DE2949158A1 - HEAT TREATED NICKEL BASE SUPER ALLOY PRODUCT, METHOD FOR PRODUCING A SINGLE CRYSTAL NICKEL BASE SUPER ALLOY PRODUCT AND INTERMEDIATE SINGLE CRYSTAL PRODUCT - Google Patents
HEAT TREATED NICKEL BASE SUPER ALLOY PRODUCT, METHOD FOR PRODUCING A SINGLE CRYSTAL NICKEL BASE SUPER ALLOY PRODUCT AND INTERMEDIATE SINGLE CRYSTAL PRODUCTInfo
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Description
Wärmebehandeltes Nickelbasissuperlegierungserzeugnis, Verfahren zum Herstellen eines Einkristal lnickelbasissuperlegierungserzeugnisses sowie Zwischenstufeneinkristallerzeugnis .Heat-treated nickel-base superalloy product, method of making a single crystal Nickel-base superalloy product and intermediate single crystal product.
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der homogenen Einkristallsuperlegierungserzeugnisse.The invention relates to the field of homogeneous single crystal superalloy products.
Das Gebiet der Superlegierungen auf Nickelbasis wird seit vielen Jahren intensiv erforscht und als Ergebnis dessen sind auf diesem Gebiet viele Patente erteilt worden. Einige der Patentschriften beschreiben Legierungen, welche keine absichtlichen Zusätze von Kobalt, Kohlenstoff, Bor, oder Zirkonium enthalten, oder Legierungen, in denen diese Elemente wahlweise enthalten sind. Zu diesen gehören beispielsweise die US-PSen 2 621 122; 2 781 264; 2 912 323; 2 994 605; 3 046 108; 3 166 412; 3 188 402; 3 287 110; The field of nickel-based superalloys has been extensively researched for many years and, as a result, many patents have been issued in the field. Some of the patents describe alloys which do not contain intentional additions of cobalt, carbon, boron, or zirconium, or alloys in which these elements are optionally included. These include, for example, U.S. Patents 2,621,122; 2,781,264; 2,912,323; 2,994,605; 3,046,108 ; 3,166,412; 3,188,402; 3,287,110;
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3 304 176 und 3 322 534. Diese Patentschriften beschreiben keine Einkristallverwendungszwecke.3,304,176 and 3,322,534. These patents do not describe single crystal uses.
Die US-PS 3 494 709 beschreibt die Verwendung von Einkristallerzeugnissen in Gasturbinentriebwerken. Diese Patentschrift erläutert, daß es erwünscht ist, gewisse Elemente, wie Bor und Zirkonium, auf niedrige Gehalte zu begrenzen. U.S. Patent 3,494,709 describes the use of single crystal products in gas turbine engines. This patent explains that it is desirable to include certain elements such as boron and zirconium, to be limited to low levels.
Die Begrenzung von Kohlenstoff auf niedrige Gehalte in Einkristellsuparlegierungserzeugnissen ist in der US-PS 3 567 526 beschrieben.The low level limitation of carbon in single crystal suparalloy products is disclosed in U.S. Patent 3,567,526.
Die US-PS 3 915 761 beschreibt ein Nickelbasissuperlegierungserzeugnis, das durch ein Verfahren hergestellt wird, welches ein hyperfeines Dentritengefüge ergibt. Als Ergebnis der Feinheit des Gefüges kann das Erzeugnis in relativ kurzen Zeiten homogenisiert werden.U.S. Patent 3,915,761 describes a nickel base superalloy product which is produced by a process which gives a hyperfine dendritic structure. as As a result of the fineness of the structure, the product can be homogenized in a relatively short time.
Die herkömmlichen Superlegierungen auf Nickelbasis, die benutzt werden, um solche Teile herzustellen, sind in den letzten 30 Jahren entwickelt worden. Typischerweise enthalten diese Legierungen Chrom in Gehalten von etwa 10% hauptsächlich für die Oxydationsbeständigkeit, Aluminium und Titan in kombinierten Gehalten von etwa 5% für die Bildung der verfestigenden Y -Phase und hochschmelzende Metalle, wie Wolfram, Molybdän, Tantal und Niob in Gehalten von etwa 5% als Mischkristallverfestiger. Praktisch alle Nickelbasissupenlegierungen enthalten außerdem Kohlenstoff in Gehalten von etwa 0,1%, der als Korngrenzenverfestiger dient und Carbide bildet, die die Legierung verfestigen. Bor und Zirkonium werden ebenfalls häufig in kleinen Mengen als Korngrenzenverfestiger zugesetzt.The conventional nickel-based superalloys used to make such parts are in US Pat developed over the last 30 years. Typically these alloys contain chromium in a content of around 10% mainly for the resistance to oxidation, aluminum and titanium in combined contents of about 5% for the Formation of the strengthening Y phase and high-melting metals such as tungsten, molybdenum, tantalum and niobium in contents of about 5% as a solid solution strengthener. Virtually all nickel-based superalloys also contain carbon in a content of about 0.1%, which serves as a grain boundary strengthener and forms carbides which strengthen the alloy. Boron and zirconium are also often added in small amounts as grain boundary strengtheners.
üblicherweise werden Gasturbinenschaufeln durch Gießen hergestellt und das am häufigsten angewandte GießverfahrenGas turbine blades are usually manufactured by casting and the most commonly used casting method
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ergibt Teile, die gleichachsige nichtorientierte Körner haben. Es ist bekannt, daß die Hochtemperatureigenschaften von Metallen gewöhnlich ziemlich von den Korngrenzeneigenschaften abhängig sind, weshalb Anstrengungen unternommen worden sind, um diese Korngrenzen zu festigen (beispielsweise durch die oben erläuterten Zusätze), oder die Korngrenzen quer zu der Hauptspannungsachse des Teils zu reduzieren oder zu eliminieren. Ein Verfahren des EIiminierens dieser Quergrenzen wird als gerichtete Erstarrung bezeichnet und ist in der US-PS 3 260 505 beschrieben. Die Auswirkung der gerichteten Erstarrung besteht darin, daß ein orientiertes Mikrogefüge von stengeligen Körnern geschaffen wird, dessen Hauptachse parallel zu der Spannungsachse des Teils ist und das minimale oder keine Korngrenzen senkrecht zu der Spannungsachse des Teils hat. Eine weitere Ausdehnung dieses Konzepts ist die Benutzung von Einkristallteilen in Gasturbinenschaufeln. Dieses Konzept ist in der US-PS 3 494 709 beschrieben. Der offensichtliche Vorteil der Einkristallschaufel ist das vollständige NichtVorhandensein von Korngrenzen. In Einkristallen sind die Korngrenzen als potentielle Schwächungsstellen deshalb eliminiert, weshalb die mechanischen Eigenschaften des Einkristalls vollständig von den dem Material eigenen mechanischen Eigenschaften abhängig sind.results in parts that have equiaxed non-oriented grains. It is known that the high temperature properties of metals are usually quite dependent on grain boundary properties and efforts are therefore made have been in order to strengthen these grain boundaries (for example by the additives explained above), or reduce or eliminate grain boundaries transverse to the major stress axis of the part. A method of elimination these transverse boundaries is referred to as directional solidification and is described in US Pat. No. 3,260,505. The effect of directional solidification is that an oriented microstructure of columnar Grains is created whose major axis is parallel to the stress axis of the part and the minimum or has no grain boundaries perpendicular to the stress axis of the part. Another extension of this concept is the use of single crystal parts in gas turbine blades. This concept is described in U.S. Patent 3,494,709. The obvious advantage of the single crystal blade is the complete absence of grain boundaries. In single crystals, the grain boundaries as potential weakening points are therefore eliminated, which is why the mechanical Properties of the single crystal completely depend on the mechanical properties inherent in the material are dependent.
