HU228380B1

HU228380B1 - Method for making mineral wool, cobalt-based alloys therefor and other uses

Info

Publication number: HU228380B1
Application number: HU0302040A
Authority: HU
Inventors: Patrice Berthod; Jean Luc Bernard; Christophe Liebaut
Original assignee: Saint Gobain Isover
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2013-03-28
Also published as: HRP20020928A2; FR2809387B1; AU6400701A; DE60111216T2; HUP0302040A3; NO20025548L; IS2193B; NO20025548D0; HRP20020928B1; BR0111092B1; KR20030001516A; JP2003535970A; CN1210423C; US20040050114A1; CA2410309A1; UA78681C2; SK286499B6; AU2001264007B2; EP1287174B1; RU2255131C2

Description

A találmány ásványt gyapot előállítási eljárására vonatkozik ásványi anyag olvadékából szálasítással, amelynél kobaltbázisú, magas hőmérsékleten oxidáló közegben, Így például üvegolvadékban, nagy mechanikai szilárdságú ötvözetből készült szerszámot alkalmaznak, vonatkozik továbbá a nagy hőmérsékleten alkalmazható kobaltbázisú ötvözetekre, amelyek különösen alkalmazhatók üvegből vagy más ásványi anyagokból készült termékek gyártásánál és/vagy meleg alakításánál, így például ásványi gyapot gyártására szolgáló berendezés kompon e őseként.

Az egyik ismert szálasíto eljárásnál, amelyet belső centrifugálásnak neveznek, a folyékony üvegcseppjeit folyamatosan, egy saját függőleges tengelye körül nagy sebességgel forgó berendezésre juttatják. Az úgynevezett sablon, amelyet forgó tányérként is neveznek, az üvegeseppekkel a falánál érintkezik, amely részt szegélyként is neveznek, és amely lyukakkal van ellátva, amely lyukakon keresztül az üvegolvadék a centrifugális erő hatására keresztül jut és olvadék szálat képez. Áz említett forgó tányér külső részén elhelyezett gyűrű alakú égőfej lefelé irányuló gázt fúj, amely a. szegély külső falát átöleli, le97821-1526 OE/HoI ír felé terelve és vékonyítva a szálakat. Ez utóbbiak üveggyapot formájában megszilárdulnak’’.

A forgó tányér a szálasítö szerszám, amely nagy mértékű termikus stressznek (hősokk a megállásnál és indulásnál, valamint hőmérséklet gradiens kialakulása az állandó működés során), mechanikai stressznek (centrifugális erő, valamint az üveg átfutása során kialakuló erózió) és kémiai stressznek (az olvadt üveg révén létrejövő oxidáció és korrózió, valamint a forgó tányér közötti égőből kibocsátott forró gázok) van kitéve. A károsodás, elhasználódás főbb módozatai: melegfolyás révén a függőleges falak deformációja, horizontális vagy vertikális repedések vagy a szálasító nyílások erózió révén bekövetkező kopása, ezek szükségessé teszik a a komponensek estéjét. Ezek alkotó anyaga ezért ellenálló keli, hogy legyen a fentieknek, elegendően hosszú időtartamon át, a gazdasági és műszaki követelmények kielégítésére.

Ezért olyan anyagok szükségesek., amelyek bizonyos mértékig alakíthatók, megfelelő a tartósfolyási határuk, valamint a korróziónak és/vagy oxidációnak való ellenállásuk.

Az ilyen szerszámok előállítására szokásosan nikkel- és krómbázisú szuperötvözeteket alkalmaznak, amelyek króm- és volíram karbidokkal vannak erősítve, ezek maximális alkalmazási hőmérséklete i000-1050^oC.

Nagyobb hőmérsékletnél történő üvegszál előállításánál például viszkózus üvegekből, például bazaltból történő üveggyapot. előállításnál kobaltbázisn szuperötvözeteket alkalmaznak, ez egy tűzálló elem (olvadási pont 1495°C), amely az, öt-

vözet mátrixának nagyobb magas hőmérsékletű belső mechanikai szilárdságot biztosít, mint a nikkel bázisú mátrix.

Ezek az ötvözetek, mindig tartalmaznak krómot az oxidációs eiicnánóképesség biztosítására, továbbá általában szenet és

vol iramot, ami erősítő hat következtében.. Ezek tarts dalban, a nikkel minden h	ást eredményez ; ímaznak továbbá őmérsékleten sta o .··» O Ó> í	3. karbidők n ikk el t sz? bílizálja a	kiválása lárd oh kobalt
laP'CCnxrHit KÖDÖS KXiSUuYr A WO-A~99/ló9.19 s; ry x 5 fi íi t'Y '•ϊ’.’Ύ'ί'Λ'ί i rt Λ ίΊ’“»Tyi Λγ.·	íK'S&L ráma szabadalmi	leírásban i -\ j-fc-fr.-· (·\ Ϊλ* i- ,·\4	cobaltbá-
Z1SÜ OiVOZCICl ihXxicncincK mechanikai tulajdonságok	, sniciy mdgH» η* kai rendelkezik,	j incr IS 0 K. 1 Cl és amely k	L-íl já.VlIO£<. íny egében
a következő elemeket tartalmazza (tömegk	3):
Cr	26 - 34%
Ni	6 - 12%
W	4 -· 8 %
Ta	2 - 4%
í~'	π > n ςο.·<
V E e	tg Z “0,0 /0 kevesebb	m 5 nf 1ÓZ
,K V” Si	,l\ v ? C? V-í./U· } kevesebb,	í 6 5 5.5.x v «7 Z V mint 1%
Mn	kevesebb,	mint 0,5%
Zr	kevesebb,	mint 0,1%
A í 00%-ra kiegészítő	anyag kobalt és	a szokásos	szennye-
ződések, a tantál és a szén	közötti móiarán	v 0,4-1. nac	yságren-
dű.
Á szén és tantál kőzö’	tti arányának me_s	^választásé	nak célja,
hogy az ötvözetben a szert	icseközí karbído,	< sűrű, de néni fo-
lyamatos hálóját alakítsák	ki, amelv lényéé	ében króm
	oZ «· ><.
-karbídhől (Cr?C₃ és (Cr, V	/jssC'ő formában;	és tantál-4	táróidból

χ·*

Φ * **Χ ΧΦΦ * X (TaC) ált Ez a megválasztás az ötvözetnek javított magas-hőmérsékletű mechanikai tulajdonságokat és oxidációval szembeni elíenálíóképességet biztosít és lehetővé teszi az üvegolvadékot 1080'^:>C-on szál ásítani.

A találmányunk célja üvegek vagy hasonló anyagok magasabb hőmérsékleten történő szálasítása, hogy az ásványi anyagok összetétele még jobban változtatható legyen.

Ennek megfelelően a találmányunk ásványi gyapot előállítási eljárására vonatkozik belső centrifugálássaí, amelynél az olvadt ásványi anyag egy szálasíto forgó tányérra jut, amelynek perifériális széle számos nyílással van ellátva, és amelyeken az olvadt ásványi anyag keresztüljut, szálak képződnek, amelyeket ezután gáz hatására gyapottá vékonyítunk, és amely eljárásnál az ásványi anyag hőmérséklete a forgó tányérban legalább I IŐO°C és a szálasíto forgó tányér egy kobaltbázisú ötvözetből van előállítva, ameíyra következő elemeket tartalmazza (törne g%):

Cr

Ni 1 a C w

Fe

Si

Mi

Zr

- 34%

- 12% 10%

0,2 - 1,2% {) - 8 % kevesebb, mint 3% kevesebb, mint 1% kevesebb, mint 0,5% kevesebb, mint 0,1%, «'ί a többi anyag a !(X)%-ig terjedő mennyiségig kobalt és a szokásos szennyeződések és a tantál és a szén közötti mól arány legalább 0,3.

A találmány szerinti eljárást különösen az ismert ötvözetekhez viszonyított tantálban igen gazdag ötvözet, alkalmazása jellemzi. Áz ilyen ötvözeteknél a szemesén belüli és a szemcseközi erősítést léiiyeaében a tantál végzi, amely lényegében a szemcsehatárokon van jelen TaC karbid formájában.

