SI9400062A - Metal component for producing wool or other products made of mineral material, spinner for producing mineral wool by centrifugation of molten mineral material, and method of producing such component - Google Patents

Description

Isover Saint-Gobain

Kovinski sestavni del za izdelovanje volne ali drugih izdelkov iz mineralnega materiala, spiner za izdelovanje mineralne volne s centrifugiranjem raztaljenega mineralnega materiala in postopek za izdelovanje takšnega sestavnega dela

Izum se nanaša na kovinski sestavni del za izdelovanje volne ali drugih izdelkov iz mineralnega materiala, na poseben sestavni del v obliki spinerja za izdelovanje materiala iz mineralne volne za izolacijske namene s pomočjo cengrifugiranja raztaljenega mineralnega materiala skozi množico ustij majhnega premera v obodni steni omenjenega spinerja in na postopek za izdelovanje takšnega sestavnega dela, podrobneje takšnega spinerja.

Kovinski sestavni deli te vrste so podvrženi korozijskemu napadu mineralne taline, kot so raztaljeno steklo, bazah ipd.. Do korozije prihaja v sestavnih delih, kot so puše ali podobno, brez bistvene mehanske obremenitve, ki pa so podvrženi temperaturam okoli 1300°C in več, in pri komponentah, kot so spinerji, pod mehansko obremenitvijo. V vsakem primeru elementi ali spojine v talini reagirajo s sestavinami kovinske komponente, kar ima za posledico odstranjevanje določenih sestavnih delov, kar lahko vodi do okvare ali zmanjšanja trdnosti ali potrebe po zamenjavi sestavnega dela. V primeru komponente, kije izdelana iz kovine, ki tvori pasivizacijski sloj proti koroziji ali oksidaciji, bo mineralna talina težila k temu, da raztopi takšen pasivizacijski sloj, kar bo imelo za posledico, da se bo sloj neprestano obnavljal z difuzijo raztopljenih sestavin od sestavnega dela, pri čemer ta postopek lahko privede tudi do zmanjšanja koncentracije raztopljene sestavine v kovinskem sestavnem delu. Tako bo raztaljen mineralni material, kjer je stvorjen film kromovega oksida kot pasivizacijski sloj podobno kot v primeru karbidno otrjene kovinske superzlitine na osnovi niklja ali kobalta, odstranil krom in bo odstranjen aluminij, kjer je stvorjen film aluminijevega oksida kot pasivizacijski sloj kot npr. v 7’ superzlitini, kar bo imelo za posledico, da tam morebiti ne bo več ostalo dovolj aluminija v zlitini, da bi tvoril intermetalno Ni₃Al fazo.

Ta situacija se nadalje poslabša, če je sestavni del podvržen tudi znatni mehanski obremenitvi v primeru t.im. spinerja.

Takšni spinerji za t.im. notranje centrifugiranje raztaljenega mineralnega materiala, ki ga je treba stani ti v mineralna vlakna, da tvorijo mineralno volno za namene toplotne in/ali zvočne izolacije, so podvrženi številnim kritičnim obremenitvam: delati morajo pri visokih temperaturah, pogosto tudi pri preko 1000°C, in pod visoko mehansko obremenitvijo zaradi mehanskih centrifugalnih sil, ki jih povzroča visoka hitrost vrtenja. Hkrati so podvrženi koroziji in oksidaciji s strani raztaljenega mineralnega materiala in vročih plinskih tokov, ki se jih uporablja, da se tani raztaljene niti v vlakna. Iz teh razlogov je težko doseči koristno življenjsko dobo takšnih spinerjev, ki zadošča ekonomskim zahtevam, kar zadeva minimiziranje prekinitev izdelovanja mineralne volne zaradi zamenjave spinerja in minimiziranje stroškov enote kot take pri uporabljenih spinerjih.

V prizadevanju, da se podaljša življenjsko dobo spinerjev, ki se jih uporablja pri izdelovanju steklenih vlaken, je v patentnem spisu US-A-4,402,767 predlagano, da se za spinerje te vrste uporabi t.im. ODS zlitine, ki so ojačene z disperzijo oksidov. Pri izdelovanju teh ODS materialov se fini prašek oksidnih delcev dispergira po kovinski matrici tudi v obliki praška, da pride zatem do otrditve in mehanskega zlitja.

Tehnologija z valjanjem obročev, ki se pri tem uporablja, je omejena na tvorjenje valjastih delov z le majhnimi radialnimi prirobnicami, tako da je potrebno bolj zapletene oblike tvoriti po sestavljenem postopku, ki je opisan v patentnem spisu

US-A-5,118,332.

Ta izdelovalni postopek z valjanjem obroča, ki začenja od finih praškov, je zelo kočljivo prakticirati in zahteva visoko stopnjo veščine na tehničnih področjih, ki se zelo razlikujejo od ulivanja kovin, kot se ga običajno uporablja za izdelovanje takšnih komponent, vključno spinerjev. Medtem ko je odpornost na korozijo zadovoljiva tudi pri ODS materialu, pa je izjemen napor pri izdelavi ovira za dele, ki niso podvrženi mehanski obremenitvi in bi tako opravičili takšne napore. Razen tega je vprašljivo, ali bo spiner, ki je izdelan iz materiala iz ODS zlitine dosegel ekonomsko življensko dobo pri zelo visokih temperaturah delovanja nad 1200°C ali celo 1300°C. Pri tako visokih temperaturah obstoji težnja, da se pojavljajo mikro razpoke zaradi različnega termičnega raztezanja posameznih faz in omejene razteznosti ODS materiala.