Im Stand der Technik sind bei der Legierungsentwicklung große Anstrengungen auf die Lösung der Probleme gerichtet worden, die sich aus den Korngrenzen ergeben, indem Elemente, wie Kohlenstoff, Bor und Zirkonium zugesetzt worden sind. Ein weiteres Problem, das im Stand der Technik bei der Legierungsentwicklung zu vermeiden versucht worden ist, ist die Ausbildung von schädlichen Phasen nach langer Einwirkung hoher Temperaturen (d.h. Legierungsinstabilität) . Von diesen Phasen gibt es zwei generelle Typen. Die Phase des einen Typs, die 6* -phase, ist wegen ihrer Sprödigkeit unerwünscht, während der andere Typ von In the prior art, much effort in alloy development has been directed to solving the problems arising from grain boundaries by adding elements such as carbon, boron and zirconium. Another problem which the prior art has attempted to avoid in alloy development is the formation of detrimental phases after prolonged exposure to high temperatures (ie alloy instability). There are two general types of these phases. The phase of one type, the 6 * phase, is undesirable because of its brittleness, while the other type of
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Phase, die μ-Phase unerwünscht ist, weil diese Phase große Mengen der hochschmelzenden Mischkristallverfestiger bindet und somit die übrigen Legierungsphasen schwächt. Diese Phasen werden als TCP-Phasen oder topologisch fest gepackte Phasen (topologically closed packed phases) bezeichnet und eine ihrer gemeinsamen Eigenschaften ist, daß sie alle Kobalt enthalten. Es gibt TCP-Phasen, die sich in Abwesenheit von Kobalt bilden können, diese kobaltfreien TCP-Phasen enthalten aber andere Elemente, wie Silicium, die gewöhnlich in Nickelbasissuperlegierungen nicht angetroffen werden. Eine naheliegende Abhilfemaßnahme zum Kontrollieren dieser schädlichen Phasen ist zwar das Entfernen oder Minimieren von Kcbalt, diese Maßnahme hat sich jedoch bei bekannten Legierungen für polykristalline Verwendungszwecke nicht als praktisch erwiesen. Das Problem besteht darin, daß, wenn Kobalt entfernt oder beträchtlich verringert wird, sich der Kohlenstoff vorzugsweise mit den hochschmelzenden Metallen vereinigt und M,C-Carbide bildet, die für die Eigenschaften des Materials ungünstig sind, da durch ihre Bildung die Legierung an verfestigenden hochschmelzenden Elementen verarmt.Phase, the μ-phase is undesirable because this phase binds large amounts of the high-melting solid solution strengtheners and thus weakens the remaining alloy phases. These phases are called TCP phases or topologically closed packed phases and one of their common characteristics is that they all contain cobalt. There are TCP phases that can form in the absence of cobalt, but these cobalt-free TCP phases contain other elements, such as silicon, that are not usually found in nickel-based superalloys. While an obvious remedy for controlling these detrimental phases is to remove or minimize Kcbalt, this has not proven practical with known alloys for polycrystalline uses. The problem is that when cobalt is removed or significantly reduced, the carbon preferentially combines with the refractory metals and forms M, C carbides, which are unfavorable to the properties of the material because their formation causes the alloy to strengthen refractories Elements impoverished.
Die US-PS 3 567 526 beschreibt, daß Kohlenstoff vollständig aus Einkristallsuperlegierungserzeugnissen entfernt werden kann und daß dieses Entfernen die Dauerwechselfestigkeit verbessert.U.S. Patent No. 3,567,526 discloses that carbon can be completely removed from Einkristallsuperlegierungserzeugnissen and that this removal improves the fatigue property.