Meglepő módon azt találtuk, hogy ez az ötvözet kiváló mechanikai tulajdonságokat mutat 1.2OÖ-13OÖ^CC hőmérsékleten, ami lehetővé teszi, hogy a centrífngálásos eljárással történő szálasitásnál fellépő igen nagy stressz hatásoknak ellenálljon az igen agresszív oxidáló közeg (üveg, forró levegő) jelenléte ellenére.

Felismertük, hogy az 1150- 120ö°C vagy ennél magasabb szálasító hőmérsékletnél a mechanikai erő a meghatározó faktor a forgó tányérok élettartamára. Bár más ötvözetek, például a WO-Á-99/16919 számú szabadalom szerintiek, kiválóan ellenállnak. az üveg által okozott oxidációnak és korróziónak, a mechanikai tulajdonságaik alapján nem alkalmasak 110O°C, különösen 1150°C feletti alkalmazásra, amlkoris a forgó tányér Igen gy őr s an t ön kre me gy.

A találmány szerinti eljárást az jellemzi, hogy olyan ötvözetet alkalmazunk, amelynél jó kompromisszum áll fenn a mechanikai szilárdság és az oxidációval szembeni ellenállóképesség között 1 KXPC-on, előnyösen 115Ö°C-on.. Ezt a kompromisszumot az biztosítja, hogy az ötvözet szemcseközi részei kicsapott tantál-karhidban gazdagok, és ennek olvadáspontja *

*«** magas, ami biztosítja a mechanikai erősítést azáltal, hogy .megelőzi a szemcseközi ménfői vast lsen masas hőmérsékleten is. Az ötvözetben lévő magas tantál-tartalom továbbá észrevehető hatással, van az oxidációs tulajdonságokra is:

- a mátrixban a szilárd óidat formájában vagy szemcseközi karbidok (TaC) formájában jelenlévő tantál oxidokat képezhet (Ta₂ös), amelyek elkeverednek a króm-oxid (CnO;,) Önét i rétes

-passztváló felületi réteggel, amelyhez még kötődnek is és igy az ötvözetnek kohéziót és kötést biztosítanak;

- a szemcsehatárokon a forgó tán vér felületéhez közeli «t szemcseközi tantál-karbidok. oxidálódnak és Ta.₂O; oxidokat képeznek, a Ta₂Ö5 nyalábok dugókat⁰ alkotnak, ami megakadályozza, hogy az agresszív közeg (üvegolvadék, forró gázok) a szemcseközi terekbe bejussanak.

Ez az ötvözet, stabil marad magas hőmérsékleten, a. TaC 1200-1300°C hőmérsékleten matatott korlátozott oldhatósága miatt,

Á találmány szerinti eljárással ily módon lehetővé válik, üvegöivadék vagy más hasonló ásványi anyag olvadék szálasitása, amelynek olvadási hőmérséklete (To_a) I000^c'€ vagy magasabb, különösen 1140°C vagy magasabb.

Általában, egy ásványi anyag olvadékot egv hőmérséklet intervallumon belül (a forgó tányérra belépő olvadék hőmérséklete) szál ásíthatunk, ez: T_Hq és Ti_Í)g2;5 közötti érték, ahol T;_og2,5 a hőmérséklet, amelynél az olvadék viszkozitása Kfo^Jpoise (dFa.s). Ahhoz, hogy 1150°C felett szálasítsunk, a megfelelő készítmény értéke a találmány érteimében előnyösen legalább 114CCC.

'♦·* *«*.*

Az ilyen ásványi anyag összetételek előnyösen szignifikáns mennyiségű vasat tartalmaznak, ezek kevésbé korrőzívak a szálasító .komponensek, leni összetevőivel szemben,.

így a találmány szerinti eljárásnál előnyösen olyan oxidáló ásványi anyag készítményt, különösen krómmal szemben oxi» dáló készítményt alkalmazunk, amely képes javítani vagy viszszaállítaní a védő Cr^Os réteget, amely a felületen alakul ki. Erre a célra olvan összetételek előnyösek, amelyekben a vas lényegében vas(ÍH) formában (PejCh oxid) van jelen, különösen olyan, amelyben a II és III oxidációs állapotok mólaránya, amelyet az FeO/ÍFeO -t- Fe₂O₃) összefüggéssel fejezünk ki, kb. 0,1 és 0,3, különösen 0,15 és 0,2Ö közötti érték.

Előnyösen az ásványi anyag nagy vastartalmú, ez lehetővé teszi a króni-oxíd gyors visszaáll ását, ez. a vas-oxld tartalom (ezt ^ttössz*‘ vastartalomnak nevezzük, megfelel az ossz vastartalomnak általában ekvivalens FejOj-ban kifejezve) legalább 3%, előnyösen legalább 4%, különösen kb. 4-12%, különösen legalább 5%. A fenti redox intervallumban ez megfelel legalább 2,7%, előnyösen legalább 3,6% vas(III) (Fe^Oj) tartalomnak.

Ilyen összetételek ismertek például a WO-99/56525 számú szabadalmi leírásból, és előnyösen az alábbiakat tartalmazzák:

S1Ö.2

AEO₃

SíO₂+A1₂O₃

RO (CaOíMgO)

MgO

MgO/CaO

R₂O (Na₂ObK₂O)

38-52%, előnyösen 40-48% 17-23%

56-75%, előnyösen 62-72% 9-26%, előnyösen 12-25%

4-20%, előnyösen 7-16% >0,8, előnyösen >1,0 vagy >1,15 >2% ·« * · Μ » ♦ * * ** » * * * Λ Λ **♦ ** *« χ

-5% >1,7%, előnyösen >256 0-5%

0-4%

S Λ ·

-Λ ossz vas (Fe/Og)

B₂O₃MnO ΤΪΟ.2

További összetételek is alkalmasak azonban a találmány szerinti eljárásnál való felhasználásra.

Ezek tömeg7^zó“ban kifejezett összetétele a következő:

SiO₂

AlrO:

MgO

Na?O

R,O (Na₃O >&₂O) P/Os

39-55%, előnyösen 40-52% 16-27%, előnyösen 16-25% 3-35%, előnyösen 10-25% 0-15%, előnyösen 0-10%

Ö-15%, előnyösen 6-12% 0-15%, előnyösen 3-12%

10-17%, előnyösen 12-17% 0-3%, előnyösen 0-2%

ossz va	s ( Fe₂O;)	0-15%, előny	ősén 4-1256
B₂O₃		0-8%, előnyö	sen 0-4%
TiO₂		0-3%,
az MgC	) tartalom (	)-5%, különösen 0·	-2%, ha R₂O<i
Előnyö	sen az ásvf	tnvi gyapot készítő	lény összetétel
ező:
SÍO₂		39-55%, élőn	yősen 40-52%
A!₂O<		16-2.5%, élőn	yösen 17-22%
CaO		3-35%, előny	ösen 10-25%
MgO		0-15%, előny	ősén 0-10%
Na₂O		0~15%, előny	ösen 6-1256
K,0		0-1.5%, előny	ösen 6-12%

TO/ > / 0 V

13,0-17%

0-3%, előnyösen 0-2% 0-15%, előnyösen 2-3% 0-8%, előnyösen 0-484

Α) •3 az - 0 7»

R₂O íNa₂OrK₂O)

P2O5 ossz vas

8%

TiO₂

A készítmény tartalmazhat max 2 vagy 3%-ban nem analizált szennyeződést is, mint az Ilyen készítményeknél az ismert.

A nagy alumínium-oxidtartalom. - ez 16-27%, előnyösen nagyobb, mint 17% és/vagy előnyösen kevesebb, mint 25%, különösen kevesebb, mint 22%, ha a. szilicíum-oxid és alumininm-oxld hálőképzők. összege 57-75%, előnyösen nagyobb, mint 60% es/vazy előnyösen, kevesebb, mint 72%, különösen előnyösen kevesebb, mint 70% - és a nagy mennyiségű alkáitkus anyagok (R₂O: nátrium és kálium), ez 10-17%, és 0-5%, különösen 0-2%, ha R.₂Oá 13%, mennyiségű magnézinm-oxid kombinációja következtében az összetétel fontos jellemzője, hogy széles hőmérséklet határok között szálasítható, továbbá lehetővé teszi, hogy a kapott szálak savas pH-nái bio-oldhatók. Egy előnyös kiviteli formánál az alkallkus anyag tartalom előnyösen nagyobb, mint Í2%, különösen nagyobb, mint 1384, még előnyösebben naavohh mint 13,3% és/vazv előnyösen kisebb, mint 15%, különösen kisebb, mint 14,5%.

