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IT8224403A1 - NICKEL-BASED SUPER-ALLOY - Google Patents

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IT8224403A1
IT8224403A1 IT1982A24403A IT2440382A IT8224403A1 IT 8224403 A1 IT8224403 A1 IT 8224403A1 IT 1982A24403 A IT1982A24403 A IT 1982A24403A IT 2440382 A IT2440382 A IT 2440382A IT 8224403 A1 IT8224403 A1 IT 8224403A1
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oxidation
alloys
weight
levels
oxide
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IT1154577B (en
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United Technologies Corp
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Publication date
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Publication of IT8224403A1 publication Critical patent/IT8224403A1/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/057Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being less 10%

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Chemically Coating (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Contacts (AREA)

Description

DOCUMENTAZIONE DOCUMENTATION

RILEGATA BOUND

SUPERLEGA A BASE DI NICHEL SUPER-ALLOY NICKEL BASED

R I A S S U N T O SUMMARY

Le superleghe a base di nichel contenenti Ni, Al, Mo e W sono dotate di resistenza migliorata all'ossidazione attraverso l'aggiunta di quantit? coordinate di Cr, Ta ed Y. Le leghe risultanti hanno resistenza all'ossidazione e propriet? meccaniche ad elevata temperatura che sono superiori a quelle delle altre superleghe. Nickel-based superalloys containing Ni, Al, Mo and W have improved resistance to oxidation through the addition of quantities. coordinates of Cr, Ta and Y. The resulting alloys have resistance to oxidation and properties? high temperature mechanics that are superior to those of other super alloys.

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda il campo delle superleghe a base di nichel che hanno sia resistenza eccezionale all'ossidazione che eccezionali propriet? meccaniche ad alta temperatura. The present invention relates to the field of nickel-based superalloys which have both exceptional resistance to oxidation and exceptional properties. high temperature mechanics.

Precedenti ricercatori hanno lavorato con le leghe basate sul sistema Ni-Al-Mo. Questo lavoro viene tipificato dai brevetti U.S.A N? 2.542.962 e 3.933.483. Previous researchers have worked with alloys based on the Ni-Al-Mo system. Is this work typified by U.S. Pat. N? 2,542,962 and 3,933,483.

Il brevetto U.S.A. N? 3.904.4G3 suggerisce l'aggiunta di 0,l-3? atomico (totale) di uno o pi? elementi scelti da un gruppo che include Cr, Ta e W al tipo Ni-Al-Mo di leghe. U.S. Pat. N? 3.904.4G3 suggests adding 0, l-3? atomic (total) of one or more? elements selected from a group that includes Cr, Ta and W to the Ni-Al-Mo type of alloys.

Secondo la presente invenzione una classe di superleghe a base di nichel viene dotata di resistenza all'ossidazione sostanzialmente incrementata attraverso l'aggiunta di quantit? coordinate di Cr, Ta ed Y. Il comportamento migliorato all'ossidazione viene ottenuto senza detrimento notevole delle propriet? meccaniche. According to the present invention, a class of nickel-based superalloys is endowed with a substantially increased resistance to oxidation through the addition of quantities. coordinates of Cr, Ta and Y. The improved oxidation behavior is obtained without noticeable detriment to the properties. mechanical.

L'ampia gamma di composizione ?5,8-7,8% Al, 8-12% Mo, 4-8% W, 2-4% Cr, The wide range of composition? 5.8-7.8% Al, 8-12% Mo, 4-8% W, 2-4% Cr,

1-2% Ta, 0-D,3% Hf, 0,01-0,1% Y,'il resto essendo essenzialmente nichel. Una gamma preferita ? 6,3-7,3% Al, 8,3-11,3% Mo, 5-7% W, 2,5-3,5% Cr, 1-2% Ta, 0,05-0,2% Hf, 0,01-0,07% Y. 1-2% Ta, 0-D, 3% Hf, 0.01-0.1% Y, the remainder being essentially nickel. A favorite range? 6.3-7.3% Al, 8.3-11.3% Mo, 5-7% W, 2.5-3.5% Cr, 1-2% Ta, 0.05-0.2% Hf, 0.01-0.07% Y.

Le leghe entro queste gamme possono essere fabbricate in articoli utili usando tecniche di metallurgia delle polveri o possono essere colate alla dimensione e quindi trattate a caldo. Alloys within these ranges can be fabricated into useful articles using powder metallurgy techniques or can be cast to size and then heat treated.

Di conseguenza ? uno scopo della presente invenzione quello di fornire superleghe a base di nichel resistenti all'ossidazione e con alta resistenza meccanica. Consequentially ? an object of the present invention is to provide nickel-based superalloys resistant to oxidation and with high mechanical strength.

I precedenti ed altri scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione diverranno pi? chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione preferite e dai disegni annessi in cui: The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become more effective. clear from the following description of preferred embodiments and the accompanying drawings in which:

la Fig. 1 illustra l'effetto di variare il livello di ittrio sul comportamento all'ossidazione. Fig. 1 illustrates the effect of varying the yttrium level on oxidation behavior.

Le Figg. 2A, 2B e 2C sono microfotografie elettroniche di scansione illustranti la morfologia di ossido ottenuta con vari livelli di ittrio. Figs. 2A, 2B and 2C are scanning electron micrographs illustrating the oxide morphology obtained with various levels of yttrium.

L? Fig. 3 illustra l'effetto di variare il livello di cromo sul comportamento all'ossidazione a 1093?C. L? Fig. 3 illustrates the effect of varying the chromium level on the oxidation behavior at 1093 ° C.

La Fig. 4 illustra l'effetto di variare il livello di cromo sul comportamento all'ossidazione a 1149?C. Fig. 4 illustrates the effect of varying the chromium level on the oxidation behavior at 1149 ° C.

La Fig. 5 illustra il comportamento di rottura per sollecitazione di diverse leghe. Fig. 5 illustrates the stress fracture behavior of various alloys.

La presente invenzione riguarda una superlega a base di nichel avente una gamma di composizione specifica e stretta che fornisce un'eccezionale combinazione di resistenza all'ossidazione e propriet? meccaniche ad alta temperatura. Le ampie e preferite gamme di composizione vengono riportate nelle tabelle 1 e 2 .Le tabelle sono in percentuali in peso come lo sono tutti gli altri valori percentuali in questa descrizione a meno di ove altrimenti specificato. La tabella 1 contiene anche i valori equivalenti in percentuale atomica. La particolare combinazione di costituenti Ni-Al-Mo ? simile sotto certi aspetti a quella descritta nei brevetti U.5.A. ND 2.542.962, 3.655.462, 3.094.403 e 3.933.483. Le leghe Ni-Al-Mo sono note per avere eccezionali propriet? meccaniche, tuttavia finora la loro stabilit? superficiale e resistenza all'ossidazione erano state imprevedibili e marginali per applicazioni a lungo termine. The present invention relates to a nickel-based superalloy having a specific and narrow composition range that provides an exceptional combination of oxidation resistance and properties. high temperature mechanics. The broad and preferred ranges of compositions are given in Tables 1 and 2. The tables are in percentages by weight as are all other percentages in this description unless otherwise specified. Table 1 also contains the equivalent values in atomic percentage. The particular combination of Ni-Al-Mo constituents? similar in some respects to that described in U.S. Pat. ND 2,542,962, 3,655,462, 3,094,403 and 3,933,483. Ni-Al-Mo alloys are known to have exceptional properties mechanical, however, so far their stability? surface and oxidation resistance had been unpredictable and marginal for long-term applications.