Tako visoke temperature obratovanja pa se zahtevajo pri takšnih spinerjih, če se jih uporablja za izdelovanje kamene volne, kot je opisano v patentni prijavi PCT/EP92/01754 sedanjega prijavitelja. Razen tega je zelo zaskrbljujoče, da je raztaljen kameninski material, npr. bazalt, mnogo bolj agresiven kot raztaljeno steklo, kar zadeva korozijo, tako da je pod temi pogoji še mnogo teže doseči zadovoljivo življenjsko dobo spinerja.

Zato je naloga predloženega izuma, da se zagotovi kovinski sestavni del, ki je med uporabo v dotiku z raztaljenim mineralnim materialom in ima izboljšano korozijsko odpornost na vpliv mineralne taline. Nadaljnja naloga predloženega izuma je v tem, da se zagotovi kovinski sestavni del, ki je med uporabo v dotiku z raztaljenim mineralnim materialom in ima daljšo življenjsko dobo do zaustavitve izdelovalnega delovanja zaradi popravila in zamenjave.

Naloga predloženega izuma je nadalje, da se zagotovi kovinski sestavni del v obliki spinerja za omenjeni namen, ki ima sprejemljivo življenjsko dobo tudi pri visokih temperaturah obratovanja.

V skladu z izumom so ti in drugi cilji izuma doseženi, s tem da se uporabi zlitino v obliki monokristala.

Takšne monokristalne zlitine so bile razvite v 60-ih letih v industriji reakcijskih pogonov za izdelovanje turbinskih lopatic brez meja med zrni, ki so lahko izvor za pojave lezenja ali loma. Zamisel z monokristalom, ki se izogne vsakršnim mejam med zrni, se naslanja na 7’ ali ekvivalentne kristalite, ki so fino dispergirani v 7 ali podobni matrici in ovirajo dislokacije v kristalni zgradbi, da bi pod strižnimi silami napredovale po materialu.

Za kovinske sestavne dele po predloženem izumu se je ugotovilo, da je odpornost na korozijo zaradi taline zelo povečana v primerjavi s polikristalnim sestavnim delom iste sestave. Izgleda, da odsotnost meja preprečuje kakršnekoli nehomogenosti, ki bi bile s tem povzročene, in tudi preprečuje korozijske in/ali oksidacijske učinke, za katere so meje zrn možen izvor. Tako odsotnost meja zrn ugodno povečuje kemijsko odpornost na korozijo in/ali oksidacijo, ki sta zelo zaskrbljujoča predvsem pri višjih obratovalnih temperaturah in bolj agresivnih materialih, kar je prednostno po izumu.

Medtem ko je geometrija sestavnega dela, kot je spiner za zastavljeni namen, bistveno različna od vitke geometrije turbinske lopatice, se lahko odsotnost meja zrn in s tem povezanih nevarnosti za pojave povečanega lezenja ali loma po izumu uporablja tudi v primeru takšnega sestavnega dela, da se poveča lastnosti mehanske trdnosti.

Razen tega se je ugotovilo, da je pri visoki temperaturi razteznost monokristalnih superzlitin na splošno višja od razteznosti običajnih zlitin, ki se jih uporablja za takšne spinerje in tudi od ODS zlitin. Razteznost je odločilnega pomena pri visokotemperaturnem obratovanju z mestoma različnim toplotnim raztezkom zaradi različnih temperaturnih nivojev ali materialnih značilnosti, ker omogoča, da prevzame neizogibne napetosti, ki se pojavijo zaradi razlik v raztezanju. Čim višji je temperaturni nivo delovanja, tem višje so na splošno temperaturne razlike in razlike v raztezanju med različnimi točkami sestavnega dela ali spinerja pod bolj ali manj neposrednim vplivom grelnih sredstev in/ali taline in tem nižja je rezerva v trdnosti materiala, ki je podvržen dani obremenitvi. Zato visoka razteznost preprečuje kakršen koli bistven porast dodatnih krajevnih napetosti, predvsem visoke mehanske obremenitve zaradi npr. mehanskih centrifugalnih sil, kar bi lahko dovedlo do prezgodnje okvare.

Monokristali superzlitin se doslej ni uporabljalo pri temperaturah preko 1100°C niti v povezavi z agresivnim raztaljenim mineralnim materialom. Presenetljivo se je ugotovilo, da so sestavni deli, kot so spineiji, izdelani v skladu s predloženim izumom, najprimernejši, da zadovoljivo obratujejo pod takšnimi različnimi in ostrimi pogoji in da dosegajo ekonomsko sprejemljivo življenjsko dobo.

Če je smer rasti monokristala vsaj v bistvu vzporedna s simetrijsko osjo sestavnega dela, kot je središčna simetrijska os spinerja, bo v mnogo primerih prišlo do največje simetrije v kristalni zgradbi in se tako najbolj zmanjša nesimetrično porazdelitev značilnosti, kot je lezenje. Razen tega to omogoča homogeno rast kristala.