Az. ilyen összetételű készítmények különösen előnyösek, mivel megfigyeltük, hogy a kapott véleményekkel ellentétben az üvegolvadék viszkozitása nem csökken szignifikáns mértékben az aikálitartalom növekedésévek Ez az előnyős hatás lehetővé teszi, hogy növeljük a.hőmérséklet különbséget a szálasításhoz alkalmas viszkozitásnak megfelelő hőmérséklet és a ki«ί .**. ,*·„ ·”»** *♦'*

- 10kristályosodó fázis olvadási hőmérséklete között, és igy jelentős mértékben javíthatók a szálasítás körülményei, és különösen lehetővé válik a bio-oldhato üvegek egy új családjának szálas ítása belső esnírifugálással.

Egy előnyös kiviteli formánál a készítmény vas-oxíd tartalma 5 és 12%, különösen 5 és 8% közötti érték, ami lehetővé teszi tűzálló ásványi gyapot takarók előállítását.

Előnyösen ezek az összetételek kielégítik a következő arányokat: (Na? + K₂.O)ZAl203 E 0,5, előnyösen (Na? * BEOj/ÁDO;; > 0,6, különösen (Na₂ + KaOEAbQ, > 0,7, és ez kedvező olyan hőmérséklet biztosításának, ami megfelel a szálasításhoz alkalmas viszkozitásnak és az olvadási hőmérséklet felett van.

Egy előnyös kiviteli formánál a találmány szerinti készítmény sződatartaíma előnyösen 10-25% közötti érték, különösen nagyobb, mint 12%, előnyösen nagyobb, mint 15% és/vagy előnyösen kisebb, mint 23%, előnyösen kisebb, mint 20%, még különösebben kisebb, mint 17% és a magnézium-oxid tartalom 0-5%, előnyösen kevesebb, mint 2%, előnyösen kevesebb, mint 1 % és/vagy a magnézium-oxid tartalom nagyobb, mint 03%, különösen nagyobb, mint 0,5%.

Egy másik kiviteli forma szerint a magnézium-oxid tartalom 5-10% és a szodatartalom 5-15%, előnyösen 5-10%.

Adott esetben P2O5 adagolásával, amelynek mennyisége 03%, különösen nagyobb, mint 0,5% és/vagy kisebb, mint 2%, a bio-oldhatóság semleges pH értéknél növelhető. Adott esetben a készítmény tartalmazhat még bór-oxidot, amely lehetővé teszi az ásványi gyapot termikus tulajdonságainak javítását, különösen csökkenthető a termikus vezetőképesség koefficiense a sugárzásos komponensben és növelhető a bio-oldhatóság semleges pH-nál, Adott esetben Tí0₂-t is adagolhatunk, ennek meny nyisége például 3'%-ig terjedő érték. Egyéb oxidok, így példán BaO, Srö, MnO, CryOs ós- ZrO₂ szintén adagolhatok, ezek mindegyikének mennyisége kb, 2%-ig terjedő érték.

A találmány szerinti készítményeknél a 1()^2>> poíse (decipascaLsec) viszkozitásnak megfelelő hőmérséklet, <'Τ|_Ο#2.;5 és a kristályosodó fázis folyáspontja (Ij^) közötti különbség Esi asene előnyösen legalább 1<FC> A tartománynak’’ nevezzük, azaz ez az a hőmérséklet intervallum amelyen bellii a szálasítás, különösen a belső cenírifngálásos szálasítás kivitelezhető. Ez a különösén előnyösen legalább 20 vagy 3Ö°C, még különösebben 5Ö°C, még különösebben több, minti 00° C.

A találmány szerinti megoldást különbözőképpen vételezhetjük ki, függően az ötvözet összetételének megválasztásától.

A nikkelt, amely szilárd oldat formájában van jelen és a kobalt kristályszerkezetének stabilizálására szolgák a szokásos mennyiségben használjuk, ez 6-12%, előnyösen S- iÖ% az ötvö

EC

í. tömé számolva.

A króm elősegíti a mátrix mechanikai szilárdságát és résza szilárd oldatban van leien, de karbidokat, különösen

Cr₂3Q típusú karbidokat is képezhet finoman díszpergált formában a szemcsékben, ahol ellenállást biztosit a szemesén kívüli folyásnak. Hozzájárulhat az. ötvözet szemcseközí erősítéséhez ChCj vagy Cm/Cö típusú fcarbidok formájában, amelyek, a szemcse-határokon vannak jelen és megakadályozzák a szemcsék egymáson történő elcsúszását. Az alábbiakban majd ismer tetésre kerülő hőkezelés lehetővé teszi» hogy a Cr?Cj típusú karbidok Cr₂?C§ típusú karbidokká alakuljanak, amely sokkal stabilabb magas hőmérsékleten. Á króm elősegíti a korrózióval szembeni elienáilóképességef mint krőm-oxid prekurzor, ami egy védőréteget alkot az oxidáló közegnek kitett felületen.. Egy minimális mennyiségű króm szükséges ahhoz, hogy ez a védőréteg kialakuljon és megmaradjon. Túl nagy krómtartalom azonban károsítja a mechanikai szilárdságot és a magas hőmérsékleten mutatott szívósságot, mivel túl nagy merevséget és alacsony duktiütást eredményez, ami nem megfelelő nagy hőmérsékletű igénybevétel esetén.

Általánosságban a találmány szerint felhasználható ötvözetek krőmtartaíma 23-34 tÖ.meg%, előnyösen 26-32 tömeg%, még előnyösebben 28-30 tomeg%.

A tantál szilárd oldatban formájában van jelen a kobalt mátrixban és lévén egy nehéz atom, lokálisan deformálja a kristályrácsot és gátolja vagy akar blokkolja a diszlokációk mozgását, amikor az anyag mechanikai terhelésnek van kitéve, és így hozzájárul a mátrix belső szilárdságához. Képes továbbá a szénnel TaC karbidokat képezni, amely először finom diszperzió tormájában van jelen a szemcsékben, ahol megakadályozza a szemesén belüli folyást, továbbá a szemcsehatárokon, ahol egy szemcseközi erősítést biztosit esetleg a krőm-karbidokkal k i egészítve.

A minimális tantál tartalom, amely lehetővé teszi a találrséklelen a mechanikai szilárdin art v szerint igen magas ság biztosítását, kb?í%₅ a felső határ kb. 10%. A tantáltartalom előnyösen 4,2-10%, még előnyösebben 4,5♦ ♦

- 13 ~

10%, különösen 5-10%. Λ tantál mennyisége még előnyösebben kb. 5,5-9%, különösen 6-8,5 tömegbő közötti érték.

A szén az ötvözet igen fontos összetevője, szükséges, hogy fém-karhid váljon ki. A széntartalom közvetlenül meghatározza az ötvözetben jelenlévő karbidok mennyiségét. Ez az érték legalább 0,2% annak érdekében, hogy a minimálisan kívánatos erősítést elérjük, de legfeljebb 1,2%, hogy megakadályozzuk azt, hogy az ötvözet kemény legyen, és nehéz legyen a feldolgozása, az erősítés túl nagy sűrűsége miatt. Az Ilyen összetételű ötvözet hiányzó duktihtása megakadályozza, hogy kellőképpen ellenálljon törés nélkül túlzott terheléseknek (például termikus eredetöeknek) és a repedések terjedésének..

Előnyösen a széntartafom fch. 0.3,-1,1 töm.eg.%, még előnyösebben 0,35-1,05 tömeg%.

A találmány szerint az ötvezet összetételét úgy állítjuk he, hogy szignifikáns mennyiségű tantál-karbid legyen jelen a szeme sehat árokon,

Egy előnyős kiviteli formánál az ötvözet összetétele olyan, hogy a szemcseközi karbidok mindegyike tantál-karbid. Ezt úgy érhetjük el, hogy a tantáltartalmat megfelelően magasra választjuk, hogy eltoljuk a karhid képződési reakciót a TaC képződés javára.