Il nocciolo della presente invenzione risiede nell'aggiunta di quantit? attentamente coordinate di Cr, Ta, Y e facoltativamente Hf a queste leghe Ni-Al-Mo per migliorare in modo imprevedibilmente grande la resistenza all'ossidazione mentre contemporaneamente si mantiene o addirittura migliora le propriet? meccaniche. The core of the present invention lies in the addition of quantities. carefully coordinated Cr, Ta, Y and optionally Hf to these Ni-Al-Mo alloys to unpredictably improve oxidation resistance while simultaneously maintaining or even improving properties. mechanical.

Cr viene aggiunto per la resistenza all'ossidazione promuovendo la formazione di un ossido Al^O^ piuttosto che di un ossido basato su NiO. Per questo scopo almeno circa 2% Cr appare essere necessario. Aumentare il livello di Cr al di sopra di circa il 4? non appare fornire miglioramenti sostanziali rispetto a quelli ottenuti con circa 3% Cr. Cr is added for oxidation resistance by promoting the formation of an Al ^ O ^ oxide rather than a NiO-based oxide. For this purpose at least about 2% Cr appears to be necessary. Increase the Cr level above about 4? it does not appear to provide substantial improvements compared to those obtained with about 3% Cr.

Poich? il Cr riduce concomitantemente le propriet? meccaniche, aggiunte di Cr superiori a circa il 4? sono indesiderabili. Ta viene aggiunto per stabilizzare la microstruttura e Ta nei livelli indicati supera il deficit di propriet? meccaniche che risulta dalle aggiunte di Cr. Cos? i livelli di Cr e Ta sano in certa misura correlati ed un'ottima prestazione di lega verr? ottenuta coordinando i livelli Ta e Cr in modo tale che per elevati livelli di Cr, vengono impiegati elevati Since? the Cr concomitantly reduces the properties? mechanical, Cr additions higher than about 4? they are undesirable. Ta is added to stabilize the microstructure and Ta in the indicated levels overcomes the property deficit. mechanics resulting from the additions of Cr. What? the levels of Cr and Ta are correlated to a certain extent and an excellent alloy performance will come? obtained by coordinating the Ta and Cr levels in such a way that for high Cr levels, high levels are employed

livelli di Ta e per bassi livelli di Cr vengono impiegati bassi livelli di Ta Ta levels and for low Cr levels low Ta levels are employed

TABELLA I TABLE I

COMPOSIZIONE AMPIA WIDE COMPOSITION

Bassa Alta Low High

(SS in peso) (% atomico) (? in peso) (% atomico) Ni (resto) (78,20) (78,65) (66,1) (66,15) Al 5,8 12,8 8 17,3 (SS by weight) (atom%) (? By weight) (atom%) Ni (remainder) (78.20) (78.65) (66.1) (66.15) Al 5.8 12.8 8 17.3

Mo 8,0 4,7 7,0 Mo 8.0 4.7 7.0

IAI 4.0 1,2 8,0 4 IAI 4.0 1.2 8.0 4

Cr 2.0 2,3 4,0 4,8 Cr 2.0 2.3 4.0 4.8

Ta 1,0 35 2,0 1,2 Ta 1.0 35 2.0 1.2

Y 0,01 0,01 0,1 0,03 Y 0.01 0.01 0.1 0.03

Hf 0,0 0,0 0,0 ? 9 Hf 0.0 0.0 0.0? 9

TABELLA 2 TABLE 2

COMPOSIZIONE PREFERITA (? in peso) PREFERRED COMPOSITION (? By weight)

Bassa Alta Low High

1 resto resto 1 remainder remainder

Al 6,3 7,3 At 6.3 7.3

Mo 8,3 11,5 Mo 8.3 11.5

5,,0 7.0 5,, 0 7.0

/ /

r 2,5 3,5 r 2.5 3.5

Ta 1Jn 2.0 Ta 1Jn 2.0

Hf 0,0 0,2 Hf 0.0 0.2

0,01 0,7 0.01 0.7

Almeno un materiale scelto dal gruppo consistente in Y ed Hf deve anche essere At least one material chosen from the group consisting of Y and Hf must also be

aggiunto. Tali elementi migliorano l'aderenza dell'ossido superficiale alle super- added. These elements improve the adhesion of the surface oxide to the surfaces

leghe, in modo da ridurre lo sfaldamento e minimizzare la perdita di peso dovuta alloys, in order to reduce flaking and minimize the weight loss due

all'ossidazione. Appare che da 0,1 a 0,3? in peso (totale) di questi elementi reaTa e Cr in modo tale che per elevati livelli di Cr, vengono impiegati elevati to oxidation. It appears that from 0.1 to 0.3? by weight (total) of these elements reaTa and Cr so that for high levels of Cr, high levels are employed

livelli di Ta e per bassi livelli di Cr vengono impiegati bassi livelli di Ta. Ta levels and for low Cr levels low Ta levels are employed.

TABELLA I TABLE I

COMPOSIZIONE AMPIA WIDE COMPOSITION

_ Bassa Alta _ Low High

(? in peso) (? atomico) (? in peso) (S*? atomico) Al 5,80000 12,54857 7,80000 17,31859 (? by weight) (? atomic) (? by weight) (S *? atomic) Al 5,80000 12,54857 7,80000 17,31859

Mo 8,00000 4,86768 12,00000 7,49317 Mo 8.00000 4.86768 12.00000 7.49317

W? 4.00000 1,27007 8,00000 2,60682 W? 4.00000 1.27007 8.00000 2.60682

Cr 2.00000 2,24539 4.00000 4,60865 Cr 2.00000 2.24539 4.00000 4.60865

Ta 1,00000 0,32261 2.00000 0,66216 Ta 1.00000 0.32261 2.00000 0.66216

Y 0,01000 0,00657 0,10000 0,06738 Y 0.01000 0.00657 0.10000 0.06738

Hf 0,00000 0,00000 0,30000 0,10069 Hf 0.00000 0.00000 0.30000 0.10069

Ni 79,19002 78,73912 65,80003 67,14255 Totale 100,00000 99,99998 100,00000 99,99997 Ni 79.19002 78.73912 65.80003 67.14255 Total 100.00000 99.99998 100.00000 99.99997

TABELLA 2 TABLE 2

COMPOSIZIONE PREFERITA (K in peso) PREFERRED COMPOSITION (K by weight)

Bassa Alta Low High

Ni resto resto I rest no rest

Al 6,3 7,3 At 6.3 7.3

Mo 8,3 11,5 Mo 8.3 11.5

W 5 , 0 7.0 W 5, 0 7.0

Cr 2 , 5 3 ,5 Cr 2, 5 3, 5

Ta 1 , 0 2.0 Ta 1, 0 2.0

Hf 0 ,0 0, 2 Hf 0, 0 0, 2

Y 0 ,01 0 , 7 Y 0, 01 0, 7

Almeno un materiale scelto dal gruppo consistente in Y ed Hf deve anche essere At least one material chosen from the group consisting of Y and Hf must also be

aggiunto. Tali elementi migliorano l'aderenza dell'ossido superficiale alle super- added. These elements improve the adhesion of the surface oxide to the surfaces

leghe, in modo da ridurre lo sfaldamento e minimizzare la perdita di peso dovuta alloys, in order to reduce flaking and minimize the weight loss due

all'ossidazione. Appare che da 0,1 a 0,3?? in peso (totale) di questi elementi realizzer? la funzione richiesta con la gamma preferita che ? da 0,02 a 0,2% (totale) ed V essendo preferibilmente presente in una quantit? di almeno 0,01-0,07%. to oxidation. It appears that from 0.1 to 0.3 ?? in weight (total) of these elements will realize? the required function with the preferred range which? 0.02 to 0.2% (total) and V being preferably present in an amount? of at least 0.01-0.07%.