In Einkristallerzeugnissen, die frei von Kohlenstoff sird, gibt es zwei wichtige Verfestigungsmechanismen. Der wichtigste Verfestigungsmechanismus ist die intermetallischeIn single crystal products that are free of carbon, there are two important solidification mechanisms. The most important The solidification mechanism is the intermetallic
/ -Phase Ni-(Al, Ti). In modernen Superlegierungen auf Nikkeibasis kann die Y-Phase in Mengen von bis zu 60 Vol.% vorkommen. Der zweite Verfestigungsmechanismus ist die Mischkristallverfestigung, die durch das Vorhandensein der hochschmelzenden Metalle, wie Wolfram und Molybdän in der Nickelmischkristallmatrix erzeugt wird. Für einen konstanten Υ -Volumenbruchteil können beträchtliche Änderungen in / -Phase Ni (Al, Ti). In modern Nikkei-based superalloys, the Y phase can occur in amounts of up to 60% by volume. The second mechanism is the solidification of solid solution strengthening produced by the presence of high-melting metals such as tungsten and molybdenum in the nickel solid solution matrix. For a constant Υ volume fraction, significant changes in
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der Verfestigungswirkung dieses Y-Volumenbruchteils erzielt werden, indem die Größe und die Morphologie der Ϋ-Ausscheidungsteilchen verändert werden. Die Y-Phase ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Solvustemperatur (solvus = Löslichkeitskurve für den festen Zustand im Zustandsschaubild) hat, oberhalb welcher sich die Phase in die Matrix löst. Bei vielen Gußlegierungen liegt jedoch die «-Solvustemperatur tatsächlich oberhalb der Temperatur des beginnenden Schmelzens, so daß es nicht möglich ist, die Y-Phase effektiv in Lösung zu bringen, ohne daß das Schmelzen beginnt. Das In-Lösung-Bringen der T-Phase ist der einzige Weg, auf dem die Morphologie der beimthe strengthening effect of this Y volume fraction can be achieved by changing the size and morphology of the Ϋ precipitate particles. The Y phase is characterized in that it has a solvus temperature (solvus = solubility curve for the solid state in the state diagram), above which the phase dissolves into the matrix. Many cast alloys, however, the "-Solvustemperatur actually lies above the temperature of incipient melting, so that it is not possible to bring the Y phase effectively in solution without melting begins. Bringing the T phase into solution is the only way in which the morphology of the bei
Gießen entstandenen X-Phase modifiziert werden kann, weshalb bei vielen modernen technischen Nickelbasissuperlegierungen die Y-Morphologie auf die Morphologie beschränkt ist, die sich aus dem ursprünglichen Gießprozeß ergibt. Der andere Verfestigungsmechanismus, die Mischkristallverfestigung, ist am wirksamsten, wenn die Mischkristallverfestigungselemente in der gesamten Nickelmischkristallmatrix gleichmäßig verteilt sind. Auch diese Verfestigung wird in ihrer Wirksamkeit verringert, und zwar wegen der Natur des Gieß- und Erstarrungsprozesses. Praktische Superlegierungen auf Nickelbasis erstarren in einem weiten Temperaturbereich. Der Prozeß des Erstarrens oder Festwerdens beinhaltet die Bildung von Dendriten mit hohem Schmelzpunkt mit sich daran anschließendem Erstarren der interdendritischen Flüssigkeit mit niedrigerer Schmelztemperatur. Dieser Erstarrungsprozeß führt zu beträchtlichen Zusammensetzungsinhomogenitäten in dem gesamten Mikrogefüge. Es ist theoretisch möglich, ein solches Mikrogefüge durch Erhitzen auf erhöhte Temperaturen, damit eine Diffusion stattfin den kann, zu homogenisieren, in praktischen Nickelbasissuperlegierungen ist aber die maximale Homogenisierungstemperatur, die durch die Temperatur des beginnenden Schmelzens begrenzt wird, zu niedrig, um eine nennenswerte Homogenisierung in praktischen Zeitspannen zu gestatten. Casting resulting X-phase can be modified, which is why in many modern technical nickel-based superalloys the Y morphology is limited to the morphology that results from the original casting process. The other strengthening mechanism, solid solution strengthening, is most effective when the solid solution strengthening elements are evenly distributed throughout the nickel solid solution matrix. This solidification is also reduced in its effectiveness because of the nature of the casting and solidification process. Practical nickel-based superalloys solidify over a wide temperature range. The process of solidification or solidification involves the formation of dendrites with a high melting point with subsequent thereto to solidify the interdendritic liquid with lower melting temperature. This solidification process leads to considerable compositional inhomogeneities in the entire microstructure. It is theoretically possible to homogenize such a microstructure by heating it to elevated temperatures so that diffusion can take place, but in practical nickel-based superalloys the maximum homogenization temperature, which is limited by the temperature of the beginning melting, is too low to achieve any noteworthy homogenization within practical periods of time.
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Die Erfindung umfaßt drei miteinander in Beziehung stehende Aspekte. Der erste Aspekt ist die besondere Legierung, die verwendet wird. Die Legierung ist eine Legierung auf Nickelbasis, die etwa 8 bis etwa 12% Chrom, etwa 4,5 bis etwa 5,5% Aluminium, etwa 1 bis 2% Titan, 3 bis 5% Wolfram und 10 bis 14% Tantal enthält. Der Kobaltgehalt wird so kontrolliert, daß er in den Bereich von 3-7% fällt, und der Rest ist vor allem Nickel. Die bei der Erfindung benutzte Legierung ist frei von absichtlichen Zusätzen an Kohlenstoff, Bor und Zirkonium, obwohl diese Elemente offenbar als unabsichtliche Verunreinigungen vorhanden sein können. Die Legierung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Temperatur des beginnenden Schmelzens von über etwa 1260 0C hat. Diese Legierung kann somit unter Bedingungen wärmebehandelt werden, die gestatten, die Y-Phase ohne beginnendes Schmelzen in Lösung zu bringen. Gleichzeitig gestattet die hohe Temperatur des beginnenden Schmelzens vor allem eine vollständige Homogenisierung der Legierung in wirtschaftlich praktischen Zeiten. Die hohe Temperatur des beginnenden Schmelzens der Legierung ist ein Ergebnis des NichtVorhandenseins von Kohlenstoff, Bor und Zirkonium. Der niedrige Kobaltgehalt blockiert die Bildung von schädlichen TCP-Phasen.The invention comprises three related aspects. The first aspect is the particular alloy that is used. The alloy is a nickel-based alloy containing from about 8 to about 12 percent chromium, from about 4.5 to about 5.5 percent aluminum, from about 1 to 2 percent titanium, 3 to 5 percent tungsten, and 10 to 14 percent tantalum. The cobalt content is controlled to fall within the 3-7% range and the remainder is mostly nickel. The alloy used in the invention is free of intentional additions of carbon, boron and zirconium, although these elements appear to be present as inadvertent impurities. The alloy is characterized in that it has a temperature of incipient fusion of more than about 1260 0 C. This alloy can thus be heat treated under conditions which allow the Y phase to be brought into solution without beginning to melt. At the same time, the high temperature of the incipient melting allows, above all, a complete homogenization of the alloy in economically practical times. The high temperature of the alloy's incipient melting is a result of the absence of carbon, boron and zirconium. The low cobalt content blocks the formation of harmful TCP phases.
Der zweite wichtige Aspekt der Erfindung ist die oben beschriebene Umwandlung der Legierung in Einkristallerzeugnisse. The second important aspect of the invention is that described above Conversion of the alloy into single crystal products.
Der dritte Aspekt der Erfindung ist die Wärmebehandlungsfolge, durch die die Ϋ-Morphologie modifiziert und verfeinert werden kann, und zwar gleichzeitig mit der Ausführung der beträchtlichen Homogenisierung des beim Gießen entstandenen Mikrogefüges. Das sich ergebende Einkristallerzeugnis wird ein Mikrogefüge haben, dessen typische Y-Teilchengröße etwa ein Drittel der Y-Teilchengröße ist, die in dem Material, wie es beim Gießen entstanden ist, auftritt. The third aspect of the invention is the heat treatment sequence by means of which the Ϋ morphology can be modified and refined, at the same time as the substantial homogenization of the microstructure resulting from the casting is carried out. The resulting single crystal product will have a microstructure whose typical Y particle size is about one third of the Y particle size found in the material as it was cast.