Če smer rasti monokristala sovpada z njegovo [001] orientacijo, se lahko uporablja naravno dendritno rast. Do rasti v tej smeri praviloma prihaja po strditvi v odsotnosti kakršnihkoli omejitev. Če pa se želi drugačno smer rasti, npr. [111] orientacijo za najbolj izotropno porazdelitev značilnosti, kot je modul elaastičnosti, se lahko to izvede s pomočjo kali v obliki odrezka od kristala, ki je orientiran na ta način, da je temperaturni gradient, ki povzroča strjevanje, v željeni smeri, npr. v [111] orientaciji. Smer temperaturnega gradienta se bi lahko izbralo tudi tako, da naravna dendritna rast v [001] orientaciji vodi do simetrijske smeri ali druge prednostne smeri kosa orodja v smeri, ki se razlikuje od [001] orientacije, če kos orodja v danem primeru to dopušča.

Če je sestavni del podvržen mehanski obremenitvi pri visokih temperaturah pod takšnimi korozijskimi pogoji, je treba monokristalno zlitino izbrati tako, da je superzlitina prednostno na osnovi niklja in kobalta. Izraz superzlitina, kot se ga tukaj uporablja, naj definira kovinsko zlitino, ki vsebuje fino dispergirane oborine v obdajajoči matrici, pri čemer oborine ovirajo premikanje dislokacij v kristalni mreži po matrici prav do visokih temperatur in tako zmanjšujejo lezenje. Takšne superzlitine, ki so predvsem primerne za spinerje, so lahko prednostno karbidno otrjene ali γ’ otrjene.

Če se izbere karbidno otrjeno superzlitino, lahko ta temelji bodisi na niklju ali kobaltu. Prednostne zlitine, ki temelje na niklju, te vrste so znotraj naslednjega obsegov sestavin:

Cr 20 - 35 mas.%

Co 0-20 mas.%

Mo kvečjemu sledi

W 0-12 mas.%

Ti kvečjemu sledi

Ta 0-5 mas.%

Re, Y, La in druge redke zemlje < 2 mas.%

C 0,1-3 mas.%

Si 0-3 mas.%

Mn 0-2 mas.%

Fe 0-10 mas.%

Ni preostanek

Prednostne zlitine, ki temelje na kobaltu, te vrste so znotraj naslednjih obsegov sestavin:

Cr 20 - 40 mas.%

Ni 0-15 mas.%

Mo kvečjemu sledi

W 0-12 mas.%

Ti kvečjemu sledi

Ta 0-5 mas.%

Re, Y, La in druge redke zemlje < 2 mas.%

C 0,1-1 mas.%

Fe 0-10 mas.%

Co preostanek

Omeniti je treba, da se izogiba metaloidnim elementom N, O, S, B in kovinskemu elementu Zr. Le-te se običajno uporablja v majhnih količinah, da se ojači meje zrn polikristalov, vendar imajo nižjo T_SOLIDUS. Kot se bo v nadaljnjem podrobneje videlo, takšno zniževanje T_SOLIDUS zlitine znižuje razpoložljvo razdaljo med T_SOLIDUS in T_{g0L TOS} za evtektične mešanice γ matrice in posebnih oborinskih faz. Tov sledeči toplotni obdelavi otežuje, da bi se obdelovanec držalo pri temperaturi, ki leži med tema dvema temperaturama.

Uporaba zlitin v izjemno čisti obliki prav tako omejuje nevarnosti ločevanja zaradi prisotnosti faz z nizkim tališčem in možnosti, da se stvori nezaželene kristalizacijske kali ter rast sekundarnih zrn.

Izogiba se tudi Mo in Ti, kolikor je le smiselno, ker skušata neugodno prizadeti korozijsko obnašanje. Korozijsko obnašanje te vrste zlitine je posebno dobro v pogledu pasivizacije sloja, ki je stvoijen s Cr₂O₃ in ima zelo visoko vsebnost kroma. Celo difuzija kroma na površino obdelovanca zaradi rekonstitucije kakršnegakoli odstranjenega pasivizacijskega sloja ne prizadane neugodno lastnosti obdelovanca v znatni meri z ozirom na visoko vsebnost kroma. Razen tega je Cr₂O₃ sloj sorazmerno obstojen na raztaljen material, kot sta steklo ali bazalt.

Prednostne monokristalne superzlitine z 7’ otrditvijo temelje na niklju in so znotraj naslednjih razponov sestavin:

Cr 5-20 mas.%, prednostno do 10 mas.%

Co 4,5 -15 mas.%

Mo 0 - 20 mas.%

w	0-10 mas.%
Al	3-6 mas.%
Ti	0 - 3,5 mas.%
Ta	0-15 mas.%
Re	0-3 mas.%
V	0-1 mas.%
Hf	0 -1,4 mas.%
C	0 - 0,07 mas.%
Ni	preostanek

Celo bolj zadovoljive rezultate se je ugotovilo pri zlitinah znotraj naslednjih razponov sestavin:

Cr	6-10 mas.%
Co	4,5 - 7 mas.%
Mo	1-3 mas.%
W	4-10 mas.%
Al	5-6 mas.%
Ti	1 - 3 mas.%
Ta	2-10 mas.%
Re	0-2 mas.%
Ni	preostanek

Ponovno se izogiba metaloidnim elementom, kot so N, O, B, S, in v tem primeru tudi C ter kovinskemu elementu Zr iz zgoraj navedenih razlogov glede na karbidno otrjene zlitine.