Le Figg. 1, 2 e 3 aiuteranno ad illustrare gli effetti degli elementi precedentemente riportati. Le figure elencano le composizioni di lega provate e mostrano la variazione di peso durante la prova all'ossidazione. Si comprender? che quando una lega si ossida, essa inizialmente guadagna peso come risultato della formazione di uno strato di ossido. Successivamente, se questo strato di ossido si sfalda, ne risulter? una perdita di peso e lo strato di ossido di si riformer?. Lo sfaldamento dell'ossido e la perdita di peso risultante sono indesiderabili poich? ci? risulta nello svuotamento degli elementi formatori di ossido nel substrato sottostante. Lo sfaldamento dell'ossido pu? procedere fino al punto in cui la lega ? incapace di riformare lo strato di ossido protettivo desiderato in ci? che forma uno strato di ossido non protettivo. A questopunto l'ossidazione diventa sempre pi? rapida ed incontrollata ed infine il campione verr? distrutto. Poich? la maggior parte delle leghe derivano la loro resistenza all'ossidazione dalla formazione di uno strato di ossido protettivo, il comportamento desiderabile di cambiamento di peso ? un leggero aumento iniziale nel peso indicante la formazione di uno strato di ossido protettivo seguito essenzialmente da nessuna variazione di peso (oppure un aumento molto leggero). Figs. 1, 2 and 3 will help illustrate the effects of the previously reported elements. The figures list the alloy compositions tested and show the weight change during the oxidation test. Will you understand? that when an alloy oxidizes, it initially gains weight as a result of the formation of an oxide layer. Subsequently, if this oxide layer flakes off, it will result? weight loss and the oxide layer will reform. Flaking of the oxide and the resulting weight loss are undesirable since there? results in the emptying of the oxide-forming elements in the underlying substrate. The flaking of the oxide can? proceed to the point where he binds her? unable to reform the desired protective oxide layer in there? which forms a non-protective oxide layer. At this point the oxidation becomes more and more? rapid and uncontrolled and finally the sample will come? destroyed. Since? most alloys derive their resistance to oxidation from the formation of a protective oxide layer, the desirable weight change behavior? an initial slight increase in weight indicating the formation of a protective oxide layer followed by essentially no weight change (or a very slight increase).

Il risultato critico ed inaspettato delle aggiunte di ittrio viene illustrato in Fig. 1. Questa figura mostra la perdita di peso subita da diverse leghe con differenti livelli di ittrio, dopo prova ciclica a 1204?C per 50 cicli di un'ora. E' chiaro che per la lega di base provata (10% Mo, 6,7% Al, 6? W, 3% Or, 1,5515 Ta, 1% Hf, il resto Ni) le aggiunte da circa 0,01 a circa 0,06% di Y producono un miglioramento notevole nel comportamento all'ossidazione. Bench? ? stato in precedenza osservato che Y pu? migliorare le prestazioni all'ossidazione di rivestimenti (brevetti U.5.A. N? 3.676.085 e 3.754.903) e di leghe (brevetto U.S.A. The critical and unexpected result of the yttrium additions is illustrated in Fig. 1. This figure shows the weight loss suffered by different alloys with different levels of yttrium, after cyclic testing at 1204 ° C for 50 cycles of one hour. It is clear that for the base alloy tested (10% Mo, 6.7% Al, 6? W, 3% Or, 1.5515 Ta, 1% Hf, the rest Ni) the additions from about 0.01 to about 0.06% of Y produces a noticeable improvement in oxidation behavior. Bench? ? it was previously observed that Y pu? improve the oxidation performance of coatings (U.S. Patent Nos. 3,676,085 and 3,754,903) and of alloys (U.S. Pat.

N? 3.754.903) non era mai stato mostrato per quanto si sappia che i livelli di Y superiori a circa 0,1% fossero dannosi. N? 3,754,903) had never been shown to the extent that Y levels above about 0.1% are known to be harmful.

I risultati mostrati nella Fig. 1 possono essere spiegati attraverso il rifer?-, mento alle Figg. 2A, 2B e 20 che sono fotografie SEM (a 3000 ingrandimenti) della superficie ossidata di tre campioni. La composizione di campione nominale ? quella mostrata in Fig. 2. La Fig. 2A ? di un campione contenente 0,1% Hf e meno di 0,002% Y. La Fig. 2B ? di un campione contenente 0,1% Hf e 0,029% Y. La Fig. 20 ? di un campione contenente 0,1% Hf e 0,073% Y. The results shown in Fig. 1 can be explained by reference to Figs. 2A, 2B and 20 which are SEM photographs (at 3000x magnification) of the oxidized surface of three samples. The composition of nominal sample? that shown in Fig. 2. Fig. 2A? of a sample containing 0.1% Hf and less than 0.002% Y. Fig. 2B? of a sample containing 0.1% Hf and 0.029% Y. Fig. 20? of a sample containing 0.1% Hf and 0.073% Y.

Le Figg. 2A e 2C mostrano entrambe una morfologia di ossido irregolare grossolana e mostrano evidenza di sfaldamento dell'ossido mentre la Fig. 2B mostra evidenza di una morfologia di ossido aderente. Cos? le Figg. 1? 2A, 2B e 2C chiaramente mostrano che una quantit? critica limitata di Y produce un miglioramento sostanziale del comportamento all'ossidazione. Figs. 2A and 2C both show coarse irregular oxide morphology and show evidence of oxide flaking while Fig. 2B shows evidence of adherent oxide morphology. What? Figs. 1? 2A, 2B and 2C clearly show that a quantity? limited criticism of Y produces a substantial improvement in oxidation behavior.

Le Figg. 3 e 4 illustrano che un livello di cromo critico ? necessario per una ottima resistenza all'ossidazione. La Fig. 3 mostra l'effetto di variare il contenuto di Cr sul comportamento all'ossidazione di una lega di base contenente 10% Mo, 7,4% Al, 6% W, 1,5% Ta, 0,1% Y ed il resto Ni. Si pu? vedere che nelle condizioni di prova (500 cicli di un'ora di ossidazione al forno a 1093?C) si ottiene la desiderata variazione minima di peso con livello di Cr di circa 3%. Figs. 3 and 4 illustrate that a critical chromium level? necessary for excellent resistance to oxidation. Fig. 3 shows the effect of varying the Cr content on the oxidation behavior of a base alloy containing 10% Mo, 7.4% Al, 6% W, 1.5% Ta, 0.1% Y and the rest Ni. Can you? see that under the test conditions (500 cycles of one hour of oxidation in the oven at 1093 ° C) the desired minimum weight variation is obtained with a Cr level of about 3%.

La Fig. 4 raggiunge lo stesso punto usando dati di ossidazione ciclica generati a 1149<D>C. La Figura mostra la variazione in peso come funzione del tempo nella prova. Quattro curve vengono tracciate per una lega di base contenente Fig. 4 reaches the same point using cyclic oxidation data generated at 1149 <D> C. The Figure shows the change in weight as a function of time in the test. Four curves are plotted for a containing base alloy

10% Mo, 6,6% Al, 1,5% Ta, 0,1% Y ed il resto Ni (con livelli di Cr variabili). 10% Mo, 6.6% Al, 1.5% Ta, 0.1% Y and the rest Ni (with variable Cr levels).

L'effetto di aumentare il Cr ? quello di far ruotare le curve verso l'alto verso l'orizzontale (o variazione zero del peso). The effect of increasing Cr? to rotate the curves upwards towards the horizontal (or zero weight variation).