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Gleichzeitig wird das wärmebehandelte Einkristallmikrogefüge im wesentlichen frei von Zusammensetzungsinhomogenitäten sein, und dieses gleichmäßige Mikrogefüge ermöglicht in Verbindung mit der erhöhten Y-Solvustemperatur, daß das Erzeugnis nach der Erfindung Temperatureigenschaften bei gleichen mechanischen Eigenschaften aufweist, die um wenigstens 16 0C größer sind als die Temperatureigenschaften von vergleichbaren bekannten Einkristallerzeugnissen, die aus herkömmlichen Legierungen hergestellt sind, welche Kohlenstoff, Bor und Zirkonium enthalten und Kobalt in herkömmlichen Gehalten aufweisen. Die Legierungen nach der Erfindung haben Vorteile gegenüber herkömmlichen Legierungen selbst dann, wenn sie nicht wärmebehandelt sind. Die Wärmebehandlung stellt aber die bevorzugte Ausf(ihrungsform dar.At the same time the heat-treated Einkristallmikrogefüge will be substantially free of Zusammensetzungsinhomogenitäten, and this uniform microstructure, in conjunction with the increased Y-solvus temperature that the product according to the invention, temperature characteristics with the same mechanical properties, which are greater by at least 16 0 C as the temperature characteristics of comparable known single crystal products made from conventional alloys containing carbon, boron and zirconium and containing cobalt in conventional contents. The alloys of the invention have advantages over conventional alloys even if they are not heat treated. However, heat treatment is the preferred embodiment.
Die vorstehend genannten sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform noch deutlicher.The foregoing and other features and advantages of the invention will be further understood from the following Description of a preferred embodiment yet more clear.
In der folgenden Beschreibung sind alle Prozentangaben Gewichtsprozent angaben, sofern nichts anderes angegeben ist.In the following description, all percentages are percentages by weight details unless otherwise stated.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Erzeugnis, das aus einer spezifischen Legierung durch eine kritische Reihe von Verfahrensschritten hergestellt wird. Es können zwar auch andere Erzeugnisse nach der Erfindung hergestellt werden, von besonderem Nutzen ist die Erfindung jedoch bei der Herstellung von Flügelprofil aufweisenden Teilen (Lauf- und Leitschaufeln), die in Gasturbinentriebwerken Anwendung finden. Insbesondere sind die gemäß der Erfindung hergestellten hochfesten Gegenstände besonders für die Verwendung als Laufschaufeln in Gasturbinentriebwerken geeignet.The invention relates to a product made from a specific alloy through a critical series of Process steps is produced. It is true that other products according to the invention can also be produced, However, the invention is of particular use in the manufacture of parts having wing profiles (barrel and Guide vanes) used in gas turbine engines. In particular, the high strength articles made according to the invention are particularly suitable for use as Blades suitable in gas turbine engines.
Ein Hauptmerkmal der bei der Erfindung benutzten Legierungen ist die praktische Beseitigung der Korngrenzenverfesti-A main feature of the alloys used in the invention is the practical elimination of grain boundary strengthening.
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ger Kohlenstoff, Bor und Zirkonium und die Verringerung des Kobaltgehalts gegenüber herkömmlichen Supe.r,legierungen. Die Legierungen nach der Erfindung sind zur Verwendung als Gasturbinenteile in Einkritstallform vorgesehen. Es werden zwar keine absichtlichen Zusätze an den Elementen Kohlenstoff, Bor und Zirkonium gemacht, einige werden jedoch unverändert als Verunreinigung vorhanden sein.ger carbon, boron and zirconium and the reduction in cobalt content compared to conventional super alloys. The alloys of the invention are intended for use as gas turbine parts in single-bed form. It will Although no intentional additions to the elements carbon, boron and zirconium are made, some are unchanged be present as an impurity.
Um zu gewährleisten, daß sich nicht die TCP-Phasen in der Legierung in einem weiten Bereich von Zusammensetzungen und Betriebsbedingungen bilden, wird der Gehalt an Kobalt so kontrolliert, daß er in den Bereich von 3 bis 7% fällt.To ensure that the TCP phases in the alloy do not have a wide range of compositions and Form operating conditions, the cobalt content is controlled to fall within the range of 3 to 7%.
Ebenso werden hinsichtlich der Korngrenzenverfestiger Kohlenstoff, Bor und Zirkonium keine absichtlichen Zusätze gemacht. Wenn der maximale Vorteil aus der Erfindung gezogen werden soll, darf kein einziges Element der Gruppe Kohlenstoff, Bor und Zirkonium in einer Menge von mehr als 50 ppm vorhanden sein, wobei vorzuziehen ist, daß die Gesamtmenge solcher Verunreinigungen kleiner als 100 ppm ist. Vorzugsweise ist Kohlenstoff in einer Menge von weniger als 30 ppm vorhanden, während die übrigen Elemente jeweils in Mengen von weniger als 20 ppm vorhanden sind. In jedem Fall muß der Kohlenstoffgehalt so begrenzt werden, daß er unterhalb derjenigen Menge Kohlenstoff liegt, die zur Bildung von Carbiden des MC-Typs führt. Es muß betont werden, daß kein absichtlicher Zusatz dieser Elemente vorgesehen ist und daß ihr Vorhandensein in der Legierung oder in dem Einkristallgegenstand der Erfindung unabsichtlich und unerwünscht ist.Likewise, with regard to the grain boundary strengthening carbon, Boron and zirconium made no intentional additions. When the maximum benefit has been drawn from the invention should not be a single element of the group carbon, boron and zirconium in an amount of more than 50 ppm be present, it being preferred that the total amount of such impurities be less than 100 ppm. Preferably is carbon in an amount less than 30 ppm present, while the remaining elements are each present in amounts less than 20 ppm. In any case, must the carbon content can be limited so that it is below that amount of carbon necessary for the formation of carbides of the MC type leads. It must be emphasized that there is no intentional addition of these elements and that their presence in the alloy or in the single crystal article of the invention is inadvertent and undesirable.
Legierungen, die unter Benutzung des Konzepts der Erfindung hergestellt werden können, enthalten:Alloys that can be made using the concept of the invention include:
1) 8 bis 12% Chrom,1) 8 to 12% chromium,
2) 4,5 bis 5,5% Aluminium und 1-2% Titan, 2) 4.5 to 5.5% aluminum and 1-2% titanium,
3) 3-5% Wolfram und 10-14% Tantal, 3) 3-5% tungsten and 10-14% tantalum,
4) 3-7% Kobalt,4) 3-7% cobalt,
5) Rest vor allem Nickel. 5) remainder mainly nickel.