Ennek érdekében a tantál- és széntartalmat előnyösen úgy választjuk meg, hogy a Ta/C molarány nagyobb vagy egyenlő 0,9, előnyösen, 1-1,2 közötti érték,

A TaC tantál-karbid különösen stabil magas hőmérsékleten, mivel megfigyeltük, hogy ezen karbidok szerkezetét jelentősen befolyásolja az 1300°C körüli magas hőmérséklet, A TaC

- Μkarbidok csak csekély ^kioldódása” figyelhető meg, feltehetőd a mátrix Ta és C tartalmából kiindulva, ami nincs hatással a mechanikai tulajdonságokra. így az az ötvözet, amelynek szemcseközt erősítését csak a TaC tantál-karbidok alkotják, ga rantáltan megtartja az erősítést Igen magas hőmérsékleten is extrém működési körülmények között.

<·

A tantál-karbidok továbbá hozzájárulnak az ötvözet oxidációval szembeni ellenáilóképességébez is, azáltal, hogy részlegesen Ta₂O.5 részecskékké oxidálódnak és ezek a részecskék a szeme sehatárok.on nyalábokat alkotnak, amelyek dugókként működnek és megakadályozzák az oxidáló közeg anyagba való behatolását. Az oxidáló közeg a szerszám felületénél marad, ahol a védő króm-oxid réteg jól tapad az alap ötvözethez, a fór gő· tányér felületén a Ta^Os képződésének következtében, amely elősegíti a CiyCh ötvözethez való kötését. így egy hatásos és tartós erősítést biztosítunk, és ezáltal lehetséges csak relatíve kis mennyiségű szenet alkalmazni, ami nem befolyásolja az anyag feldolgozhatóságát.

finnél a kiviteli formánál a széntartalom előnyösen 0,30,55%, előnyösen kb, 0,35-(),5% az ötvözet tömegére számolva fiz az Igen alacsony széntartalom lehetővé teszi olyan erősítő fázis szemcseközi kialakulását, amely elegendően sűrű, de nem folytonos és Ily módon nem. vezetőképes a szemcsehatárokon a repedések terjedésére nézve.

Egy kevésbé előnyös kiviteli formánál az ötvözet összetétele olyan, hogy a szemcseközi karbidok nemcsak tantál-karbidokat tartalmaznak, ezek azonban meglehetősen nagy mennyiségben vannak jelen. Ezt úgy biztosítjuk, hogy relatíve nagy széniaríalroat választunk úgy, hogy a TaC mennyiségi aránya az összes szemcseközi karbidokhoz viszonyítva a kívánt mennyiségű tantál-karbiűot biztosítsa.

Ennél a megoldásnál előnyösen a széntartalom 0,8-1,2%, még előnyösebben 0,9-1,1%, különösen 0,95-1%.

ilyen .széntartalom mellett a szemcseközi karbíd háló igen sűrű, de bizonyíthatóan nem hátrányos magas, nagyobb, mint 1150°'C hőmérsékleten való alkalmazásnál. Ez azért van így, mert e hőmérséklet felett az katbidok egy része hajlamos a szilárd oldatban oldódni úgy, hogy a szemcseközi kivált fázis fokozatosan nem-folyamatossá válik és hatásosan gátolja a reesek teriedését.

la a Ta/C tantál/szén mólarány kisebb, mint 0,9 és ez 0,3, előnyösen 0,35, a TaC mennyisége a szemcsekőzíl karbidokban kb. 50% térfogaiban, a többi karbíd M₂.₅C6 típusú, ahol M. jelentése lényegében króm.

A Ta/C mólarány előnyösen kb. 0,35-0,45.

Az McsC'e karbidok. jelenléte ellenére, amelyek kevésbé stabilak magas hőmérsékleten, a szemeseközi erősítés hatásos marad I2ÖO-13OO°C hőmérsékleten is az elegendő mennyiségű TaC jelenlétének következtében, amely karbíd intakt vagy TajOs oxiddá oxidál ódik. Továbbá, a szemesehatárokon jelenlévő króm króm diffúziót biztosít, ami fontos a korrózióval szembeni ellenállás szempontjából.

A forgó tányért alkotó ötvözetben adott esetben volfram is jelen van. Ez a mátrixban szilárd oldatban van és fokozza a belső mechanikai szilárdságot azon hatása révén, hogy deformálja a kobak kristályrácsot. A krómmal együtt továbbá elősegíti a szemcseközi karbidok kialakulását (amelyeket ekkor (€r,W)rXA“kéní említünk), ha a Ta/C mólarány kisebb, mint 0,9.

Azonban, mindkét fenti kiviteli formánál a volfram jelenléte hátrányosan befolyásolhatja az ötvözet mechanikai szilárdságát.

Ez azért van így, mert azt találtuk, hogy a vo.1fram.ot tartalmazó ötvözetek nnkroszerkezeteben új szemeseközi fáz! alakulnak ki, amely a TCP (Topotogically Close Compact) fá < egy a σ - CoCr fázis - tartalmazza és ez ridegué teszi az ötvözetet. Ez a fázis annak következtében jön létre, hogy elemek túlzottan nagy koncentrációban kerülnek oldatba a kristályosodott kobaltban, Mivel a találmány szerinti ötvözetekre mindig a relatíve nagy mennyiségű tantál jellemző, volfram jelenléte a krómmal, nikkellel és szénnel együtt, kényszeríti, hogy a mátrix néhány eleme egyesüljön a szeme seb Marokon vagy akár a mátrixban. Továbbá, kimutatható, hogy ha a a volframot tartalmazó ötvözeteket igen magas, kb. i3O0°C hőmérsékletnek tesszük ki, a helyi kémiai összetétel eutektíkus, a szemcsehatárokon bekövetkező olvadást eredményez, Volfram nélkül a szemcsehatárokon az olvadáspont magasabb lehet, és ilyen helyi ol vadás nem lenne megfigyelhető í3öö°C-o.n; következésképpen a olvadás nem következik be és a szemcsehatárok intaktak maradnak még 13ÖO°C-on is.

Ily módon egv előnyös találmány szerinti megoldásnál volíram mentes ötvözetet vagy lényegében, volfram mentes ötvözetet alkalmazunk, ami azt jelenti, hogy kis mennyiségű volfram még elviselhető, ez metallurgiai értelemben a fémes * X ♦

- 17szennyeződések nyomait jelenti. Ez az ötvözet különösen előnyös igen magas működési hőmérsékleten, különösen, ha az ásványi kompozíció- a forgó tányérra legalább l!5Ö°C-on lép be és, különösen, ha az ásványi kompozíció folyási hőmérséklete 1140°C vagy magasabb. Ez az ötvözet, továbbá értékes mechanikai tulajdonságokat mutat alacsonyabb hőmérsékleten, így 1ÖOÖ°C körüli értéknél a forgó tányéron, ez különösen javított tartósfolyási ellenállást jelent, ami lehetővé teszi új szálas hasi kondíciók kialakítását, ami a forgó tányért vagy a tányér forgási sebességét illeti. Egy igen előnyös kiviteli formánál a voifram-mentes ötvözet kizárólag tantál-karbiddal van erősítve és a szemcseközi erősítés sűrűsége alig módosul.

Az ötvözet tartalmazhat más szokásos alkotókat vagv szókásos szennyeződéseket. Általában ezek a következők:

- szilícium, ez dezoxidáló az olvadt fémre az ötvözet olvasztásakor és öntésekor, mennyisége kevesebb, mint 1 tö~ meg%;

- mangán, ez szintén dezoxidáló hatású, mennyisége kevesebb, mint 0,5 tömeg%;

- cirkon, ez képes nem kívánatos elemeket megkötni, ilyen a kén vagy a higany, mennyisége kevesebb, mint 0,1 tömeg%;

- vas, mennyisége 3 tömeg%-tg terjedő érték anélkül, hogy a fém tulajdonságait károsan befolyásolná:

- a szennyező elemek ossz mennyisége, amelyek az ötvözet szokásos alkotói, előnyösen kevesebb, mint 1 tömeg%.

A találmány szerinti ötvozewonyősen nem tartalmazza a következő elemeket: ©r-Hfj Y, Dy, Re vagy egyéb ritkaföldféΧΛΦχ ►ϊ .

* Λ ... * ... * *

18A fentiekben, leírt ötvözetek közül néhány a találmány tárgyát képezi.