Le Figg. 3 e 4 illustrano che un livello di Cr di circa 3?i ? necessario per fornire buon comportamento all'ossidazione in questa classe di leghe. Figs. 3 and 4 illustrate that a Cr level of about 3? I? necessary to provide good oxidation behavior in this class of alloys.

Le propriet? meccaniche delle leghe Al-Mo sono state mostrate nella precedente letteratura di essere superiori sotto molto aspetti a quelle delle superleghe convenzionali. La presente invenzione con le aggiunte equilibrate di Cr, Ta, Y e/o Hf raggiunge un comportamento all'ossidazione sostanzialmente migliorato in combinazione con propriet? meccaniche che sono almeno equivalenti ed in alcuni casi superiori alle propriet? delle leghe Al-Mo-Ni della linea base. Ci? ? un contrasta netto rispetto alle leghe tipiche in cui il miglioramento di una propriet? viene invariabilmente accompagnato da una diminuzione nelle altre propriet?. The properties Mechanics of Al-Mo alloys have been shown in the previous literature to be superior in many respects to those of conventional superalloys. The present invention with the balanced additions of Cr, Ta, Y and / or Hf achieves a substantially improved oxidation behavior in combination with properties. mechanical that are at least equivalent and in some cases superior to the properties? base line Al-Mo-Ni alloys. There? ? a sharp contrast compared to typical alloys in which the improvement of a property? it is invariably accompanied by a decrease in other properties.

La Fig. 5 ? un tracciato di rottura per sollecitazione per diverse leghe includenti la superlega convenzionale MAR-M200 precedentemente descritta ed una lega che ricade entro l'ambito della presente invenzione. I dati nella Fig. 5 sono per le propriet? di rottura alla sollecitazione delle varie composizioni provate in forma di monocristallo nell'orientamento <111^ . Come si pu? vedere nella figura, la composizione modificata Ni-Al-Mo ha una durata migliorata di rottura alla sollecitazione quando confrontata con le altre leghe provate. Appare che la lega modificata ha un miglioramento di temperatura di circa 1D3?C quando confrontata con le superleghe convenzionali. Ci? significa che nelle condizioni equivalenti di sollecitazione, la lega della presente invenzione potrebbe essere fatta operare a temperature di 105?C pi? elevate e raggiungere ancora la stessa durata delle parti. Questa elevata temperatura potrebbe essere il risultato di una temperatura operativa del motore superiore o di un flusso ridotto di aria di raffreddamento se la temperatura del motore rimanesse invariata. Fig. 5? a stress failure pattern for several alloys including the conventional MAR-M200 superalloy described above and an alloy that falls within the scope of the present invention. The data in Fig. 5 are for the properties? of rupture under stress of the various compositions tested in the form of single crystal in the orientation <111 ^. How can you? see figure, the modified Ni-Al-Mo composition has an improved stress rupture life when compared to the other alloys tested. The modified alloy appears to have a temperature improvement of approximately 1D3 ?C when compared to conventional superalloys. There? means that under equivalent stress conditions, the alloy of the present invention could be operated at temperatures of 105 ° C plus? high and still achieve the same life span of the parts. This elevated temperature could be the result of a higher engine operating temperature or reduced cooling air flow if the engine temperature remained the same.

Entrambe queste alternative danno un'economica migliorata. Un'altra possibilit? ? quella di mantenere le condizioni operative includenti la temperatura allo stesso livello ed ottenere una durata delle parti sostanzialmente aumentata. Infine si potrebbe mantenere la stessa temperatura, ma aumentando la sollecitazione operativa ottenere prestazioni migliorate per lo stesso consuma di combustibile e durata delle parti. Both of these alternatives give improved economics. Another possibility? ? that of maintaining operating conditions including temperature at the same level and obtaining substantially increased part life. Finally, the same temperature could be maintained, but by increasing the operational stress, you can achieve improved performance for the same fuel consumption and life of the parts.

Le composizioni in precedenza descritte possono essere usate in forma di monocristallo colato o alternativamente possono essere fabbricate in parti usando tecniche metallurgiche delle polveri seguite da ricristallizzazione direzionale per ottenere una struttura di grana allineata che nel caso limite pu? essere un monocristallo. The compositions described above can be used in the form of cast single crystal or alternatively they can be fabricated in parts using powder metallurgical techniques followed by directional recrystallization to obtain an aligned grain structure which in the limiting case can be produced. be a single crystal.

Nel caso che si scelga la strada del monocristallo colato, ? necessario che la parte colata venga omogeneizzata e trattata a caldo come viene discusso nel brevetto U.S.A. N? di Serie 177.047. Se la parte deve essere fabbricata attraverso il sistema metallurgico delle polveri, la composizione pu? essere formata in polvere mediante diverse tecniche bench? una tecnica risultante in un rapido regime di solidificazione sia desiderabile a causa dell'omogeneit? migliorata che ne risulta. Un tale processo viene descritto nei brevetti U.S.A. N? 4.025.249, 4.053.264 e 4.078.873. La polvere risultante viene quindi consolidata e ricristallizzata direzionalmente per produrre la struttura desiderata. La ricristallizzazione direzionale viene descritta nel brevetto U.5.A. N? 3.975.219 e sistemi specifici per ottenere diversi allineamenti cristallografici nella struttura finale vengono descritti nella domanda di brevetto depositata in pari data dalla stessa richiedente dal titolo "Metodo per la produzione di materiale in superlega a In case you choose the cast single crystal route,? It is necessary for the cast part to be homogenized and heat treated as discussed in U.S. Pat. N? 177.047 Series. If the part is to be manufactured through the powder metallurgical system, the composition can be manufactured. be formed into powder using different techniques bench? a technique resulting in a rapid solidification regime is desirable because of the homogeneity? improved as a result. Such a process is described in U.S. Pat. N? 4,025,249, 4,053,264 and 4,078,873. The resulting powder is then consolidated and directionally recrystallized to produce the desired structure. Directional recrystallization is described in U.S. Pat. N? No. 3,975,219 and specific systems for obtaining different crystallographic alignments in the final structure are described in the patent application filed on the same date by the same applicant entitled "Method for the production of superalloy material in

Claims (21)