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Innerhalb der vorgenannten Bereiche werden gewisse Beziehungen bevorzugt. Die Summe an Wolfram- und Tantalgehalten beträgt vorzugsweise wenigstens 15,5%, um eine ausreichende Mischkristallverfestigung und eine verbesserte Kriechfestigkeit bei erhöhter Temperatur zu gewährleisten. Ein Tantalgehalt von wenigstens 11% wird aus Gründen der Oxydationsbeständigkeit bevorzugt. Die Elemente Aluminium, Titan und Tantal sind an der Bildung der Y -Phase (Ni-Al, Ti, Ta) beteiligt und zur maximalen Verfestigung durch die V -Phase beträgt der Gesamtgehalt an Aluminium plus Titan plus Tantal vorzugsweise wenigstens 17,5%. Aluminium und Titan sind die Haupteiemente, die die f-Pnase bilden, und das Verhältnis von Aluminium zu Titan muß so kontrolliert werden, daß es größer als 2,5 und vorzugsweise größer als 3,0 ist, damit eine ausreichende Oxydationsbeständigkeit gewährleistet ist. Wenigstens 9% Chrom sollten vorhanden sein, wenn der Gegenstand in Umgebungen benutzt werden soll, in denen die Sulfidation ein Problem ist. Der unbedeutende Zusatz an Kobalt unterstützt außerdem die Verbesserung der Sulfidationsbeständigkeit.Certain relationships are preferred within the aforementioned ranges. The sum of the tungsten and tantalum contents is preferably at least 15.5% in order to ensure sufficient solid solution strengthening and improved creep resistance at elevated temperatures. A tantalum content of at least 11% is preferred for reasons of resistance to oxidation. The elements aluminum, titanium and tantalum are involved in the formation of the Y phase (Ni-Al, Ti, Ta) and for maximum strengthening through the V phase the total content of aluminum plus titanium plus tantalum is preferably at least 17.5%. Aluminum and titanium are the main elements that make up the f-phase, and the ratio of aluminum to titanium must be controlled so that it is greater than 2.5 and preferably greater than 3.0 in order to ensure adequate resistance to oxidation. At least 9% chromium should be present if the article is to be used in environments where sulfidation is a problem. The insignificant addition of cobalt also helps improve sulfidation resistance.
Legierungen, die gemäß den vorstehenden Beschränkungen hergestellt sind, enthalten einen Nickel-Chrom-Mischkristall, d.h. eine feste Lösung aus Nickel und Chrom, die wenigstens 30 Vol.% der geordneten Phase der Zusammensetzung Ni3M enthält, wobei M Aluminium, Titan/ Tantal und zu einem geringeren Grad Wolfram ist.Alloys which are produced according to the above restrictions contain a nickel-chromium mixed crystal, ie a solid solution of nickel and chromium which contains at least 30% by volume of the ordered phase of the composition Ni 3 M, M being aluminum, titanium / tantalum and to a lesser extent is tungsten.
Die Legierungen innerhalb der oben angegebenen Bereiche sind thermisch stabil, und ungünstige Mikrogefügeinstabi-Iitäten, wie die Kobalt enthaltenden TCP-Phasen,werden nicht gebildet, auch nicht nach längerer Einwirkung einer erhöhten Temperatur, beispielsweise 500 h bei entweder 871 °C, 982 eC oder 1093 0C. Weiter haben die Legierungen eine gute Dauerwechselfestigkeit, da die Bildung von schädlichen Carbidteilchen verhindert wird. Die hochschmelzenden Metalle, die sich normalerweise mit Kohlenstoff vereini-The alloys within the above ranges are thermally stable, and unfavorable Mikrogefügeinstabi-Iitäten, such as the cobalt-containing TCP phases are not formed, not even after prolonged exposure to an elevated temperature, for example 500 hours at either 871 ° C, 982 e C or 1093 0 C. The alloys also have good fatigue strength, since the formation of harmful carbide particles is prevented. The refractory metals that normally combine with carbon
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gen oder sich in TCP-Phasenbildung ausscheiden würden, bleiben in fester Lösung und ergeben eine Legierung, die ausgezeichnete mechanische Eigenschaften hat.genes or would precipitate in TCP phase formation, remain in solid solution and result in an alloy that has excellent mechanical properties.
Ein wichtiger Vorteil, der sich aus der Eliminierung von Bor, Kohlenstoff und Zirkonium ergibt, ist eine Erhöhung der Temperatur des beginnenden Schmelzens. Typischerweise wird die Temperatur des beginnenden Schmelzens der Legierungen nach der Erfindung, d.h. diejenige Temperatur, bei der die Legierung zuerst örtlich zu schmelzen beginnt, um wenigstens 27 0C über die Temperatur des beginnenden Schmelzens einer ähnlichen (bekannten) Legierung erhöht, die normale Mengen an Kohlenstoff, Bor und Zirkonium enthält. Die Temperatur des beginnenden Schmelzens der Legierung nach der Erfindung wird typischerweise 1260 0C übersteigen, während herkömmliche hochfeste und einen hohen Volumenbruchteil an Y-Y aufweisende Legierungen typischerweise Temperaturen des beginnenden Schmelzens unter 1260 0C haben. Diese erhöhte Temperatur gestattet das Ausführen von Wärmebehandlungen zum Inlösungbringen bei Temperaturen, bei denen es möglich ist, die ausgeschiedene ^-Phase vollständig in Lösung zu bringen und gleichzeitig in beträchtlichem Umfang eine Homogenisierung innerhalb vernünftiger Zeitspannen vorzunehmen. An important benefit resulting from the elimination of boron, carbon and zirconium is an increase in the incipient melting temperature. Typically, the temperature of the incipient melting of the alloys according to the invention, ie the temperature at which the alloy first begins to melt locally, is increased by at least 27 ° C. above the temperature of the incipient melting of a similar (known) alloy, the normal amounts of Contains carbon, boron and zirconium. The temperature of incipient fusion of the alloy according to the invention will typically exceed 1260 0 C, while conventional high strength and a high volume fraction of YY-containing alloys typically have temperatures of incipient fusion under 1260 0 C. This elevated temperature permits dissolution heat treatments to be carried out at temperatures at which it is possible to dissolve the precipitated phase completely while at the same time undertaking substantial homogenization within reasonable periods of time.