Elementi Al, Ti in Ta olajšujejo tvorbo in povečujejo stabilnost intermetalne faze Ni₃Al, medtem ko se Cr in Mo nabirata prednostno v 7 fazi in je W sorazmerno indiferenten.

Korozijska odpornost do neke mere zavisi od vsebnosti kroma, oksidacijska odpornost od vsebnosti aluminija, ki tvori A1₂O₃ sloj. Kompromis za vsebnost kroma reda 7 - 8% omogoča, da se hkrati dobi otrditev in korozijsko odpornost. Prisotnost sloja aluminijevega oksida vedno ne zadošča in se jo lahko podpre s površinsko prevleko intermetalne spojine z aluminijem kot aluminida.

Z višjimi vsebnostmi Ta, Ti in W in nižjimi vsebnostnostmi kroma je možno povečati ^Tsolidus ^{in T}solvus ^za evtektične mešanice _γ in ₇’ faz.

Medtem ko ₇’ otrjene superzlitine ne morejo tvoriti Cr₂O₃ pasivizacijskega sloja, pa je njihova odpornost na korozijo visoka zaradi prisotnosti izredno stabilne intermetalne Ni₃Al faze in seveda zaradi odsotnosti kakršnihkoli meja zrn, kjer bi agresiven material lahko prodrl v obdelovanec. Ker je aluminij zelo trdno vezan v stabilni ₇’ fazi, ne more preprosto difundirati proti površini obdelovanca in se odstraniti. Tako visoka stopnja atomske urejenosti v monokristalu preprečuje takšno odstranjevanje in tako v bistvu povečuje korozijsko odpornost. Zato je prednostno, da se ima kubično ploskovno centrirano zgradbo, ki je ojačena z intermetalno fazo (Ni₃Al) kar se da koherentno v kristalografskem smislu z osnovno strukturo (γ’ oborina v γ matrici).

Re, Y, La in druge redke zemlje, ki so vsebovane tako v karbidno otrjenih kot tudi 7’ otrjenih superzlitinah v majhnih količinah, pripomorejo, da se poveča odpornost na oksidacijo oz. predvsem oddrobitev, ne da bi se poslabšalo odpornost na visoke temperature.

Izmed preskušanih superzlitin seje ugotovilo, da so sestave, ki so navedene v tabeli 1, primerne za izum:

cn i o

OJ (Z) I I I I I I I I I [r, I I I | I I in

I I I I I CCCJ o

OJ to oo ι ι ι ι ι o i o o

ΧΙΙΙΐΙΙΙΟΙΙΟ’-Ι

TABELA

I 1 I I I I I I I

O cc

1

1

1

1

1

1

1

CO

1

1

cn

1

1

·

to

ck

oo

in

OJ

co

al

vo

TL

1

<\J

•S

e»

•L

m

(->

m

C—

kO

,—

in

VO

cn

in

CK

cn

1

E

4->

c

m

T~

cn

to

cn

to

t

Cl)

♦r4

—

·“

—

*-

F

H

OJ

r—

-=r

<—

t—

o

r—

cn

Oj

1

o

1

CD

<—t

ω

oj

m

ko

kO

IO

kO

LO

«—(

cn

kO

-

T·

-

—

•L

—

—

m

to

to

to

IO

to

m

tn

to

to

1

t'-

-=T

Τ'

1

—

o

TL

3

oo

m

m

OO

n-

KO

1

OJ

lO

Τ“

n-

in

lO

OJ

vo

vO

r-

IO

O

OJ

**

Oj

cn

OJ

1

O

-

Σ

OJ

o

O

co

OJ

Oj

o

1

m

tO

<o

O

in

r-

in

-

o

O

U

m

lo

to

LO

T-

1

m

σ>

1

OO

o

in

i-

oo

OO

T%

t—

oo

o

co

—

kO

in

cn

o

r-

lO

to

00

OJ

O

4->

4-3

4-3

4-3

4-3

4-3

4-3

4-3

-O

44

4-3

4-3

co

CO

co

to

co

(0

co

to

co

co

co

CO

•H

o

O

o

o

o

o

n

o

o

o

o

o

o

z

CD

a>

Cl)

CD

CD

CD

CD

CD

CD

Cl)

Cl)

CD

Cl)

L

L

SL

L

C,

i-

c.

C,

L

u

L

t_

L

Ol.

Ol,

CL,

CL,

Cl,

CL,

Cl,

Ol,

CL,

CL,

cu

Cl,

Cl,

ca c

•H

4-> •H i—I

KI c

(U

CL ω

»— ojmrrmkOC^-cocriO’— ojm

Izmed teh so superzlitine št. 1-3 in 13 najbolj prednostne in med temi je trenutno superzlitina št. 1 najbolj prednostna.