RIVENDICAZIONI 1. Superlega a base di nichel avente elevata resistenza meccanica e resistenza all'ossidazione, consistente essenzialmente in : 5, 8 - 7,88 Al, 8 - 128 Mo, 4 - 88 W, Z - 48 Cr, 1 - 28 Ta, 0 - 0,38 Hf, 0,01 - 0,18 Y, il resto Ni. 1. Nickel-based superalloy with high mechanical strength and oxidation resistance, essentially consisting of: 5, 8 - 7.88 Al, 8 - 128 Mo, 4 - 88 W, Z - 48 Cr, 1 - 28 Ta, 0 - 0.38 Hf, 0.01 - 0.18 Y, the rest Ni. 2. Superlega a base di nichel resistente all'ossidazione e ad elevata resistenza meccanica consistente essenzialmente in : 6,3 - 7,38 Al, 8,5 - 11,58 Mo, 3 - 78 W, 2,5 - 3,58 Cr, 1 - 28 Ta, 0 - 0,28 Hf 0,01 - 0,078 Y, il resto Ni. 2. Nickel-based superalloy resistant to oxidation and high mechanical strength consisting essentially of: 6.3 - 7.38 Al, 8.5 - 11.58 Mo, 3 - 78 W, 2.5 - 3.58 Cr, 1 - 28 Ta, 0 - 0.28 Hf 0.01 - 0.078 Y, the rest Ni. ALLEGATO A' rettifiche alla descrizione della domanda di brevetto ANNEX A 'Amendments to the description of the patent application N? 24403 A/82 contenute in N? 1 postilla, richieste con istanza N? 24403 A / 82 contained in N? 1 apostille, requests with request depositata il 21 LUGLIO 1986 filed on 21 JULY 1986 Postilla 1 4 - Tabella I Footnote 1 4 - Table I Sostituire l ' originaria Tabella I con la seguente: Replace the original Table I with the following: TABELLA I COMPOSIZIONE AMPIA TABLE I WIDE COMPOSITION _ Bassa Alta _ Low High (? in peso) (% atomico) (? in peso) (K atomico) Al 5,80000 12,54857 7,80000 17,31859 Mo 8,00000 4,86768 12,00000 7 ,49317 W 4.00000 1,27007 8,00000 2 ,60682 Cr 2.00000 2,24539 4.00000 4 , 60865 Ta 1,00000 0,32261 2.00000 0 , 66216 Y 0,01000 0,00657 0,10000 0, 06738 Hf 0,00000 0,00000 0,30000 0, 10069 Ni 79,19002 78,73912 65,80003 67 , 14255 Totale 100,00000 100,00000 99 ,99997 Ta e Or in modo tale che per elevati livelli di Cr, vengono impiegati elevati (? by weight) (atom%) (? by weight) (atomic K) Al 5.80000 12.54857 7.80000 17.31859 Mo 8.00000 4.86768 12.00000 7, 49317 W 4.00000 1.27007 8 .00000 2, 60682 Cr 2.00000 2.24539 4.00000 4, 60865 Ta 1.00000 0.32261 2.00000 0.66216 Y 0.01000 0.00657 0.10000 0, 06738 Hf 0.00000 0.00000 0.30000 0, 10069 Ni 79.19002 78.73912 65.80003 67, 14255 Total 100.00000 100.00000 99, 99997 Ta and Or so that for high levels of Cr, high levels are used livelli di Ta e per bassi livelli di Cr vengono impiegati bassi livelli di Ta Postill?-1 - vedi Alleqato A ? Ta levels and for low Cr levels are low Ta Postill levels used? -1 - see Annex A? - a- TABELLA I - a- TABLE I COMPOSIZIONE AMPIA WIDE COMPOSITION Bassa Alta Low High (? in so) (?? atomico) in pe so) ('D atomico^ i (resto 20) (7B 65 66 (66,15) Al 5,8 12 17,3 (? in so) (?? atomic) in pe so) ('D atomic ^ i (remainder 20) (7B 65 66 (66.15) Al 5.8 12 17.3 Mo 8,0 12,0 7 , 0 Mo 8.0 12.0 7.0 4,0 1, 8 , 0 2,4 4.0 1, 8, 0 2.4 Cr 2,0 4 ,0 4,8 a 1,Q 35 2,0 2 Cr 2.0 4, 0 4.8 to 1, Q 35 2.0 2 01 01 0,05 01 01 0.05 Hf" 0,3 Hf "0.3 21 LUG.1986 TABELLA 2 21 JUL.1986 TABLE 2 UFFICI VETTI RICCAR LO. s.R.i COMPOSIZIONE PREFERITA (% in peso) OFFICES VETTI RICCAR LO. s.R.i PREFERRED COMPOSITION (% by weight) Bassa Alta Low High Ni resto resto I rest no rest Al 6.3 7,3 At 6.3 7.3 Ho 8.3 11,5 I 8.3 11.5 W 5.0 7.0 W 5.0 7.0 Cr 2,5 3,5 Cr 2.5 3.5 Ta 1.0 2.0 Ta 1.0 2.0 Hf 0,0 0,2 Hf 0.0 0.2 V 0,01 0,7 V 0.01 0.7 Almeno un materiale scelto dal gruppo consistente in Y ed Hf dev/e anche essere At least one material chosen from the group consisting of Y and Hf must also be aggiunto. Tali elementi migliorano l'aderenza dell'ossido superficiale alle super- added. These elements improve the adhesion of the surface oxide to the surfaces leghe, in modo da ridurre lo sfaldamento e minimizzare la perdita di peso dovuta alloys, in order to reduce flaking and minimize the weight loss due all'ossidazione. Appare che da 0,1 a 0,3?? in peso (totale) di questi elementi rea to oxidation. It appears that from 0.1 to 0.3 ?? by weight (total) of these elements rea DESCRIZIONE DESCRIPTION Campo della tecnica Field of technique La presente invenzione riguarda il campo delle superleghe a base di nichel che hanno sia resistenza eccezionale all'ossidazione che eccezionali propriet? meccaniche ad alta temperatura. The present invention relates to the field of nickel-based superalloys which have both exceptional resistance to oxidation and exceptional properties. high temperature mechanics. Fondamento della tecnica Foundation of the technique Precedenti ricercatori hanno lavorato con le leghe basate sul sistema Ni-Al-Mo. Questo lavoro viene tipificato dai brevetti U.5.A N? 2.542.962 e 3.933.483. Previous researchers have worked with alloys based on the Ni-Al-Mo system. Is this work typified by U.5.A N? 2,542,962 and 3,933,483. Il brevetto U.5.A. N<D >3.904.403 suggerisce l'aggiunta di 0,l-3? atomico (totale) di uno o pi? elementi scelti da un gruppo che include Cr, Ta e W al tipo Ni-Al-Mo di leghe. U.5.A. N <D> 3,904,403 suggests adding 0, l-3? atomic (total) of one or more? elements selected from a group that includes Cr, Ta and W to the Ni-Al-Mo type of alloys. Secondo la presente invenzione una classe di superleghe a base di nichel viene dotata di resistenza all'ossidazione sostanzialmente incrementata attraverso l'aggiunta di quantit? coordinate di Cr, Ta ed Y. Il comportamento migliorata all'ossidazione viene ottenuto senza detrimento notevole delle propriet? meccaniche. According to the present invention, a class of nickel-based superalloys is endowed with a substantially increased resistance to oxidation through the addition of quantities. coordinates of Cr, Ta and Y. The improved oxidation behavior is obtained without noticeable detriment to the properties. mechanical. L'ampia gamma di composizione ?5,8-7,8% Al, 8?12?? Mo, A-8% W, 2-A% Cr, The wide range of composition? 5.8-7.8% Al, 8? 12 ?? Mo, A-8% W, 2-A% Cr, 1-2% Ta, 0-0,3% Hf, 0,01-0,1% Y, il resto essendo essenzialmente nichel. Una gamma preferita ? 6,3-7,3% Al, 8,5-11,5% Mo, 5-7% W, 2,5-3,5% Or, 1-2% Ta, 0,05-0,2% HF, 0,01-0,07% Y. 1-2% Ta, 0-0.3% Hf, 0.01-0.1% Y, the remainder being essentially nickel. A favorite range? 6.3-7.3% Al, 8.5-11.5% Mo, 5-7% W, 2.5-3.5% Or, 1-2% Ta, 0.05-0.2% HF, 0.01-0.07% Y. Le leghe entro queste gamme possono essere fabbricate in articoli utili usando tecniche di metallurgia delle polveri o possono essere colate alla dimensione e quindi trattate a caldo. Alloys within these ranges can be fabricated into useful articles using powder metallurgy techniques or can be cast to size and then heat treated. Di conseguenza ? uno scopo della presente invenzione quello di fornire superleghe a base di nichel resistenti all'ossidazione e con alta resistenza meccanica. Consequentially ? an object of the present invention is to provide nickel-based superalloys resistant to oxidation and with high mechanical strength. I precedenti ed altri scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione diverranno pi? chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione preferite e dai disegni annessi in cui: The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become more effective. clear from the following description of preferred embodiments and the accompanying drawings in which: la Fig. 1 illustra l'effetto di variare il livello di ittrio sul comportamento