžpřesná struktura je závislá na hmotnostnímobsahu hliníku. Předpokládá se, že se kovplatinové skupiny vyskytuje alespoň v pri-mární fázi gama a ve fázích beta NiAl. Sli-tiny mohou být vyráběny běžným tavením vevakuu a licím postupy, nebo například me-chanickým sléváním. Výhodný způsob spo-čívá v jednosměrném tuhnutí, které zvyšu-je mechanickou pevnost ve směru tuhnutí.

Bylo zjištěno, že slitiny podle vynálezuvykazují teplotní odolnost až do 1100 °C zhlediska pevnosti a odolnosti proti oxidaci,která je lepší než u většiny běžných vysocelegovaných slitin na bázi niklu a přibližněporovnatelná se slitinami v rámci součas-ného stavu techniky, obsahujícími základníhmotu primární fáze gama. Slitiny podle vy-nálezu vykazují rovněž zvýšenou odolnostproti korozi za horka ve srovnání s většinouběžných vysoce legovaných slitin podle sou-časného stavu techniky a rovněž se slitina-mi podle současného stavu techniky, obsahu-jícími základní hmotu primární fáze gama. Následující tabulka 1 uvádí příklady sli-tin podle vynálezu společně s různými sli-tinami podle současného stavu techniky. U-váděná složení spočívají na množství přidá-vaných hmotnostních procent a je zřejmé,že rozbor kterékoli dané slitiny by poskyto-val složení, okrajově odlišná od složení u-váděných.

Na přiložených výkresech jsou znázorněnyvýsledky testů prováděných s některými sli-tinami, kde obr. 1 znázorňuje srovnání sli-tin G, R, a A, B uvedených v tabulce 1, obr.2 znázorňuje srovnání slitin H a S uvede-ných v téže tabulce, obr. 3 znázorňuje srov-nání slitin J a W, obr. 4 pak srovnání slitinL a X a obr. 5 srovnání slitin N a Y, přičemžvšechny tyto testy byly prováděny při teplo-tě 900 °C, obr. 6 znázorňu je výsledky testůodolnosti proti sulfinaci, prováděné při tep-lotě 925 °C pro slitiny GP5 a GP4 a obr. 7znázorňuje výsledky testů odolnosti proticyklické oxidaci na dvou slitinách podle vy-nálezu.

rH O 207730 to

rH ca

H

CM

O o" ώ o í P-i

N

CM

O o" ώ LO to’φ corH i—Io" θ" ó ó

CO p-f

N

rH ώ to o_

O

HrH t*“f Ή £ ίο

CD

IO o LO f>-

O CO rH γΗ'Ο'ΟΟCM" rT "sP" •’φ" CM r-T P-l

N

CM

Of

CQ co

I tó

ISJ

CM

O o co,-o

LO o

I í-i

N

CM

<O i m 00 θ'

I

O co

I i P-j

N to o

CD CO IO CM tO CO" cm" cm" cm" Τ-Γ

CO CM CO co co o co cm^ CO'to o o tqOco" co" co" to" co" cm" o" t>" co" to" o"

Hmotnostní složení slitiny (% ) P-i o 4-> P-Í ca a

CO H CO

co CM 05 UD θ' LO' IO CO CD

CM CM CO CM r—I Η Η Η Η Η rH

CM tO CO rH' LO^ rH CD^ 1>γCO" !>" 00 ’Φ

CO

CO' CM CD CD to" to" CM CM rH cm" cm"

CM >- CM CO CM^ tO' IO rH' ’Φ 00 COC*>" t>" CO" t>" O" Cd" !>." t> CM co

co" co" CO CO CM CM co CO' rH' θ' CM CM' CM^·<Φ -3? co co" co"

CD cm" O CM tO tO tO_ CM_£>" t< CO" >? bs >>

CO CO LOCM CO'tOco" Lo" co" COCM'·^'co" co"

CD

rH co" tO^ CM LOCM CM" CM" CM"

CD cm" 7—1 00 co Xf1co cm σ) co" co" o" o co" cm" co" cm" CO CD ΙΟ ’Φ *Φ

CM CM 00 CO I> O rH tx CO CO^ CD_ COco" o" cd" co" co" cd" co" o" to" co" co" to"r~I rH

co oo" r-T CD^ CM COCO rí o"

CM CO CM CO rH t>- CO CO^ CDC< to" t>." to" t> Lx" CO" toθ' θ'o"

CD

co co CO CM^ tM. 1>γ CD' co" co" co" oo" t>." ^3 O < pa £ co

pQ

N 7—1 00 CO CM O CD tO to CD CO £>. o co to

ID CD N ^ϋϋϋο < CQCM CMDL, JX, o o

CO

Pj !>

Pm

7)

Claims (7)