Die Legierungen nach der Erfindung bilden nicht die Carbide, die zur Korngrenzenverfestigung in polykristallinen Nikkelbasissuperlegierungen für notwendig erachtet worden sind. Aus diesem Grund müssen die Legierungen nach der Erfindung als Einkristallerzeugnisse benutzt werden. Das Umwandeln der Legierung in die Form eines Einkristalls ist ein kritischer Aspekt der Erfindung, das Verfahren der Einkristallbildung ist aber unwesentlich. Typische Erzeugnisse und Erstarrungsverfahren sind in der US-PS 3 494 709 beschrieben.The alloys of the invention do not form the carbides required for grain boundary strengthening in polycrystalline nickel-based superalloys have been deemed necessary. For this reason, the alloys according to the invention be used as single crystal products. Converting the alloy to the form of a single crystal is a critical one Aspect of the invention, but the method of single crystal formation is immaterial. Typical products and solidification processes are described in U.S. Patent 3,494,709.
Der letzte Aspekt der Erfindung beinhaltet die spezifischeThe last aspect of the invention includes the specific
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Wärmebehandlung, die an dem Einkristallerzeugnis ausgeführt wird. Der beim Gießen entstandene Einkristallgegenstand wird die V-Phase in dispergierter Form mit einer typischen Teilchengröße in der Größenordnung von 1,5 um enthalten. Die Y-Solvustemperatur der Legierung wird typischerweise in den Bereich von 1288 0C- 1316 0C fallen und die Temperatur des beginnenden Schmelzens wird größer als etwa 1288 0C sein. Die Wärmebehandlung in dem Bereich von 1288 0C - 1316 0C (aber unterhalb der Temperatur des beginnenden Schmelzens) bringt die ausgeschiedene «Κ-Phase in Lösung, ohne daß es zu einem schädlichen örtlichen Schmelzen kommt. Zeiten in der Größenordnung von \/2 bis 8 h werden normalerweise ausreichend sein, obgleich längere Zeiten benutzt werden können. Diese Wärmebehandlungstemperaturen sind etwa 56 0C höher als diejenigen, die bei polykristallinen Gegenständen aus herkömmlichen Superlegierungen benutzt werden können. Diese erhöhte Temperatur gestattet, daß es zu einem beträchtlichen Ausmaß an Homogenisierung während der Schritte des Inlösungbringens kommt.Heat treatment performed on the single crystal product. The single crystal article resulting from casting will contain the V phase in dispersed form with a typical particle size on the order of 1.5 µm. The Y -Solvustemperatur of the alloy is typically fall in the range of 1288 0 C-1 316 0 C and the temperature of incipient fusion will be greater than about 1288 0 C. The heat treatment in the range from 1288 ° C. to 1316 ° C. (but below the temperature at which melting begins) brings the precipitated phase into solution without causing harmful local melting. Times on the order of 1/2 to 8 hours will normally be sufficient, although longer times can be used. These heat treatment temperatures are approximately 56 ° C. higher than those which can be used with polycrystalline objects made from conventional superalloys. This elevated temperature allows a significant amount of homogenization to occur during the solubilization steps.
Im Anschluß an die Behandlung zum Inlösungbringen kann eine Alterungsbehandlung bei 871 - 1093 0C angewandt werden, um die ^-Phase in verfeinerter Form wieder auszuscheiden. Die typische *-Teilchengröße ist nach der erneuten Ausscheidung kleiner als etwa 0,5 um.Following the treatment for solubilizing, an aging treatment at 871 - 1093 0 C are used to excrete the ^ phase in a more refined form. The typical * particle size after reprecipitation is less than about 0.5 µm.
Die vorstehende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele noch deutlicher:The above explanation of the preferred embodiment is made with reference to the following examples even clearer:
Legierungen, die die in Tabelle I angegebenen Zusammensetzungen hatten, wurden hergestellt.Alloys having the compositions given in Table I. had, were made.
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B Nb Mo ZrB Nb Mo Zr
Legierung 444 (a)
Legierung 454 (a)Alloy 444 (a)
Alloy 454 (a)
Legierung PWA 1409(a) 9 12,5 - 5 2,0 IO - 0,15 0;015 1,0 - 0,05Alloy PWA 1409 (a) 9 12.5 - 5 2.0 IO - 0.15 0 ; 015 1.0-0.05
Legierung PWA 1422(b) 9 12/0 - 5 2,0 10 2,0 0,11 0,015 1,0 - Ο,'ΐΟAlloy PWA 1422 (b) 9 12/0 - 5 2.0 10 2.0 0.11 0.015 1.0 - Ο, 'ΐΟ
Legierung PWA 1455(c) 8 - 4.,3 6 1,0 10 1,15 0,11 0,015 - 6 0,.07Alloy PWA 1455 (c) 8 - 4th, 3 6 1.0 10 1.15 0.11 0.015 - 6 0, .07
Legierung PWA 1481 (a)Alloy PWA 1481 ( a )
Legierung SM 200 (b,c,d) y 1Z ^ _ ., 2#0 10 _ 0#15 Qol5 ^0 _ Qo5 Alloy SM 200 (b, c, d) y 1Z ^ _., 2 # 0 10 _ 0 # 15 Qol5 ^ 0 _ Qo5
Legierung SM 200 (a,d)
(kein B, kein Zr)Alloy SM 200 (a, d)
(no B, no Zr)
S> (a) EinkristallformS> (a) single crystal form
■ *m ■ r*. ifiKr ι *^ ι ^h ι ι iiiriii■ * m ■ r *. ifiKr ι * ^ ι ^ h ι ι iiiriii
β» (b) Stengelige Körnerβ »(b) Stalky grains
(c) Gleichachsige Körner(c) Equiaxed grains
(d) gezeigt in US-PS 3 494 709(d) shown in U.S. Patent 3,494,709
Die Legierung 444 bildet den Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 27 49 080.8,für die die Priorität der US-Patentanmeldung 742 967 in Anspruch genommen worden ist. Die Legierung 454 ist die Legierung nach der Erfindung. Diese beiden Legierungen wurden in Einkristallform zum Erstarren gebracht. Die Legierung PWA 1422 ist eine handelsübliche Legierung, die als Schaufelmaterial in Gasturbinentriebwerken benutzt wird und für ihre mechanischen Hochtemperatureigenschaften bekannt ist. Die Legierung PWA 1422 wurde in gerichtet erstarrter Form hergestellt und hatte langgestreckte, stengelige Körner. Die Legierung 1455 ist eine handelsübliche Legierung, die als Gasturbinenschaufelmaterial benutzt worden ist. Sie ist für ihre Hochtemperaturoxydationsbeständigkeit bekannt. Diese Legierung wurde durch herkömmliche Gießverfahren mit gleichachsigen, nichtorientierten Körnern hergestellt. Die Legierung PWA 1481 ist eine früher entwickelte Einkristalllegierung, die so entwickelt wurde, daß sie ein gutes Oxydations/Korrosionsverhalten in Verbindung mit annehmbaren mechanischen Eigenschaften hat.The alloy 444 forms the subject of the German patent application P 27 49 080.8, for which the priority of the US patent application 742,967 has been claimed. Alloy 454 is the alloy of the invention. These two Alloys were solidified in single crystal form. The alloy PWA 1422 is a commercially available one Alloy used as a blade material in gas turbine engines and for its high temperature mechanical properties is known. The alloy PWA 1422 was produced in directionally solidified form and had elongated, stalky grains. Alloy 1455 is a commercially available alloy used as a gas turbine blade material has been used. It is known for its resistance to high temperature oxidation. This alloy was made by conventional casting methods with equiaxed, non-oriented grains. The alloy PWA 1481 is a previously developed single crystal alloy, which has been developed to have good oxidation / corrosion behavior combined with acceptable has mechanical properties.