all'ossidazione. Fig. 1 illustrates the effect of varying the yttrium level on oxidation behavior. Le Figg. 2A, 2B e 2C sono microfotografie elettroniche di scansione illustranti la morfologia di ossido ottenuta con vari livelli di ittrio. Figs. 2A, 2B and 2C are scanning electron micrographs illustrating the oxide morphology obtained with various levels of yttrium. La Fig. 3 illustra l'effetto di variare il livello di cromo sul comportamento all'ossidazione a 1093?C. Fig. 3 illustrates the effect of varying the chromium level on the oxidation behavior at 1093 ° C. La Fig. A illustra l'effetto di variare il livello di cromo sul comportamento all'ossidazione a 11A9?C. Fig. A illustrates the effect of varying the chromium level on the oxidation behavior at 11A9? C. La Fig. 5 illustra il comportamento di rottura per sollecitazione di diverse leghe. Fig. 5 illustrates the stress fracture behavior of various alloys. La presente invenzione riguarda una superlega a base di nichel avente una gamma di composizione specifica e stretta che fornisce un'eccezionale combinazione di resistenza all'ossidazione e propriet? meccaniche ad alta temperatura. Le ampie e preferite gamme di composizione vengono riportate nelle tabelle 1 e 2 . Le tabelle sono in percentuali in peso come lo sono tutti gli altri valori percentuali in questa descrizione a meno di ove altrimenti specificato. La tabella 1 contiene anche i valori equivalenti in percentuale atomica. La particolare combinazione di costituenti Ni-Al-Flo ? simile sotto certi aspetti a quella descritta nei brevetti U.S.A. N? 2.542.962, 3.655.462, 3.094.403 e 3.933.483. Le leghe Ni-Al-Mo sono note per avere eccezionali propriet? meccaniche, tuttavia finora la loro stabilit? superficiale e resistenza all'ossidazione erano state imprevedibili e marginali per applicazioni a lungo termine. The present invention relates to a nickel-based superalloy having a narrow and specific composition range that provides an exceptional combination of oxidation resistance and properties. high temperature mechanics. The broad and preferred ranges of composition are shown in Tables 1 and 2. The tables are in percentages by weight as are all other percentages in this description unless otherwise specified. Table 1 also contains the equivalent values in atomic percentage. The particular combination of constituents Ni-Al-Flo? similar in some respects to that disclosed in U.S. Pat. N? 2,542,962, 3,655,462, 3,094,403 and 3,933,483. Ni-Al-Mo alloys are known to have exceptional properties. mechanical, however, so far their stability? surface and oxidation resistance had been unpredictable and marginal for long-term applications. Il nocciolo della presente invenzione risiede nell'aggiunta di quantit? attentamente coordinate di Cr, Ta, Y e facoltativamente Hf a queste leghe Ni-Al-Mo per migliorare in modo imprevedibilmente grande la resistenza all'ossidazione mentre contemporaneamente si mantiene o addirittura migliora le propriet? meccaniche. The core of the present invention lies in the addition of quantities. carefully coordinated Cr, Ta, Y and optionally Hf to these Ni-Al-Mo alloys to unpredictably improve oxidation resistance while simultaneously maintaining or even improving properties. mechanical. Cr viene aggiunto per la resistenza all'ossidazione promuovendo la formazione di un ossido Al^O^ piuttosto che di un ossido basato su NiO. Per questo scopo almeno circa 2% Cr appare essere necessario. Aumentare il livello di Cr al di sopra di circa il 4% non appare fornire miglioramenti sostanziali rispetto a quelli ottenuti con circa 3% Cr. Cr is added for oxidation resistance by promoting the formation of an Al ^ O ^ oxide rather than a NiO-based oxide. For this purpose at least about 2% Cr appears to be necessary. Increasing the Cr level above about 4% does not appear to provide substantial improvements over those obtained with about 3% Cr. Poich? il Cr riduce concomitantemente le propriet? meccaniche, aggiunte di Cr superiori a circa il 4% sono indesiderabili. Ta viene aggiunto per stabilizzare la microstruttura e Ta nei livelli indicati supera il deficit di propriet? meccaniche che risulta dalle aggiunte di Cr. Cos? i livelli di Cr e Ta sono in certa misura correlati ed un'ottima prestazione di lega verr? ottenuta coordinando i livelli Ta e Cr in modo tale che per elevati livelli di Cr, vengono impiegati elevati Since? the Cr concomitantly reduces the properties? mechanical, Cr additions above about 4% are undesirable. Ta is added to stabilize the microstructure and Ta in the indicated levels overcomes the property deficit. mechanics resulting from the additions of Cr. What? the levels of Cr and Ta are to a certain extent correlated and an excellent alloy performance will come? obtained by coordinating the Ta and Cr levels in such a way that for high Cr levels, high levels are employed livelli di Ta e per bassi livelli di Cr vengono impiegati bassi livelli di Ta. Ta levels and for low Cr levels low Ta levels are employed. TABELLA I TABLE I COMPOSIZIONE AMPIA WIDE COMPOSITION Bassa Alta Low High (? in peso) (? atomico) (?? in peso) (? atomico) Ni (resto) (78,20) (78,65) (66,1) (66,15) Al 5,8 12,8 7,8 17,3 (? by weight) (? atomic) (?? by weight) (? atomic) Ni (remainder) (78.20) (78.65) (66.1) (66.15) Al 5.8 12.8 7.8 17.3 Mo 8,0 4,7 12,0 7,0 Mo 8.0 4.7 12.0 7.0 W 4.0 1,2 8,0 2,4 W 4.0 1.2 8.0 2.4 Cr 2.0 2,3 4.0 4,8 Cr 2.0 2.3 4.0 4.8 Ta 1,0 0,35 2.0 1,2 Ta 1.0 0.35 2.0 1.2 Y 0,01 0,01 0,1 0,05 Y 0.01 0.01 0.1 0.05 Hf 0,0 0,0 0,0 0,3 Hf 0.0 0.0 0.0 0.3 TABELLA 2 TABLE 2 COMPOSIZIONE PREFERITA (?i in peso) PREFERRED COMPOSITION (? I by weight) Bassa Alta Low High Ni resto resto I rest no rest Al 6.3 7,3 At 6.3 7.3 Mo 8.3 11,5 Mo 8.3 11.5 W 5.0 7.0 W 5.0 7.0 Or 2,5 3,5 Or 2.5 3.5 Ta 1.0 2.0 Ta 1.0 2.0 Hf 0,0 0,2 Hf 0.0 0.2 Y 0,01 0,7 Y 0.01 0.7 Almeno un materiale scelto dal gruppo consistente in Y ed Hf deve anche essere At least one material chosen from the group consisting of Y and Hf must also be aggiunto. Tali elementi migliorano l'aderenza dell'ossido superficiale alle super- added. These elements improve the adhesion of the surface oxide to the surfaces leghe, in modo da ridurre lo sfaldamento e minimizzare la perdita di peso dovuta alloys, in order to reduce flaking and minimize the weight loss due all'ossidazione. Appare che da 0,1 a 0,3?? in peso (totale) di questi elementi realizzer? la funzione richiesta con la gamma preferita che ? da 0,02 a 0,2? (totale) ed Y essendo preferibilmente presente in una quantit? di almeno 0,01-0,07?. to oxidation. It appears that from 0.1 to 0.3 ?? in weight (total) of these elements will realize? the required function with the preferred range which? 