Különösen az: oltalmi körbe tartozik: egy kobaltbázisú ötvözet, amely magas hőmérsékleten oxidáló közegben nagy mechanikai szilárdságú és amely tartalmaz, még krómot, nikkelt, tantált és szenet, és jellemzője, hogy nem tartalmaz volframot, > és lényegében a következő elemekből áll (a megadott százalékok tömeg%-ot jelentenek):

- 34% 6 - 12% 10% mint 3%

Cr

Ta

C 0,2-1,2%

Fe kévése

Si kevesebb, mint 1 %

Mn kevesebb, mint 0,5%

Zr kevesebb, m 1 nt 0,1 %, a 100%-ot kitevő mennyiség kobalt és a szokásos szennyezőanyagok, és a Ta/C mól arány legalább 0,3, előnyösen legalább 0,35.

Ezt a találmány szerinti ötvözetet lényegében a nagy tantáltartalom és a volfram hiánya jellemzi, Ez lehetővé teszi olyan erősítő fázisok kialakítását, amelyek kiválnak vagy szilárd oldatot alkotnak és főleg tantálbázisúak. és nagy szilárdságot biztosítanak magas hőmérsékleten,

A króm-, nikkel- és széntartalmat előnyösen a megadott előnyös Intervallumokon belül választjuk.

A taníáltartalom ülő»yese»-4«4S%? előnyösen 4,2-10%, különösen előnyösen 4,5-10%.

·»* 1« ***2 *** * ί : «Ά .♦ ♦··

Előnyösen a Ta/C móíaránv nagyobb vagy egyenlő 0,9» előnyösen 1-1,2, A széntartalom ezért előnyösen 0,3-0,55 törne g%, előnyösen kb, 0,35-0,45 tömeg.

Egy kiviteli formánál a széntartölom kb. 0,8-1,2%, előnyö sen 0,9-1%, különösen kb, 0,95-1%, A Ta/C mólarány ekkor előnyösen 0,3-0,5, még előnyösebben 0,35-0,45,

Ezek a volfram-mentes ötvözetek különösen előnyösek magas hőmérsékleten végzett eljárásoknál, így í 150!2ÖÖ°C-on, de természetesen alkalmazhatok a többi standard eljárásnál Is, amely során ásványi gyapotot állítunk elő forgó tányéron kb, 900-1100°C-on.

A találmány oltalmi körébe tartozik egy további kobaltbazisú ötvözet, amely az alábbi összetételű ;

Cr >4%

2o

Ta

W

C

Fe

Si

- 12%

4,2 - 10%

- 8%

0,8 - 1,2% kevesebb, mint 334 kevesebb, mint í % kevesebb, mint 0,5%

Zr kevesebb, mint 0,1 %» a 100%-ot kitevő mennyiség kobalt és a szokásos szennyeződések; és a Ta/C mólarány legalább kb. 0,3 - 0,5, még előnyösebben legalább 0,35, különösen előnyösen 0,35-0,45/

A. króm-, nikkel-, tantál- és .szén-tartalmat előnyösen a fentiekben megadott előnyös intervallumon belül választjuk.

Ί ;^χ'· ί * * ♦

A találmány szerint alkalmazható ötvözeteket/ nem tartalmaznak igen reakcióképes elemeket, ilyenek például a B, Hf és a ritkaföldfémek, beleértve az Y, Dy, Re elemeket, könnyen formázhatjuk a szokásos olvasztási és öntési műveletekkel standard eszközökkel, különösen, induktív olvasztást alkalmazunk legalább részlegesen inért atmoszférában, majd homok formába Öntjük.

A bizonyos mennyiségű volframot tartalmazó Ötvözetek kevésbé előnyösek, mint az előzőek szerinti ötvözetek, mivel ezekkel a kb. 1100-115Ö^CC hőmérséklet helyett 900-11ÖÖ°C szerszámhőmérsékleten lehet dolgozni.

Öntés után egy adott, alkalmas mikroszerkezetet előnyösen az alábbi kétlépéses hőkezeléssel tudunk biztosítani, amelynél különösen az M/Ci-típusú karbidokat M23C); típusú karbidokká alakítjuk:

~ oldat fázis, ez egy 1 ÍCX)-Í25O°€, különösen kb. 12ÖÖ1250°C hőmérsékletű lágyítás, különösen 1-4 órán át, előnyösen kb. 3 órán át; és

- egy karbid kíesapási fázis, az 85Ö-105Ö°C, különösen kb, 1ÖÖO^CC hőmérsékletű lágyítás, különösen 5-20 órán át, előnyösen kb. 10 órán át,

A találmány oltalmi körébe tartozik továbbá egy gyártási eljárás, amelynél öntödében a fentiekben részletezett találmány szerinti ötvözetből egy terméket állítunk elő, előnyösen a fentiek szerinti hőkezelési lépésekkel.

Az eljárás tartalmazhat legalább egy hűtési lépést az öntési művelet és/vagv az első hőkezelést fázis után, és a hőkezelés

A közbülső és/vagy végső hűtési lépést például levegővel való hűtéssel végezzük, különösen környezeti hőmérsékletre való hűtéssel.

Az elj árás tartalmazhat továbbá egy kovácsolás! lépést az öntési művelet után.

A találmány szerinti Ötvözetek alkalmazhatók bárm ilyen komponensek előállítására, amelyek magas hőmérsékleten mechanikai stresszhatásnak vannak kitéve és/vagy oxidáló vagy korrőzlv környezetben működnek. A találmány oltalmi körébe tartoznak továbbá a találmány szerinti ötvözetből kialakított termékek., különösen öntödei termékek.,

A fenti felhasználások közül különösen említjük azon termékek előállítását, amelyek az üveg magas hőmérsékletű átalakítására vonatkoznak, ilyenek például az ásványi gyapot előállításánál felhasználásra kerülő forgó tányérok.

Bár a találmányt lényegében az ásványi gyapot előállításával összefüggésben ismertetjük, ez alkalmazható általában az üvegiparban. így például különböző kemencék, fonófejek vagy adagolók komponenseinek vagy alkatrészeinek előállítására, különösen üvegtextíl fonalak és üvegkészítmények előállításaAz. üvegiparon túl a találmány alkalmazható a legkülönbözőbb féle termékek előállítására, amelynél nagy mechanikai sxilárság és oxidáló és/vagv korrőzlv környezet van jelen különösen magas hőmérsékleten.

Általában a találmány szerinti ötvözetek alkalmazhatók bármilyen tűzálló Ötvözetből készült álló vagy mozgó komponensek előállítására, amelyek magas hőmérsékletű hőkezelő *» 4>

**·♦ »***· *» Μ * * » » ♦X * *Χ» kemencében működnek (üzemi hőmérséklet, 11Ö0°C feletti) vagy a vegyiparban hőcserélőkben vagy reaktorokban. így ezek lehetnek például magas hőmérsékleten üzemelő ventilátor lapátok, égetési alátétek, kemence-adagoló berendezés, stb. Alkalmazhatók továbbá bármilyen bőnek ellenálló elemként, amelyek forró oxidáló atmoszférában működnek, továbbá turbina komponensek előállítására, amelyeket földi, tengeri vagy légi szállító berendezések: motorjában alkalmaznak, vagy bármilyen nem szállító célú felhasználásnál, például erőmüveknél, így a találmány oltalmi körébe tartozik továbbá a fentiek szerinti kobalt ötvözetből előállított termékek alkalmazása oxidáló atmoszférában, legalább IIÖCFC hőmérsékleten.

A találmányt közelebbről a kővetkező példákkal és az 1-7, ábrákkal ί 11 nsztrál jnk,

Az 1, ábrán látható a találmány szerinti ötvözet mikrofelvéteíe.

A 2, ábrán látható az ötvözet mechanikai tulajdonságait bemutató görbe.

A 3. és 4. ábrán látható egy összehasonlító ötvözet szerkezetének mikrofelvétefe.

Az 5. és 6, ábrán láthatók a különböző ötvözetek mechanikai tulajdonságait összehasonlító görbék,

A 7, ábrán látható egy másik találmány szerinti ötvözet szerkezetének mikrofelvéteíe.