Es ist zu erkennen, daß die Legierungen SM 200, SM 200 (kein B, kein Zr), PWA 1409 und PWA 1422 ähnliche Zusammensetzungen haben. SM 200 stellt die ursprüngliche Legierungszusammensetzung dar und wird entweder in gleichachsiger oder in gerichtet erstarrter Stengelgefügeform benutzt. SM 2 00 (kein B, kein Zr) stellt eine Modifizierung dar, in welcher B und Zr beseitigt sind. Hauptsächlich diese Elemente beeinflussen die Korngrenzen und diese modifizierte Zusammensetzung ist für Einkristallverwendungszwecke vorgesehen, in denen die Korngrenzenfestigkeit kein maßgeblicher Faktor ist. Die Legierung PSW 1422 ist die Legierung SM 200 mit Zusätzen von Hf zur Verbesserung der Querduktilität. PWA 1422 wird in gerichtet erstarrter Stengelgefügeform benutzt. Die Legierung PWA 1409 stellt eine weitere Zusammensetzung dar, die in 'Einkristallform benutztIt can be seen that the alloys SM 200, SM 200 (no B, no Zr), PWA 1409 and PWA 1422 have similar compositions to have. SM 200 represents the original alloy composition and is either equiaxed or used in a directionally solidified stem structure. SM 2 00 (no B, no Zr) represents a modification in which B and Zr are eliminated. Mainly these elements influence the grain boundaries and this modified composition is intended for single crystal applications where grain boundary strength is not a critical factor Factor is. The alloy PSW 1422 is the alloy SM 200 with additions of Hf to improve the transverse ductility. PWA 1422 is used in a directionally solidified stem structure. The alloy PWA 1409 is another one Composition used in 'single crystal form
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wird. Mit Ausnahme ihrer beabsichtigten Form ist sie der Legierung SM 200 ziemlich ähnlich.will. Except for its intended form, it is quite similar to the alloy 200 SM.
Die experimentellen Legierungen (die Legierungen 444 und 454) wurden gemäß der Erfindung wärmebehandelt, wobei die ausgeführte Behandlung eine vier Stunden währende Lösungswärmebehandlung bei 1288 0C mit anschließenden Alterungsbehandlungen bei 1080 0C für 4 h und bei 871 0C für 32 h war. Die Legierungen PWA 1409 und 1422 wurden bei 1204 0C 2 h lang behandelt, woran sich Alterungsbehandlungen bei 1080 0C für 4 h und bei 871 0C für 32 h anschlossen, während die Legierung PWA 1455 in dem Zustand, in dem sie gegossen wurde, getestet wurde. Die bekannten Legierungen wurden gemäß der üblichen technischen Praxis wärmebehandelt. Die Proben der Legierung SM 200 wurden bei 1232 0C für 1 h und dann bei 871 0C für 32 h wärmebehandelt.The experimental alloys (alloys 444 and 454) were prepared according to the invention heat-treated, wherein the treatment performed was a four hours lasting solution heat treatment at 1288 0 C with subsequent aging treatments at 1080 0 C for 4 h and at 871 0 C for 32 h. The alloys PWA 1409 and 1422 were treated at 1204 0 C for 2 hours, followed h joined aging treatments at 1080 0 C for 4 h and at 871 0 C for 32, while the alloy PWA 1455 in the state in which it was poured , has been tested. The known alloys were heat treated in accordance with normal technical practice. The samples of the alloy were heat-treated SM 200 h at 1232 0 C for 1 h and then at 871 0 C for 32nd
Einige der Legierungsproben, die in dem Beispiel 1 hergestellt wurden, wurden getestet, um ihre Zeitstandfestigkeit bei erhöhter Temperatur festzustellen. Die Testbedingungen und die Testergebnisse sind in der Tabelle II angegeben.Some of the alloy samples made in Example 1 were tested for creep rupture strength to be determined at elevated temperature. The test conditions and the test results are in Table II specified.
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O O NJO O NJ
ZEIT BIS 1% KRIECHENTIME TO 1% CREEP
28,5 46,2 17
110
143,9 6028.5 46.2 17
110
143.9 60
00
I00
I.
* Extrapolierter Wert* Extrapolated value
Die Tabelle II zeigt, daß unter den angewandten Testbedingungen die Legierung nach der Erfindung (454) den anderen getesteten Legierungen einschließlich des SM 200, SM 200 (kein B, Zr), 444 und PWA 1422 überlegen war. Der Verhältnisgrad der Überlegenheit der erfindungsgemäßen Legierung in der Zeit bis 1% Kriechen zu der Legierung 444 nimmt, wie aus der Tabelle ersichtlich, mit zunehmender Temperatur etwas ab. Hinsichtlich des Kriechens ist jedoch zu erkennen, daß die Überlegenheit der Legierung nach der Erfindung gegenüber der handelsüblichen Legierung 1422 mit steigender Testtemperatur beträchtlich zunimmt.Table II shows that under the test conditions used, the alloy of the invention (454) beats the others tested alloys including the SM 200, SM 200 (no B, Zr), 444 and PWA 1422. The ratio degree the superiority of the alloy according to the invention in the time to 1% creep over the alloy 444 decreases somewhat with increasing temperature, as can be seen from the table. However, with regard to creep to recognize that the superiority of the alloy according to the invention over the commercially available alloy 1422 with increases considerably as the test temperature increases.