0.02 to 0.2? (total) and Y being preferably present in an amount? of at least 0.01-0.07 ?. Le Figg, 1, 2 e 3 aiuteranno ad illustrare gli effetti degli elementi precedentemente riportati. Le figure elencano le composizioni di lega provate e mostrano la variazione di peso durante la prova all'ossidazione. Si comprender? che quando una lega si ossida, essa inizialmente guadagna peso come risultato della formazione di uno strato di ossido. Successivamente, se questo strato di ossido si sfalda, ne risulter? una perdita di peso e lo strato di ossido di si riformer?. Lo sfaldamento dell'ossido e la perdita di peso risultante sono indesiderabili poich? ci? risulta nello svuotamento degli elementi formatori di ossido nel substrato sottostante. Lo sfaldamento dell'ossido pu? procedere fino al punto in cui la lega ? incapace di riformare lo strato di ossido protettivo desiderato in ci? che forma uno strato di ossido non protettivo. A questopunto l'ossidazione diventa sempre pi? rapida ed incontrollata ed infine il campione verr? distrutto. Poich? la maggior parte delle leghe derivano la loro resistenza all'ossidazione dalla formazione di uno strato di ossido protettivo, il comportamento desiderabile di cambiamento di peso ? un leggero aumento iniziale nel peso indicante la formazione di uno strato di ossido protettivo seguito essenzialmente da nessuna variazione di peso (oppure un aumento molto leggero). Figs, 1, 2 and 3 will help illustrate the effects of the previously reported elements. The figures list the alloy compositions tested and show the weight change during the oxidation test. Will you understand? that when an alloy oxidizes, it initially gains weight as a result of the formation of an oxide layer. Subsequently, if this oxide layer flakes off, it will result? weight loss and the oxide layer will reform. Flaking of the oxide and the resulting weight loss are undesirable since there? results in the emptying of the oxide-forming elements in the underlying substrate. The flaking of the oxide can? proceed to the point where he binds her? unable to reform the desired protective oxide layer in there? which forms a non-protective oxide layer. At this point the oxidation becomes more and more? rapid and uncontrolled and finally the sample will come? destroyed. Since? most alloys derive their resistance to oxidation from the formation of a protective oxide layer, the desirable weight change behavior? an initial slight increase in weight indicating the formation of a protective oxide layer followed by essentially no weight change (or a very slight increase). Il risultato critico ed inaspettato delle aggiunte di ittrio viene illustrato in Fig. 1. Questa figura mostra la perdita di peso subita da diverse leghe con differenti livelli di ittrio, dopo prova ciclica a 12D4?C per 3Q cicli di un'ora. F<1 >chiaro che per la lega di base provata (10? Ma, 6,7?? Al, 6? W, 3?? Cr, i,5? Ta, 1% Hf, il resto Ni) le aggiunte da circa 0,01 a circa 0,06?? di Y producono un miglioramento notevole nel comportamento all'ossidazione. Bench? ? stato in precedenza osservato che Y pu? migliorare le prestazioni all'ossidazione di rivestimenti (brevetti U.S.A. N? 3.676.085 e 3.754.903) e di leghe (brevetto U.5.A. The critical and unexpected result of the yttrium additions is illustrated in Fig. 1. This figure shows the weight loss suffered by different alloys with different levels of yttrium, after cyclic testing at 12D4? C for 3Q one-hour cycles. F <1> it is clear that for the base alloy tested (10? Ma, 6,7 ?? Al, 6? W, 3 ?? Cr, i, 5? Ta, 1% Hf, the remainder Ni) the additions from about 0.01 to about 0.06 ?? of Y produce a notable improvement in oxidation behavior. Bench? ? it was previously observed that Y pu? improve the oxidation performance of coatings (U.S. Patent Nos. 3,676,085 and 3,754,903) and of alloys (U.S. Patent No. N<D >3.754.903) non era mai stato mostrato per quanto si sappia che i livelli di Y superiori a circa 0,1% fossero dannosi. N <D> 3,754,903) had never been shown to the extent that Y levels above about 0.1% are known to be harmful. I risultati mostrati nella Fig. 1 possono essere spiegati attraverso il riferimento alle Figg. 2A, 2B e 2C che sono fotografie SEM (a 3000 ingrandimenti) della superficie ossidata di tre campioni. La composizione di campione nominale ? quella mostrata in Fig. 2. La Fig. 2A ? di un campione contenente 0,1% Hf e meno di 0,002% Y. La Fig. 2B ? di un campione contenente 0,1% Hf e 0,029% Y. La Fig. 2C ? di un campione contenente 0,1% Hf e 0,073% Y. <The results shown in Fig. 1 can be explained by reference to Figs. 2A, 2B and 2C which are SEM photographs (at 3000x magnification) of the oxidized surface of three samples. The composition of nominal sample? that shown in Fig. 2. Fig. 2A? of a sample containing 0.1% Hf and less than 0.002% Y. Fig. 2B? of a sample containing 0.1% Hf and 0.029% Y. Fig. 2C? of a sample containing 0.1% Hf and 0.073% Y. < Le Figg. 2A e 2C mostrano entrambe una morfologia di ossido irregolare grossolana e mostrano evidenza di sfaldamento dell'ossido mentre la Fig. 2B mostra evidenza di una morfologia di ossido aderente. Cos? le Figg. 1? 2A, 2B e 2C chiaramente mostrano che una quantit? critica limitata di Y produce un miglioramento sostanziale del comportamento all'ossidazione. Figs. 2A and 2C both show coarse irregular oxide morphology and show evidence of oxide flaking while Fig. 2B shows evidence of adherent oxide morphology. What? Figs. 1? 2A, 2B and 2C clearly show that a quantity? limited criticism of Y produces a substantial improvement in oxidation behavior. Le Figg. 3 e 4 illustrano che un livello di cromo critico ? necessario per una ottima resistenza all'ossidazione. La Fig. 3 mostra l'effetto di variare il contenuto di Cr sul comportamento all'ossidazione di una lega di base contenente 10% Mo, 7,4% Al, 6% W, 1,5% Ta, 0,1% Y ed il resto Ni. Si pu? vedere che nelle condizioni di prova (500 cicli di un'ora di ossidazione al forno a 1093?C) si ottiene la desiderata variazione minima di peso con livello di Cr di circa 3%. Figs. 3 and 4 illustrate that a critical chromium level? necessary for excellent resistance to oxidation. Fig. 3 shows the effect of varying the Cr content on the oxidation behavior of a base alloy containing 10% Mo, 7.4% Al, 6% W, 1.5% Ta, 0.1% Y and the rest Ni. Can you? see that under the test conditions (500 cycles of one hour of oxidation in the oven at 1093 ° C) the desired minimum weight variation is obtained with a Cr level of about 3%. La Fig. 4 raggiunge lo stesso punto usando dati di ossidazione ciclica generati a 1149?C. La Figura mostra la variazione in peso come funzione del tempo nella prova. Quattro curve vengono tracciate per una lega di base contenente Fig. 4 reaches the same point using cyclic oxidation data generated at 1149 ° C. The Figure shows the change in weight as a function of time in the test. Four curves are plotted for a containing base alloy 1G% Mo, 6,6% Al, 1,5% Ta, 0,1% Y ed il resto Ni (con livelli di Cr variabili). 