1, példa ínért atmoszférában (különösen argon) végzett induktív olvasztással olvadékot állítunk elő, majd az olvadékot homok tonnákba öntjük, az. összetétel a következő;

.? »' »«**, *’»^,j *»*♦ ϊ ί * *» » Í»S *** ** **· 4 ««φ

Cr

Ni

C

Ta

W

Maradékok; Fs

8,68%

0,3734

5,7%

0%

3% <1% <0,5%

Zr <0,1%

Többi (összesen) <1% és a 100%-öt kitevő mennyiség kobalt.

Az öntési műveiét után hőkezelést végzünk, amely egy oldat kezelési fázist (2 óra, 12O0°C) és egy szekunder-karbíd kicsapási fázist (10 éra, 1000°C) tartalmaz, mindezen hőkezeléseket után léghűtést alkalmazunk környezeti hőmérsékletre való hűtéssel.

A kapott ötvözetek mikroszerkezetét optikai vagy elektronmikroszkópiával vizsgáltuk a szokásos metallográfiás eljárásokkal és adott esetben röntgen nűkroanalízissei, ebből kitűnt, hogy a kobalt mátrix hpcentrált köbös szerkezetű, nikkel és oldatban króm és tantál! jelenlétével stabilizálva, a karbid kiválás a szemcséken belül és a szemesehatárokon található. Ez a szerkezet látható az 1. ábrán, amely az ötvözet scannig elektronmikroszkópos (SEM) felvétele, a nagyítás 250x, a szemcsehatárokat, amelyek az alkalmazott nagyítással készült felvételen nem láthatók, az 1 jelű vékony vonallal jelöljük. Az 1 vonalakkal határolt szemcséken belül a szemcsén belüli fázis egy 2 finom szekunder karbid fázist tartalmaz, ez Cr₂jC₆ és TaC típu-

φ φ* > φ X Φ sú, amely egyenletesen válik ki a mátrixban és kis pontok formájában jelentkezik. A szemcsehatároknn sűrű, de nem folyamatos szemcseközi fázis található, amely kizárólag TaC tantál karbidhöl áll (jel 3), amely jól elválasztott, általában hosszúkás formájú szigeteket alkot.

Ez a míkroszerkezet az ötvözetben a tantál/szén- 1,07 mólaránynak köszönhető.

A míkroszerkezet termikus stabilitását a következő kezeléssel demonstráltuk: egy ötvözet mintát, amelyet kitettünk az előzőek szerinti oldat és kicsapást hőkezeléseknek, 5 órán át 1 3öö°C-on melegítettünk, majd ezután vízzel lehütöttük. a míkroszerkezet befagyasztására.

A minta szerkezetét SEM-mel vizsgáltuk 250x nagyítással. A vizsgálatból kitűnt, hogy a szemcsehatárokon a szerkezet csak igen kis mértékben változott a hőkezelés hatására, az ötaJ?

vözet olvadása nem volt megfigyelhető és még mindig számos TaC karóid részecske volt látható.

Az ötvözet magas hőmérsékletű mechanikai szilárdsági tulajdonságait 3 pontos hajlítási, tartós igénybevételi szilárdság (bending creep resistance) teszttel vizsgálatuk különböző hőmérsékleteken (1200°C, I25O°C, 1.3ÖÍTC) és különböző terheléseknél (21 MPa, 31 MPa, 45 MPa), Á vizsgálatokat paral lelepí pedál is testeken végeztük (szélesség 30 mm és vastagság 3 mm), a terhelést, a két hordozó közötti középponton vittük fél, a hordozók egymástól való távolsága 37 mm, a vizsgálatot mindegyik megadott hőmérsékleten elvégeztük egymást követően a három terheléssel növekvő sorrendben. Egy másik vizsgálatnál konstans terhelést alkalmaztunk különböző hőmér♦ * * Ύ* -χ

- 25 sékletekem A kapott eredményeket a 2. ábrán mutatjuk be ugyanazon görbén, és megadjuk a deformációt (pm-ben) az idő függvényében (órában). Az 1. táblázatban összefoglaljuk, a 3 pontos tartós igénybevételű görbék meredekségét az alkalmazott hőmérséklet és feszültség, valamint a terhelési idő függvényében.

A vizsgált ötvözetek, kiváló tartós igénybevételi szilárdságot mutatnak 1200^cC és !250°C hőmérsékleten és még elfőgadható tartós igénybevételi szilárdságot 13ÖÖ°C-on az alkalmazott terheléseknél.

Az ötvözetek oxidációval szembeni ellenállási tulajdonságait termogravimetriás vizsgálattal értékeltük 120C)°C-on: a kapott parabolikus oxidációs konstans értéke

Kp 96,5 χ 10’’* gf,em“⁴.s^? és a parabolikus párolgási konstans értéke K_¥ 3,96 x KF^íy g-cmrisA

Az ötvözet mechanikai szilárdsági tulajdonságait alacsonyabb hőmérsékleten nagy terhelés mellett a 3 pontos hajlítási tartós igénybevételi szilárdsági teszttel vizsgáltuk 1000°€-on 103 MPa terhelésnél, a kapott eredményeket az alábbiakban adjuk. meg az összehasonlító példákkal együtt.

Az ötvözetek képességét, hogy alkalmasak tívegolvadékok formálására szolgáló szerszámok kialakításához, ásványi gyapot előállításával vizsgáltuk, A szálasító forgó tányér átmérője 200 mm, a szokásos formájú, ezt a fentiek, szerinti öntési és hőkezelési művelettel nyertük, majd ipari körülmények között alkalmaztuk az alábbiak szerinti összetételű üveg szálasítására, a forgó tányér hőmérséklete 1150°C és 1210°C közötti érték:

** ·♦♦*·♦ ♦ « «« <ν *

SíO?	AbO;	Ossz vas i ReO.p	CaÖ	MgO	Na?O	K>O	1 Többi
45,7	19	7,7	12.6	0,3	8	5,1	1 ¹

Ez egy relatíve oxidáló üveg viszonyítva a szokásos üvegeihez, mivel a vastartalma magas, és a redox értéke 0,15 , Folyási hőmérséklete 1140°C.

A forgó tányért 2,3 metrikus tonna per nap terheléssel üzemeltettük, majd leállítottuk, amikor a szerszám látható károsodása vagy a nyert szálak nem megfelelő minősége miatt úgy tűnt, hogy károsodott. A forgó tányérra belépő ásványi keverék hőmérséklete 12öö-1240°C. A fém hőmérséklete a forgó tányér profiljánál I lőö°C és 121Ö°C közötti érték. A forgó tányér mért élettartama 390 óra volt.

A szálasi'tási kísérlet során a forgó tányért több hősokknak vetettük alá, amikoris közel 15 alkalommal leállítottuk és újraindítottuk,, és ennél törés nem mutatkozott. Ez bizonyítja az ötvözet jó dukülitását 11ÖÖ-12ÖO^CC között.

A forgó tányér hosszú idejű ellenál lóképessége az ötvözet

Í2öö°C~oíi, közepes igénybevétel hatásra mutatott jő tartósíolyási igénybevételi szilárdságának köszönhető (a mechanikai paraméterek a forgó tányér geometriájából következnek).

Á.z .1. példa szerinti ötvözet és a vas jelenléte miatt kevésbé korrozív üveg kedvezőbb üveggyapot előállítási paramétereket biztísitanak igen magas hőmérsékleten.

lítő példa összehasonlítás céljából a következő Összetételű ötvözetet állítottuk elő ugyanolyan körülmények között, az összetétel a. WÖ 99/16919 számú szabadalmi leírás szerint:

Cr	29%
Ni	8,53%
€	0,38%
Ta	2,95%
W	5,77%
Maradékok: Fe	<3%
Sí	<1%
Mn	<0,5%
Zr	<0,1%
Többi (összesen)	<1%

a 100%-ot kitevő mennyiség kobalt.

A 3. ábrából kitűnik, hogy 0,51 Ta/C aránynál az ötvözet mikrostruktúrájáhan a szemcsehatárokon, kh, 50% (Cr,W) ssCT karúid (a 4 jelű vonal mutatja a vékony eutek.tik.us területet) és 50% TaC karbid (a 3 vonal mutatja) található.

Ezen ötvözet mikrostruktúrájának termikus stabilitása igen magas hőmérsékleten gyengébb, mint az 1. példáé, ez kitűnik a 4. ábrából, amelyen látható az 1. összehasonlító példa szerinti ötvözet SEM mikro fel vétele 5 órán át tartó 1.3ÖO°C-on való melegítés és vízzel való lehűtés után.