Ugotovljeno je bilo, da oksidacijsko obnašanje monokristalne superzlitine v prisotnosti vročih tanilnih plinov lahko predstavlja težave, predvsem v primeru karbidno otrjenih zlitin, ki tvorijo pasivizacijski sloj iz Cr₂O₃, katerega krom lahko postane hlapen pod vplivom vročih plinov. Zato je prednostno, da se ima vsaj del površin sestavnega dela ali spinerja zaščiten pred korozijo in/ali oksidacijo s prevleko takšne vrste, kot se jo tudi uporablja za turbinske lopatice v industriji reakcijskih pogonov za takšne zaščitne namene. Tako se za primerne sestave in postopke obnašanja, kar zadeva prevleko, sklicuje na literaturo, ki se ukvarja z zaščitnimi prevlekami turbinske lopatice. Prednostno se to prevleko zagotovi na zunanjih površinah spinerja, ki so izpostavljene vročim plinom zunanjega gorilnika, ki proizvaja tanilni plinski curek.

Pri izdelovanju sestavnega dela po predloženem izumu se talino materiala superzlitine dovaja v livarsko posodo, ki obstoji iz spodnje celice za tvorjenje kristalov, ki ima hlajeno površino, in iz zgornjega kosa, ki tvori celico, ki se jo lahko segreva, z zožitvijo med njima za izbiranje monokristala, in monokristal, ki raste iz zožitve v zgornjo celico, da prevzame obliko obdelovanca, se postopno strjuje, s tem da se spreminja medsebojno lego livarske posode in sredstva za ogrevanje, tako da se tam vzpostavi temperaturni gradient od zožitve proti nasprotnemu koncu obdelovanca, ki gaje treba stvoriti.

Medtem ko se spreminja medsebojne lege z izvlačenjem livarske posode iz notranjosti v obliki pokrova izoblikovanega indukcijskega grelnega sredstva, je najbolj praktičen in zanesljiv postopek, da se vzpostavi tak temperaturni gradient, da se področje zožitve začenja ohlajati, medtem ko je nasprotni konec obdelovanca še polno segrevanj seveda bi se lahko uporabilo ekvivalentno sredstvo, da bi se doseglo ta konec, če bi bilo potrebno. Postopek ulivanja in ohlajanje se izvajata pri vakuumu okoli 10'³ bar ali manj, da se izogne kakršnemukoli vstopu nečistoč iz okoliške atmosfere. Temperatura ulivanja je nekako 200°C nad T_SOLIDUS zlitine in je tako značilno nad 1500°C.

Medtem ko se je poskusne kose na laboratorijskem nivoju uspešno strdilo s temperaturnim gradientom do 230°C/cm, se zdi, da uporaba postopka v industrijskem merilu daje prednost temperaturnemu gradientu pod 70°C/cm in prednostno pod

50°C/cm. Ugotovilo seje, daje temperaturni gradient optimalen, če je po drugi strani nad 30°C/cm in prednostno nad 40°C/cm.

Ustrezno je največja hitrost premikanja livarske posode glede na grelno sredstvo prednostno med 15 in 35 cm/h. Kjer imamo valjasti obdelovanec ali del obdelovanca, gre lahko za stalno hitrost, medtem ko je v primeru delov, ki imajo radialno komponento, potrebno to hitrost zmanjašti v skladu s stopnjo nagiba radialno raztezajočega se predela.

V prednostni izvedbeni obliki izuma so stene livarske posode iz keramičnega materiala, ki se ga dobi s tvorjenjem sloja keramičnega materiala na površini modela, ki se izdela iz materiala, ki se ga lahko odstrani s pomočjo toplote kot npr. vosek ali organski plasten material, pri čemer takšen model zavzema obliko obdelovanca vključno s prostori, ki jih je treba zapolniti z raztaljenim materialom zlitine, pri čemer se material modela odstrani iz keramičnega modela pred ulivanjem raztaljenega materiala zlitine. Na ta način se lahko z visoko natančnostjo in tako z najmanjšim potrebnim sledečim obdelovanjem uliva zapletene oblike z visoko natančnostjo.

Po ulivanju lahko obdelovanec vsebuje oddeljena področja, pore in notranje napetosti.

Notranje napetosti lahko povzročijo lokalno parazitsko kristalizacijo, ki neugodno vpliva na enoten značaj monokristala. Zato je potrebno izvajati umikanje modela brez sunkov ali nihanj, kar bi lahko povzročilo nenadzorovano kristalizacijo. Zato ima kemijsko raztapljanje keramičnega materiala modela, npr. s kislino, prednost pred mehanskim umikanjem modela.

Prednostna sta tudi sledeča homogenizacija in popuščanje obdelovanca, da se odstrani lokalne napetosti, pore in oddeljena področja. Če takšna sledeča toplotna obdelava vključuje segrevanje obdelovanca do temperature T_t med topilno temperaturo T_S0LVUS za evtektično mešanico γ in γ’ faze po eni strani in T_SOLIDUS zlitine po drugi strani za več kot 1 uro, prednostno pa 3 ure, se bodo raztopila tudi oddeljena področja in vse izmed posameznih oborjenih faz v prvem koraku, da se pripravi optimiziranje porazdelitve oborine iz različnih delcev za največjo mehansko trdnost superzlitine. Tako dobljena raztopitev in homogenizacija se obdržita z ohlajanjem obdelovanca do okoliške temperature.