1G% Mo, 6.6% Al, 1.5% Ta, 0.1% Y and the rest Ni (with variable Cr levels). L'effetto di aumentare il Cr ? quello di far ruotare le curve verso l'alto verso l'orizzontale {o variazione zero del peso). The effect of increasing Cr? that of rotating the curves upwards towards the horizontal (or zero weight variation). Le Figg. 3 e 4 illustrano che un livello di Cr di circa 3? ? necessario per fornire buon comportamento all'ossidazione in questa classe di leghe. Figs. 3 and 4 illustrate that a Cr level of about 3? ? necessary to provide good oxidation behavior in this class of alloys. Le propriet? meccaniche delle leghe Al-Mo sono state mostrate nella precedente letteratura di essere superiori sotto molto aspetti a quelle delle superleghe convenzionali. La presente invenzione con le aggiunte equilibrate di Cr, Ta, Y e/o Hf raggiunge un comportamento all'ossidazione sostanzialmente migliorato in combinazione con propriet? meccaniche che sono almeno equivalenti ed in alcuni casi superiori alle propriet? delle leghe Al-Mo-Ni della linea base. Ci? ? un contrasto netto rispetto alle leghe tipiche in cui il miglioramento di una propriet? viene invariabilmente accompagnata da una diminuzione nelle altre propriet?. The properties Mechanics of Al-Mo alloys have been shown in the previous literature to be superior in many respects to those of conventional superalloys. The present invention with the balanced additions of Cr, Ta, Y and / or Hf achieves a substantially improved oxidation behavior in combination with properties. mechanical that are at least equivalent and in some cases superior to the properties? base line Al-Mo-Ni alloys. There? ? a stark contrast to typical alloys where the improvement of a property? it is invariably accompanied by a decrease in other properties. La Fig. 5 ? un tracciato di rottura per sollecitazione per diverse leghe includenti la superlega convenzionale MAR-M2D0 precedentemente descritta ed una lega che ricade entro l'ambito della presente invenzione. I dati nella Fig. 5 sono per le propriet? di rottura alla sollecitazione delle varie composizioni provate in forma di monocristallo nell'orientamento <111^ . Come si pu? vedere nella figura, la composizione modificata Ni-Al-Mo ha una durata migliorata di rottura alla sollecitazione quando confrontata con le altre leghe provate. Appare che la lega modificata ha un miglioramento di temperatura di circa 105?C quando confrontata con le superleghe convenzionali. Ci? significa che nelle condizioni equivalenti di sollecitazione, la lega della presente invenzione potrebbe essere fatta operare a temperature di 1D5?C pi? elevate e raggiungere ancora la stessa durata delle parti. Questa elevata temperatura potrebbe essere il risultata di una temperatura operativa del motore superiore o di un flusso ridotto di aria di raffreddamento se la temperatura del motore rimanesse invariata. Fig. 5? a stress failure pattern for various alloys including the conventional superalloy MAR-M2D0 previously described and an alloy which falls within the scope of the present invention. The data in Fig. 5 are for the properties? of rupture under stress of the various compositions tested in the form of single crystal in the orientation <111 ^. How can you? see figure, the modified Ni-Al-Mo composition has an improved stress rupture life when compared to the other alloys tested. The modified alloy appears to have a temperature improvement of approximately 105 ° C when compared to conventional superalloys. There? means that under the equivalent stress conditions, the alloy of the present invention could be operated at temperatures of 1 D5 ° C µl. high and still achieve the same life span of the parts. This elevated temperature could be the result of a higher engine operating temperature or reduced cooling air flow if the engine temperature remained the same. Entrambe queste alternative danno un'economica migliorata. Un'altra possibilit? ? quella di mantenere le condizioni operative includenti la temperatura allo stesso livello ed ottenere una durata delle parti sostanzialmente aumentata. Infine si potrebbe mantenere la stessa temperatura, ma aumentando la sollecitazione operativa ottenere prestazioni migliorate per lo stesso consumo di combustibile e durata delle parti. Both of these alternatives give improved economics. Another possibility? ? that of maintaining operating conditions including temperature at the same level and obtaining substantially increased part life. Ultimately, the same temperature could be maintained, but by increasing the operational stress, you can achieve improved performance for the same fuel consumption and parts life. Le composizioni in precedenza descritte possono essere usate in forma di monocristallo colato o alternativamente possono essere fabbricate in parti usando tecniche metallurgiche delle polveri seguite da ricristallizzazione direzionale per ottenere una struttura di grana allineata che nel caso limite pu? essere un monocristallo. The compositions described above can be used in the form of cast single crystal or alternatively they can be fabricated in parts using powder metallurgical techniques followed by directional recrystallization to obtain an aligned grain structure which in the limiting case can be produced. be a single crystal. Nel caso che si scelga la strada del monocristallo colato, ? necessario che la parte colata venga omogeneizzata e trattata a caldo come viene discusso nel brevetto U.S.A. N<D >di Serie 177.047. Se la parte deve essere fabbricata attraverso il sistema metallurgico delle polveri, la composizione pu? essere formata in polvere mediante diverse tecniche bench? una tecnica risultante in un rapido regime di solidificazione sia desiderabile a causa dell'omogeneit? migliorata che ne risulta. Un tale processo viene descritto nei brevetti U.S.A. N? 4.025.249, 4.053.264 e 4.078.873. La polvere risultante viene quindi consolidata e ricristallizzata direzionalmente per produrre la struttura desiderata. La ricristallizzazione direzionale viene descritta nel brevetto U.S.A. N? 3.975.219 e sistemi specifici per ottenere diversi allineamenti cristallografici nella struttura finale vengono descritti nella domanda di brevetto depositata in pari data dalla stessa richiedente dal titolo "Metodo per la produzione di materiale in superlega a In case you choose the cast single crystal route,? It is necessary for the cast part to be homogenized and heat treated as discussed in U.S. Pat. N <D> Series 177.047. If the part is to be manufactured through the powder metallurgical system, the composition can be manufactured. be formed into powder using different techniques bench? a technique resulting in a rapid solidification regime is desirable because of the homogeneity? improved as a result. Such a process is described in U.S. Pat. N? 4,025,249, 4,053,264 and 4,078,873. The resulting powder is then consolidated and directionally recrystallized to produce the desired structure. Directional recrystallization is described in U.S. Pat. N? No. 3,975,219 and specific systems for obtaining different crystallographic alignments in the final structure are described in the patent application filed on the same date by the same applicant entitled "Method for the production of superalloy material in RIVENDICAZIONI 1. Superlega a base di nichel avente elevata resistenza meccanica e resistenza all'ossidazione, consistente essenzialmente in : 5, 8 - 7,8% Al, 8 - 12% Mo, 4 - 8% W, 2 - 4% Cr, 1 - 2% Ta, 0 - 0,3% Hf, 0,01 - 0,1% Y, il resto Ni. 1. Nickel-based superalloy with high mechanical strength and oxidation resistance, essentially consisting of: 5, 8 - 7.8% Al, 8 - 12% Mo, 4 - 8% W, 2 - 4% Cr, 1 - 2% Ta, 0 - 0.3% Hf, 0.01 - 0.1% Y, the rest Ni. 2. Superlega a base di nichel resistente all'ossidazione e ad elevata resistenza meccanica consistente essenzialmente in : 6,3 - 7,3% Al, 8,5 - 11,5% Mo, 5 - 7% W, 2,5 - 3,5% Cr, 1 - 2% Ta, 0 - 0,2% Hf 0,01 - 0,07% Y, il resto Ni. 2. Nickel-based superalloy resistant to oxidation and high mechanical resistance essentially consisting of: 6.3 - 7.3% Al, 8.5 - 11.5% Mo, 5 - 7% W, 2.5 - 3.5% Cr, 1 - 2% Ta, 0 - 0.2% Hf 0.01 - 0.07% Y, the rest Ni.
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