A tartós Igénybevételű szilárdság vizsgálatával igazoltuk, hogy az összebasonlítö ötvözet mechanikai szilárdsága magas hőmérsékleten kisebb, mint az 1. példa szerinti ötvözeté. Ezeket az eredményeket mutattuk he az 5. ábrán, amelyen ábrázol« « tűk a tartós igénybevételi szilárdságot 120Ö°C-on 31 MPa terhelésnél, a 6. ábrán látható az összehasonlító tartósfolyási ellenállás lÖöö°C-on 103 MPa értéken, az adatokat az L táblázatban is összefoglaljuk,

Kiértékeltük az 12Ö0°C hőmérsékleten mutatott oxidációval szembeni ellenállóképességet is termogravímetriás analízis sel, az eredmények: K_p“9,42..iG‘^!'^!· g².cm’⁴.s’⁵ és

Kv^ 4,8ő.lG‘* g.cm².s'*.

2. összehasonlító példa

Az 5, és 6, ábrán, valamint az 1, táblázatban bemutatjuk egy másik típusú összehasonlító ötvözet magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságait, ez az ötvözet egy ODS típusú szuperötvözet, amely nikkel-króm tartalmú mátrixot tartalmaz és adott esetben ittrium-oxiddal erősített.

Ez az igen nagy teljesítményű ötvözet nem állítható elő öntéssel, hanem a bonyolult pormetallurgiai eljárással, amelynél fém és kerámiai porok mechanikai szintézisét végzik nyomás alatti színtere lés sel, komplex termő-mechanikai megmunkálással és igen magas hőmérsékleten végzett hőkezeléssel, ennek következtében ez egy igen drága gyártási eljárás.

A 2, összehasonlító példa szerint vizsgált fokozat MA 758

Speeial Metals alapián.

Meg kell állapítani, hogy a 2, összehasonlító- példa szerinti ODS ötvözet tartősfolyási ellenállóképessége jobb mint az 1. összehasonlító példa szerinti kobalt ötvözeté: a tartősfolyási görbe meredeksége 1200°C~on 15-szőr nagyobb, mint az összehasonlító kobaltbázisű ötvözeté.

Az 1. példa szerinti ötvözet gyengébb, mint az ODS ötvözet, mivel az 15Ö0°C~on mutatott taríósfolyási görbe meredeksége 2-3-szor nagyobb, de ez jelentős javulást mutat az 1. őszszehasonlítő példa ötvözetéhez képest.

Hasonló különbség mutatkozik az 1ÖCXEC hőmérsékleten vizsgált tulajdonságokban is·.

Egy másik találmány szerinti ötvözetet állítottunk elő az 1 ildában leírtak szerint és értékeltük hasonlóképpen a tulajdon ságaií, az ötvözet összetétele a következő:

Cr K'j't	28,5%
Aí c	ö,V /0 0,5% a co/
1 d w	/ο 0%
Maradékok: Fe	<3%
Sí	<1%
Mn	<0,5%
Zr	<0,1%
Többi (összesen)	<1%

a 100%-ot kitevő mennyiség kobalt.

Az ötvözet mikrostruktórája hasonló az 1. példa szerinti ötvözetéhez, a szemcseközi. fázis rólau TaC tar moot tartalmaz (Ta/C mólarány 1,13).

A mechanikai szilárdsági vizsgálatok eredményeit az 5.

ábrán és az. 1. táblázatban foglaljuk össze.

«« « * * ** *

	-30-	·♦ ** A A, * ♦
3. példa
Egy további taláimá	ny szerinti ötvözetet állítunk elő az 1.
példában leírtak szerint t	ís vizsgáljuk a ti	dajdonságait, az ötvö-
zet összetétele a követke	ző:
€r	29%
Ni r'	8,86% A ÖQOZ
V Ta	Vj7ö /0 6%
W	0%
Maradékok: Ee	<3%
Si	<1%
Mn	<0,5%
Zr	<0,1%
Többi (összesen)	<1%
a 100%-ot kitevő mennyi	see kobalt. V.-'
Az ötvözet mikrostr	aktnrája különbi	?zik az 1. és 2. példa
szerinti ötvözetekétől, m	ivei a szeme sebe	itárokon az azonos
mennyiségű íantál-karbk	okon kívül Cr??:	C_;fí króm karbidok is
jelen vannak. A nagy szé	ntartaiom a kart	idők nagy sűrűségét
eredményezi, amely kb.	>0% Cr_a3Cö 50%	TaC-néi, mivel a

Ta/C mófaránv 0.39.

A mechanikai szilárdsági vizsgálatok eredményeit az 5, ábrán és az 1. táblázatban foglaljuk össze.

* *·»

L táblázat

		21 M Pa terhelés	31 MPa terhelés	45 MPa terhelés
Példa	Bemér-	Idő	i Meredekség	Idő	Meredekség	Idő	Meredekség
száma	seklet	(óra)	(um.h'L	(óra)	(ura.h'^!)	(óra)	(pm.h'y
i	1200	-	-	70	2,0	40	10,0
	1250	96	1,0	6?	3,5	96	9,0
	1300	97	2,5	··	-		-
2	1200	63,5	<1,0	163	2,0	-	-
3	1150	-		-	·	64	6,0
	1200	-	-	75	4,5	-	-
	1250	66	1,5	66	10,0	17	140,0
Lösszé-	1150	64	<L0	-	-
hasonlító példa	1200	16	6,0	50	14,0
2.összehasonlító példa	1200			124	<1,0	...................

4. példa

Előállítottunk egy további volframot is tartalmazó ötvöze-

t, amelyi	aek összetétele a következő:
Cr	28,2%
Ni	8,74%
C	0,37%
Ta	5,84%
W	5,6%
Marat	3 ékok: Te <3%
Si	<1%
Mn	<0,5 %
Zr	<0.1%
Többi	: (összesen) <1%
100%-ot	kitevő mennyiség, kobalt.

Az ötvözet mikroszerkezetét a 7. ábrán mutatjuk be, a scanning elektronmikroszkópos felvételből kitűnik egy meglehetősen sűrű szemcseközi háló, amely eutektíkus tantál-karbidokaí (TaC, 6 jel) tartalmaz kobalt szilárd oldattal együtt. Ha a rnikroszerkezeíet optikai mikroszkóppal vizsgáljuk megfelelő metál lográfíás maratás után, .kitűnik, hogy különböző típusú MC karbidok vannak jelen, feltehetően, a volfram miatt, amely elősegíti ezen karbidok kialakulását.

A mikroszerkezetbö! világosan, .kitűnik a 7 fázis, amely egy kobaltban és krómban közel egyformán gazdag, diszpergált kompakt fázis és amely tartalmazza a TCP (Topologicaíly Close Compact) fázisok egyikét - σ-CoCr fázis -, amelyről ismert, hogv rideggé teszi az ötvözetet.

Ezek a fázisok nincsenek jelen az 1. példa szerinti ötvözet szerkezetében, bár az összetétele igen hasonló, de volfram nincs jelen. Ebben a 4. példában az 5,6% volfram a 28% króm, 8% nikkel és 6% tantál mellett, ágy tűnik, az elemeket szilárd oldatba viszi, ami meghalad egy bizonyos oldhatósági határt.

Áz 1200°C hőmérsékleten mutatott oxidációs ellenállóképesség termogravhnetriás analízis alapján a következő: Kp-190.1.0’¹² gCcmJs'¹ és K„~ 4,17.10** g.cm^st

A 31 MPa terhelés mellet 12Ö0°C-on vizsgált 3 pontos hajlítási tartósfolyási ellenállás vizsgálatnál az ötvözet folyási sebessége 7-8 μιη.ΙΓζ ez valamivel kevésbé jó, mint az 1-3. példák szeri nti ötvözeteké, de jelentősen jobb, mint az 1. összehasonlító példáé.

Ezek a tulajdonságok, azt mutatják, hogy használható oxidáló atmoszférában 1löö-l15Ö°C közötti hőmérsékleten.