207730 S Následující tabulka 2 a obr. 1 — 5 zná-zorňují výsledky testů pro stanovení odol-nosti proti působení soli ve vzduchu pro růz-né slitiny podle vynálezu ve srovnání s růz-nými slitinami podle současného stavu tech-niky. Na každém vyobrazení je za účelemporovnání uveden výsledek, týkající se NI3AI(slitina Kj. Následující tabulka 3 a obr. 6 znázorňujívýsledky testů odolnosti proti sulfidaci, pro-váděné úplným ponořením při teplotě 925 °Cpro slitiny GP5 a GP4, zatímco obr. 7 zná-zorňuje výsledky testů odolnosti proti cyk-lické oxidaci na dvou slitinách podle vyná- 6 lezu oproti běžně dostupné vysoce legovanéslitině. Při testech odolnosti proti cyklické oxida-ci sestával každý cyklus z ohřevu slitiny ažna 1100 °C a udržování slitiny na této tep-lotě po celkovou dobu 40 minut a poté zochlazení slitiny na 20 °C a jejího udržovánína této teplotě po celkovou dobu 20 minut. Na obr. 7 je slitina, běžně dostupná na trhu,uváděná za účelem porovnání, která sestá-vá z chrómu v hmotnostním množství 9 %,kobaltu 10 °/o, wolframu 12 %, niobu 1 %,hliníku 5 %, titanu 2 %, uhlíku 0,15 %, bó-ru 0,015 %, zirkonu 0,05 % a zbytku niklu. Tabulka 2 Výsledky testů odolnosti proti korozi, vyvolané povlakem soli při 900 °C (1,5 mg/cm2NazSCU) Slitina Doba trvání v hodinách a hmotnostní přírůstek v mg/cm224 hodin 48 hodin 72 hodin 96 hodin K . 5,1 mg/cm2 7,3 mg/cm2 10,5 mg/cm2 12,3 mg/cm2 G 32,3 mg/cm2 70,1 mg/cm2 104,6 mg/cm2 . 128,1 mg/cm2 A 4,9 mg/cm2 — 4,8 mg/cm2 5,4 mg/cm2 B 2,7 mg/cm2 3,2 mg/cm2 3,5 mg/cm2 3,8 mg/cm2 R 4,7 mg/cm2 11,2 mg/cm2 22,9 mg/cm2 41,5 mg/cm2 H 15,3 mg/cm2 24,5 mg/cm2 108 mg/cm2 111 mg/cm2 S 1,0 mg/cm2 3,7 mg/cm2 2,5 mg/cm2 5,0 mg/cm2 I 13 mg/cm2 23,5 mg/cm2 23,5 mg/cm2 23,9 mg/cm2 w 2,7 mg/cm2 4,3 mg/cm2 6,5 mg/cm2 7,8 mg/cm2 L 16,0 mg/cm2 28 mg/cm2 29,5 mg/cm2 30,3 mg/cm2 X 1,0 mg/cm2 2 mg/c,m2 3,5 mg/cm2 — N 28,9 mg/cm2 75,9 mg/cm2 117,8 mg/cm2 123 mg/cm2 Y 1,0 mg/cm2 3,7 mg/cm2 Tabulka 3 4,1 mg/cm2 6,6 mg/cm2 Sulfidační test, prováděný úplným ponořením při 925 °C do 10 % Na-Cl a Na2SO4. Doba trvání testu a odokujené hmotnostní ztráty na jednotku plochy (mg/cm-2) 1 hodina 4 hodiny 15 hodin GP4 GP5 149,1 mg/cm29,4 mg/cm2 430,7 mg/cm240,1 mg/cm2 vzorek úplně napaden8,09 mg/cm2 P S E D Μ E T

1. Slitina na bázi niklu a chrómu vyznače-ná tím, že nehledě k nečistotám sestává zhliníku v hmotnostním množství 4 až 13,5procent, chrómu v hmotnostním množstvístopy až 6 °/o, jednoho nebo několika kovůplatinové skupiny v hmotnostním množstvístop až 20 % celkové hmotnosti a zbyteknikl.

2. Slitina podle bodu 1 vyznačená tím, žeobsahuje jeden nebo několik kovů ze sku-piny, tvořené hafniem v hmotnostním množ-ství stopy až 5 %, titanem v hmotnostnímmnožství stopy až 6 % a tantalem v hmot-nostním množství stopy až 12 %.

3. Slitina podle bodu 1 nebo 2 vyznačenátím, že obsahuje jeden nebo několik násle-dujících kovů v hmotnostním množství odstop do uvedených procent: VYNÁLEZU niob 6 % uhlík 0,15 % bór 0,1 % kobalt 10 % molybden 14 % wolfram 14 % zirkon 1,75 % skandium, yttrium nebo jejich kysličníky a/nebo kovy vzácných zemin nebo kysličníky 3 % křemík 0,25 % hořčík 1 % železo 10 % mangan 0,25 % vanad 2 %

4. Slitina podle bodu 3 vyznačená tím, že skandium, yttrium a kovy vzácných zemin 207730 7 jsou alespoň částečně přítomny ve forměsvých kysličníků.

5. Slitina podle bodu 3 vyznačená tím, žekovy niob, uhlík, bór, kobalt, molybden, wol-fram, zirkon, křemík, hořčík, železo, mangana vanad jsou alespoň částečně přítomny veformě svých kysličníků. a

6. Slitina podle bodu 3 vyznačená tím, žesestává v hmotnostní koncentraci ze 7,3 °/ohliníku, 0,8 % titanu, 6,5 % kobaltu, 0,99procent niobu, 1,0 % molybdenu, 10,5 %tantalu, 2 % chrómu, 2 % wolframu, 0,5 %uhlíku, 0,01 % bóru, 0,07 % zirkonu, 7,5 %platiny a zbytek nikl.

7 listů výkresů ·# Savarografla, n. aAvod 7, Most