In der Lebensdauer bis zum Bruch nimmt die Überlegenheit der Legierung nach der Erfindung gegenüber der Legierung 1422 mit steigender Temperatur zu. Die Legierung nach der Erfindung zeigt Eigenschaften, die denjenigen der anderen Legierungen unter allen getesteten Bedingungen überlegen sind. Da der Trend in Gasturbinentriebwerken auf einen erhöhten Wirkungsgrad durch eine höhere Temperatur gerichtet ist, sind die verbesserten Eigenschaften bei der Legierung nach der Erfindung bei erhöhter Temperatur bedeutsam. The superiority of the alloy according to the invention over the alloy decreases in the service life until fracture 1422 with increasing temperature. The alloy of the invention exhibits properties similar to those of the others Alloys are superior under all conditions tested. As the trend in gas turbine engines has increased Efficiency is directed by a higher temperature, are the improved properties in the alloy significant according to the invention at elevated temperature.
Beispiele von einigen der in dem Beispiel 1 beschriebenen Materialien wurden auf ihre Beständigkeit gegen Sulfidation und Oxydation bei erhöhten Temperaturen getestet. Der SuIfidationstest beinhaltete das Auftragen von Na~SO. in einer Menge von 1 mg/cm alle 20 Stunden. Die Ausfallkri-Examples of some of the materials described in Example 1 were tested for resistance to sulfidation and oxidation tested at elevated temperatures. The suIfidation test included the application of Na ~ SO. in an amount of 1 mg / cm every 20 hours. The failure crisis
2 terien waren ein Gewichtsverlust von 250 mg/cm oder mehr.2 series was a weight loss of 250 mg / cm or more.
Die Oxydationstests wurden sowohl an den ungeschützten Legierungen bei 1149 0C unter zyklischen Bedingungen als auch an den mit einem Überzug des NiCoCrAlY-Typs geschützten Legierungen unter zyklischen Bedingungen bei 1177 0C durchgeführt. NiCoCrAlY ist ein handelsübliches Überzugsmaterial, das eine Nennzusanunensetzung von 18% Cr, 23% Co, The Oxydationstests were performed on both the unprotected alloys at 1149 0 C under cyclic conditions as well as to the protected with a coating of the type NiCoCrAlY alloys under cyclic conditions at 1177 0 C. NiCoCrAlY is a commercially available coating material with a nominal composition of 18% Cr, 23% Co,
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12,5% Al, 0,3% Y, Rest Nickel hat. Die Tests an den überzogenen Proben wurden normiert, um die Auswirkung unterschiedlicher Überzugsdicken zu minimieren. Dieser Überzug ist in der US-PS 3 928 026 beschrieben, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten Bezug genommen wird. Die Tests an überzogenen Proben sind gültig, da diese Legierungen immer in einem überzogenen Zustand benutzt werden und da Überzugssubstratwechselwirkungen im Dienst auftreten. Die Testergebnisse sind in der Tabelle III angegeben.Has 12.5% Al, 0.3% Y, the remainder being nickel. The tests on the coated samples were standardized in order to minimize the effect of different coating thicknesses. This coating is described in US Pat. No. 3,928,026, to which reference is made for further details. The tests on coated samples are valid because these alloys are always used in a coated state and because coating-substrate interactions occur in service. The test results are given in Table III.
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Oxydationsbeständigkeit ohne überzug bei 1149 CC (25,4 μΐη Angriff in 200 h)Resistance to oxidation without coating at 1149 C C (25.4 μΐη attack in 200 h)
N.A. 8 24*N / A. 8 24 *
1177 0C, zyklisches Brennergestell ,NiCoCrAlY-überzug (Stunden bis zum Ausfall pro 25,4 um des Uberzugs) 1177 0 C, cyclic burner frame, NiCoCrAlY coating (hours to failure per 25.4 µm of the coating)
160160
90,0 102,590.0 102.5
roro
* gemessen nach 143 Stunden.* measured after 143 hours.
Die Sulfidationsbeständigkeit der Legierung nach der Erfindung ist klar derjenigen der anderen getesteten Legierungen überlegen. Ebenso zeigt die Auswertung der zyklischen Oxydation von Proben ohne überzug, daß die Legierung nach der Erfindung sogar der Legierung 1455 überlegen ist, die für ihre Oxydationsbeständigkeit bekannt ist. Selbst wenn ein Schutzüberzug benutzt wird, zeigt die Legierung nach der Erfindung eine überlegene Beständigkeit gegen zyklische Oxydation bei erhöhter Temperatur.The sulfidation resistance of the alloy according to the invention is clearly that of the other alloys tested think. Likewise, the evaluation of the cyclic oxidation of samples without a coating shows that the alloy according to the invention is even superior to alloy 1455, which is known for its resistance to oxidation. Even when a protective coating is used, the alloy of the invention shows superior durability against cyclic oxidation at elevated temperature.
Zugtests wurden an den Legierungen 454, SM 200 und PWA 1481 bei Raumtemperatur und bei 593 0C ausgeführt. Die Ergebnisse sind unten angegeben.Tensile tests SM 200 and PWA 1481 were performed at room temperature and at 593 0 C to 454 alloys. The results are given below.
ze bei o,2%
Dehnung (bar)Stretch sizes
ze at 0.2%
Elongation (bar)
festig
keit
(bar)Tear
firm
speed
(bar)
nung% Deh
tion
(kein B, Zr)SM 200
(no B, Zr)
Die bemerkenswerte Überlegenheit der Legierung nach der Erfindung, d.h. der Legierung 454 ist wieder offensichtlich. Es wird angenommen, daß die Verbesserungen der Streckgrenze auf den Ta-Gehalt zurückzuführen sind. Die Legierungen SM 200/1409, 1481 und 454 enthalten 0,8 bzw. 12% Ta und der hohe Ta-Gehalt der Legierung nach der Erfindung ist wahrscheinlich weitgehend für deren überlegene Zugfestigkeits-The remarkable superiority of the alloy according to the invention, ie alloy 454, is again evident. It is believed that the improvements in yield strength are due to the Ta content. The alloys SM 200/1409, 1481 and 454 contain 0.8 and 12% Ta, respectively, and the high Ta content of the alloy according to the invention is probably largely responsible for its superior tensile strength
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eigenschaften verantwortlich.properties responsible.
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Claims (9)
Zirkonium und frei von inneren Korngrenzen ist und ein
Mikrogefüge, das so ist, wie es beim Gießen entstanden ist, sowie eine Temperatur des beginnenden Schmelzens von über 1288 0C hat.g) remainder mainly nickel, whereby the product is free of intentional additions of carbon, boron and
Zirconium and is free from internal grain boundaries and is a
Microstructure that is as it was created during casting , as well as a temperature of the beginning melting of over 1288 ° C.
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