Temperatura Tj je prednostno izbrana med 1150°C in 1350°C in v primeru zlitine št. 1 v tabeli 1 je temperatura Tj prednostno izbrana tako, daje okoli 1300°C.

Dodatno k temu topljenju in homogenizaciji obsega toplotna obdela še segrevanje obdelovanca do temperature T₂ med 150°C in 200°C pod temperaturo T_SOLVUS topljenja za evtektično mešanico 7 in 7’ faze za trajanje vsaj ene ure in prednostno 4 ur. Ta toplotna obdelava zagotavlja obaijanje določene, npr. 7 faze, na fino dispergiran način, kar se stabilizira z ohlajanjem obdelovanca do okoliške temperature. Nato se obdelovanec segreje do temperature med 400 in 500°C pod temperaturo TgoLvus ^t0PU^enj^{a za} evtektično mešanico 7 in 7’ faze za čas vsaj 10 ur in prednostno 24 ur. To bo dovedlo do rasti fino in homogeno dispergiranih usedlin, kot je 7’, tako da je v mnogo primerih več kot 50% zlitine v oborinski fazi iz različnih delcev znotraj 7 matrice.

V primeru zlitine št. 1 je temperatura Tj prednostno enaka 1100°C in temperatura T₂ 850°C. To vodi do vsebnosti 7’faze do 70% in velikosti oborjenih 7’delcev med 300 in 500 nm in prednostno okoli 400 nm.

Na priloženih risbah prikazujejo:

slika 1 pogled v perspektivi na sestavni del po izumu v obliki spinerja, slika 2 shematičen pogled na pripravo za izdelovanje spinerja po sliki 1, slika 3 graf, ki prikazuje odpornost na lezenje različnih materialov po stanju tehnike in po izumu, slika 4-7 fotografije, ki prikazujejo mikrostrukturo, ki se jo doseže s postopkom po izumu v njegovih posameznih stopnjah.

Na sliki 1 je prikazan sestavni del po izumu v obliki spinerja 1. Spiner 1 ima zgornji obroč 2 za svojo pritrditev pri pestu rotirajoče gredi za sukanje spinerja 1 okoli njegove simetrijske osi 3. Spiner 1 tudi obsega ukrivljeno zgornjo prirobnico 4, luknjičasto obodno steno 5 in spodnjo prirobnico 6, ki sega radialno navznoter od spodnjega konca obodne stene 5 in določa veliko središčno odprtino 7.

Kot je dobro poznano pri postopku notranjega centrifugiranja, ki uporablja spinerje te vrste, se raztaljen mineralni material uvaja v prostor znotraj luknjičaste obodne stene 5 spineija 1, ki se hitro vrti okoli osi 3, tako da centrifugalne sile pritiskajo raztaljen mineralni material proti notranji površini 8 stene 5 in skozi množico ustij 9 obodne stene 5, da od tam izstopa kot radialno navzven usmerjene fine niti taline. Niti taline, ki izstopajo iz ustij 9, nato vstopajo v navzdol usmerjen curek vročih tanilnih plinov, ki izstopajo iz zunanjega obročastega gorilnika, da oblikujejo vlakna.

Za nadaljnje podrobnosti, kar se tiče konstrukcije in uporabe takšnega spinerja, se je obrniti na patentno prijavo EP-A-0 091 866, katere vsebina je s sklicevanjem tukaj polno vključena.

Postopek notranjega centrifugiranja je dobro poznan sam po sebi in zato tukaj ni opisan v podrobnostih.

Spiner 1 je lahko nakazane oblike, lahko pa ima alternativno drugačno obliko, kot npr. obliko, ki zapira središčno odprtino 7 s talno steno. V takšnem primeru lahko zadošča, da se tvori stene spinerja 1, ki so prikazane na sliki 1, kot enoten del in da se doda talno steno, tako da se stvori spiner iz sestavnih delov, ki se jih med seboj poveže. Ker takšen del, kot je talna stena radialno navznoter glede na spodnjo prirobnico 6, ni podvržen maksimalnim centrifugalnim silam, ki delujejo na nivoju obodne stene 5 in lahko ni v dotiku z raztaljenim mineralnim materialom, lahko tak del seveda obstoji iz drugačnega materiala, kot je del spinerja, kije prikazan na sliki 1. Dobro se razume, da izum obsega oba primera enotnega spinerja in enotnega dela spinerja, ki gaje treba dopolniti z dodatnimi deli.

Za izdelovanje spinerja 1 se lahko uporablja pripravo, ki je shematsko prikazana na sliki 2, in je v skladu s predloženim izumum. Kot je prikazano na sliki 2, ima livarska posoda 11 spodnjo celico 12 za tvorjenje kristalizacijskih kali, ki ima hlajeno površino 13, ki jo tvori plošča 14, ki je hlajena z vodnim plaščem (ni prikazan), in obsega zgornjo celico 15, ki oblikuje obdelovanec, z zožitvijo 16 med njima ali starterjem, ki odbere monokristal. Posoda 11 je v obliki keramičnega modela, katerega stene imajo debelino okoli 1 cm in se jih je izdelalo s pomočjo modela iz voska, ki ima obliko obdelovanca, in so drugi prostori zapolnjeni s talino, pri čemer je ta model iz voska nato obdan s keramičnim materialom, npr. s postopkom imerzije in depozicije. Potem ko se posuši, se lahko vosek odstrani iz notranjosti keramičnega modela s segrevanjem sklopa do temperature nad tališčem voska, tako da ta lahko izteče. Nato se keramičen material sintra pri temperaturi nad 1000°C.