Claims

1. Eljárás ásványi gyapot előállítására belső eentrifugálással, amelynél az ásványi anyag olvadékát egy száíasitó forgó-tányém juttatjuk, -amelynek perifériális része lyuggatva van, .amely lyukakon keresztül az ásványi anyag olvadéka átjutva szálakká alakul, majd ezeket a szálakat gyapottá vékonyítjuk gázárammal, azzal jellemezve, hogy az ásványi anyag hőmérséklete a forgó tányéron legalább 1ÍÖO°C és hogy a szálasttő forgó tányér egy következő elemeket tartalmazó, B~ és Bf-mentes kobaltbazisú ötvözetből van előállítva (a mennyiségek íönteg%~ot jelentenek):

Cr 23 - 34% Ni 6-12% Ta 4,2 -10% C 0,2 -1,2% w 0- 8% Fe kevesebb, mint 3% Sí kevesebb, mint 1% Mn kevesebb, mint 0,5% Zr kevesebb, mint 0,1 %,

a 100%-ot kitevő mennyiség kobalt és a szokásos szemtyezőanyagok, és a tantál és szén közötti mólarány legalább 0,3,

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ásványi anyag hőmérséklete a forgó tányérban legalább 1 ISCfC,

3. Az 1, igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az ásványi anyag őszszefételében a vas(lH) ion tartalom FíOv-han kifejezve legalább 3 tömegH, különösen legalább 5 tömeg%.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az. ásványi anyag összetétele a következő tőmeg%-ban kifejezve;

'SiÖ2 39-55%, előnyösen 40-52%

Al₂O₃ 16-27%, előnyösen 16-25%

CaO 3-35%, előnyösen 10-25%

MgO Ö-15%, előnyösen Ö« 10%

Na?(3

RjO (Na?O'“K;O-ban kifejezve) (M5%, előnyösen ő- 12% 0-15%, előnyösen 3-12%

10-17%, előnyösen 1.2-17%

P2O5 0-3%, előnyösen 0-2% ossz vas (FöjOs) 0-15%, előnyösen 4-12%

B2Q3 0-8%, előnyösen 0-4%

TiO₂ 0-3%, az MgO tartalom 0-5%, különösen 0-2%, ha RgÖ <13%.

5. Az 1~4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a forgó tányért alkotó ötvözet összetételétel a tantál mennyisége 5,5-9 tömeg%,

6, Az 1~5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a forgó tányért alkotó ötvözetben a Ta/C mólarány nagyobb vagy egyenlő 0,9.

7. Az l-ő, igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ötvözetben a tantáltartateat égy állítjuk be, hegy az ötvözetben a szemesehatárokná! lévő szenteseközi fázis kizárólag tantál-karóidból (TaC) áll.

8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, -hogy a forgó tányért alkotó ötvözet 0,3-0,55 tömeg% szenet tartalmaz.

9. A 7. Igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ötvözet 0,8-1,2 tömeg% szenet tartalmaz.

.

10. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy forgó tányért alkotó ötvözetben a Ta/C mólarány kb. 0,3-0,5.

11. Az 1-10, igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a forgó tányért alkotó ötvözet volftam mentes.

12. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ásványi anyag olvadékának folyási hőmérséklete kb, 114Ö'³C vagy magasabb.

13. Kobaltházisű ötvözet, amely magas hőmérsékleten oxidáló közegben nagy mechanikai szilárdságú és amely még krómot, nikkelt, tárnáit és szenet tartalmaz azzal jellemezve, hogy nem tartalmaz.bőrt és. hafniumot és a következő elemek alkotják (az arányokat az ötvözet töraeg%~áhan adjuk meg):

*«#« *»«» φ»«« *** φ * ♦

9 X X « Φ 9 « « « X Φ

Φ « :Φ Φ » * *

Cr

Νί 'Fa

C

W

23 - 34% 6- 12% 4,2-10% 0,2 ~ 1,2% 0 - 8%

Fe

Si

Μη

Zr kevesebb, mint 3% kevesebb, mint 1% kevesebb, mint 0,5%. kevesebb, mint 0,1 % a 100%-ot kitevő mennyiség kobalt és a szokásos szennyezőanyagok és a Ta/C mólarány legalább 0,3,

14. Kobaltbazísá ötvözet, amely magas hőmérsékleten oxidáló közegben nagy mechanikai szilárdságú és amely még krómot, nikkelt, tantóit és szenet tartalmaz azzal jellemezve., hogy volfrarn, B és Hf mentes és a következő elemek alkotják (iö~

Cr ··% ^ ·*» ,<Λ .·' 2.5 - .->4% Λ 106/. Ni T·} 0 ~ 12/¾ a a i oöz í 4 '•Tyó ~ .ÍV/Ö C 0,2-1,234 Fe kevesebb, mint 3% Si kevesebb, mint .1% 'fc 4% Mn kevesebb, műit 0,3% Zr kevesebb, mint 0,1%

a 100%-ot kitevő mennyiség kobalt és a szokásos szennyezőanyagok és a Ta/C mólarány legalább 0,3.

IS. A 13. vagy 14. igénypont szerinti ötvözet azzal jellemezve, hogy az elemek mennyiségi intervalluma a következő:

Cr 26 - 32%

NI 8 - 10%

Ta

4,5-9% 0,3-1,1%.

lő. A 14, vagy 15. igénypont szerinti ötvözet azzal jellemezve, hogy a tantál/szén mólarány legalább 0,9.

17. A lő. igénypont szerinti ötvözet azzal jellemezve, hogy a sz.éntaríalom kb.

0,3-0,55%.

18, A 14, vagy 15. igénypont szerinti ötvözet azzal jellemezve, hogy a széntartatom kb. 0,8-1,2%.

19. A 14. vagy 15. igénypont, szerinti ötvözet azzal jellemezve, hogy a Ta/C mólarány kb. 03-0,5,

20. Kobaltbázísú ötvözet, amely magas hőmérsékleten oxidáló közegben nagy mechanikai szilárdságú és amely még krómot, nikkelt, tantál! és szenet tartalmaz azzal jellemezve, hogy nem tartalmaz bárt és hafniumot és a következő elemek alkotják ,(tómeg%-ban kiípjezve):

Cr 23 ~ 34% Ni 6 -12% Ta 4,2-1034 W 4-8% c 0,8- 1,2% Fe kevesebb, mint 3% Si. kevesebb, mint 1% Mn kevesebb, mint 0,5% Zr kevesebb, mint 0,1 Tó,

a 100%~ot kitevő mennyiség kobalt és a szokásos szennyeződések és a Ta/C mólarány legalább 0,3, előnyösen 0,35, még előnyösebben kb, 0,35-0,5.

21. Termék, különösen üveg melegen történő .formálására alkalmazható termék, amely a 13-20, Igénypontok bármelyike szerinti Ötvözetből van előállítva, különösen öntödei eljárással.

22. A 21. igénypont szerinti tennék, amely öntödei eljárással van előállítva.

23. A 22. Igénypont szerinti tennék, amely öntés után hőkezelésnek van alávetve.

φ A* «.»»* V φ « » *

X * « » * * • ί * * *

ΦΦ Λ *Φ· ♦

24. Α 22. igénypont szerinti tennék, amely az ötvözet öntése után .kovácsolásnak van alávetve,

25, .A 21-24. igénypontok bármelyike szerinti tennék, amely egy szálasíto forgó tányér ásványi gyapot előállítására.

26. Eljárás a 23. igénypont szerinti tennék előállítására azzal jellemezve, hogy az Ötvözet olvadékát alkalmas formába öntjük, -az öntött terméket hökezeljük egy első I 1004258*0 hőmérsékletű hőkezelő lépéssel, majd egy második 850-1 050%? hőmérsékletű hőkezelési lépéssel.

27. Egy kobakbázisn, a következő összetételnek .megfelelő, bort és hafniumot nem tartalmazó ötvözetből előállított termék alkalmazása legalább 11.00°C hőmérsékletű oxidáló atomszíeráhan:

Cr 23: - 34% Ni 6 -12% Ta 4,2 -10% C 0,2-1,2% W 0 - 8% Fe kevesebb, mint 3% Si kevesebb, mint 1% kín kevesebb, mint 0,33 Zr kevesebb, mint 0,13

a 100%-ot kitevő mennyiség kobalt és a szokásos szennyeződések és a tanták'szén mölarány legalább 0,3.