Ker je livarska posoda 11 na splošno oblike obrnjenega stožca, so predvidene opore 17, ki so prav tako iz keramičnega materiala. Nadalje se lahko v področju zožitve 16 ali starterja vosek nadomesti s kakim organskim plastenim materialom večje trdnosti, npr. s trdnim polistirenom, da se izogne poškodbam v občutljivem področju med izdelovanjem keramičnega modela. Seveda se lahko tudi organski plasteni material odstrani s pomočjo toplote.

Model ali posoda 11 tudi obsega množico izstopnih odprtin in vlivalnih odprtin 18, ki so potrebne, da se omogoči dotakanje kovinske taline v votlino 19 modela ali posode 11 in izstop zraka ali plinov iz votline 19.

Okoli posode 11 je grelno sredstvo 20 v obliki indukcijskega grelnega pokrova, ki ima notranjo površino 21.

Med delovanjem se kovinsko talino uvede v votlino 19 posode 11, tako izpolni vso spodnjo celico 12 in zgornjo celico 15 do izstopnih odprtin 18, preden pride do kakršnegakoli strjevanja. Da bi se izognili prezgodnjemu strjevanju, grelno sredstvo 20 drži temperaturo posode 11 znatno nad temperaturo strjevanja.

Ohlajana površina 13 ohlajane plošče 14 sproži strjevanje v spodnji celici 12 za tvorjenje kristalizacijskih kali, tako da se lahko v njej razvije množica kristalov in raste navzgor proti zožitvi 16. Zožitev 16 pa ima majhen prerez in je izoblikovana tako, npr. v obliki vijačne poti, da lahko v zožitev 16 vstopi le eden izmed kristalov in se bo pojavil na njegovem zgornjem koncu, to se pravi pri dnu zgornje obdelovanec oblikujoče celice 15. Tako raste le en monokristal, kot je na splošno znano v tehnologiji vlečenja monokristalov, v celici 15 za oblikovanje obdelovanca, če je oblikovanje drugih kristalov zatrto s postopnim gibanjem posode 11 iz pokrova 20 z majhno hitrostjo in primernim temperaturnim gradientom.

Če je smer gibanja in s tem temperaturni gradient vzdolž simetrijske osi 3 spinerja 1 ali obdelovanca, bo rast monokristala ali smer vlečenja potekala v smeri simetrijske osi 3 in se bo s tem prispevalo k izotropni porazdelitvi značilnosti okoli simetrijske osi in s tem v primeru spinerja 1 okoli rotacijske osi. To prispeva k popolnosti rotacijske simetrije spinerja.

Če niso podvzeti nikakršni nadaljnji ukrepi, bo monokristal rastel v svoji naravni dendritni [001] smeri. To je manj zapleten način in vodi do dobre izotropne porazdelitve obnašanja pri lezenju. Lahko pa se obravnava kot prednostno, da se ima [111] orientacijo v smeri simetrijske osi 3, tako da se optimizira izotropno porazdelitev drugih značilnosti, kot je modul elastičnosti. V ta namen je treba uporabiti kal znotraj celice 12 za tvorjenje kristalizacijskih kali, ki bo izrezana iz trdnega monokristala tako, da je njena [111] orientacija v smeri simetrijske osi 3, če se kos, ki predstavlja kal, namesti na površino 13. Če sestavni del ali obdelovanec tako dopušča, se lahko takšen rezultat doseže tudi brez kali, s tem da se spremeni hitrost vlečenja monokristala do takšnega nagiba do geometrijske osi, da naravna dendritna [001] orientacija v smeri vlečenja monokristala vodi do tega, da [111] orientacija sovpada s simetrijsko osjo 3.

Kos, ki predstavlja kal, je značilno valjasta rezina monokristala, ki je nameščena na površini 13. Na razpolago pa je tudi alternativa, da se uporabi kot kal kos v obliki povezovalnega prostora med zgornjim koncem zožitve 16 in spodnjim ter/ali notranjim obročem 22 obdelovanca. V primeru spinerja, ki je prikazan na sliki 2, je ta stožčaste oblike in obstoji iz pravilno navzven raztezajočih se prečk, ki povezujejo zgornji konec zožitve 16 z enakomerno porazdeljenimi mesti na spodnjem in notranjem obroču 22. Takšen postopek bi naredil postopek ulivanja dvostopen: v prvi stopnji se bo startni kos, ki zapolnjuje celico 12 za izoblikovanje kristala, zožitev 16 in prostor do spodnjega notranjega obroča 22 izdelalo, kot je zgoraj opisano, pri čemer se izogne težavam, ki izvirajo iz vsega obdelovanca nad takšnim prostorom. Iz tega startnega kosa bi se izrezalo predel nad zožitvijo 16 v obliki monokristala v drugi stopnji z zgornjim koncem zožitve 16, ki je najnižja točka modela, ki se ga sedaj uporablja, uporabljenim kot kos, ki predstavlja kal, za ulivanje obdelovanca, začenši pri obroču 22, kije povezan s kosom, ki predstavlja kal.

Razporeditev obdelovanca, ki tvori celico 15, in orientacija obdelovanca v njej morata upoštevati dejstvo, da povečevanje preseka v smeri rasti omogoča primerno rast monokristala. Iz tega razloga se spiner 1 uliva v obrnjenem položaju, kot je prikazano na sliki 2. Ta obrnjeni položaj spinerja 1 preorientira navzven segajoči obroč 10 v navzdolnjo smer, t.j. približno v nasprotno smer glede na splošno smer vlečenja monokristala. Če se izkaže, da takšni pogoji povzročajo težave pri primerni rasti monokristala, je lahko obdelovanec, kot je prikazano na sliki 2, v obliki, ki obdaja izrastke, kot je navzven segajoči obroč 10, s čimer se izogne kakršnikoli težavi, ki izvira od tod, in se na ugoden način poveča prerez obdelovanca. Vendar pa to zatem zahteva strojno obdelovanje, ki sicer ne bi bilo potrebno zaradi izvrstne površinske obdelave, ki se jo doseže s keramičnim modelom.

Ker ima obdelovanec, ki se strdi z vlečenjem livarske posode 11 iz grelnega sredstva 20, notranje napetosti, obstoji nevarnost lokalne parazitske kristalizacije, če je podvržen dodatnim udarcem ali vibracijam. Zato se za umikanje modela, da bi se izognilo mehanskim napetostim v obdelovancu, prednostno izbere kemično raztapljanje keramičnega materiala modelov s primernim sredstvom, kot je kislina.

Notranje napetosti, pore in oddeljena področja se odstrani s sledečo toplotno obdelavo, kot je podrobneje opisano na drugih mestih tega opisa. Ta toplotna obdelava tudi služi doseganju homogeno dispergirane usedline primerne količine in velikosti v matrici superzlitine, če se superzlitino uporablja za sestavni del.

Talino, ki vsebuje naslednje sestavine, se je uvajalo v votlino 19 posode 11 pri tem-

peraturi 1520°C:
Cr	8 mas.%
Co	5 mas.%
Mo	2 mas.%
W	8 mas.%
Al	5 mas.%
Ti	1,5 mas.%
Ta	6 mas.%
Ti	preostanek.

Grelno sredstvo je delovalo tako, daje preprečevalo kakršnokoli strjevanje taline, in ploščo 14 se je ohlajalo, da je sprožila strjevanje ob površini 13. Pokrov 20 in posoda 11 sta se razmikala z največjo hitrostjo 25 cm/h, tako da se je končno vleklo monokristal, ki je rastel iz zožitve 16 do izstopnih odprtin 18. Na ta način se je stvorilo temperaturni gradient okoli 40°C/cm znotraj obdelovanca. Hitrost premikanja livarske posode 11 se lahko spreminja in je lahko včasih nižja, da se upošteva predela obdelovanca z radialnimi sestavnimi deli, kot sta prirobnici 4 in 6, tako da se omeji temperaturni gradient v teh področjih. V celoti je čas vlečenja obdelovanca lahko reda velikosti 1 ure.

Potem ko se je omogočilo, da se je obdelovanec ohladil do okoliške temperature, se spodnjo prirobnico 6 spineija 1 odreže od materiala, ki jo povezuje z zožitvijo 16.

Navidezno ulit monokristal, ki je izdelan po doslej opisanem postopku, je prikazan na sliki 4 v povečavi okoli 250:1, kot se lahko ugotovi z merilom, ki je predstavljeno na sliki 4. Slika 4 prikazuje dendritno strukturo in vključitev belih področij, ki predstavljajo evtektične točke 7 in 7’ faz, ki so segregirane med dendritnimi segregacijami med ohlajanjem. S prvo topilno toplotno obdelavo, ki dovede obdelovanec do 1300°C za 3 ure, in nato z ohlajanjem obdelovanca do okoliške temperature, se te segregacije raztopijo, tako da tvorijo bolj homogeno strukturo, kar se lahko vidi s slike 5, ki prikazuje isto področje kristala z isto povečavo kot na sliki 4 po takšni topilni toplotni obdelavi. Odstranijo se tudi notranje napetosti in pore. Najpomembneje je, da se 7’ oborine raztopijo v sledečih toplotnih obdelavah.

Obdelovanec se nato ponovno segreva do 1100°C in se ga tam drži 4 ure pred ohlajanjem na okoliško temperaturo. Kot je prikazano na sliki 6, ta obdelava vodi do fino dispergiranih 7’usedlin, vendar v količini, ki še ni optimalna. Količino 7’ okoli 70% se lahko doseže s sledečim segrevanjem obdelovanca do temperature 850°C za 24 ur, preden se ga ponovno ohladi do okoliške temperature. Ta dodatna toplotna obdelava dovede do polnega izraza 7’ usedlino, ki je enakomerno porazdeljena po kristalu, kot se lahko vidi s slike 7. Vedeti je treba, da sliki 6 in 7 predstavljata povečavo okoli 50000:1, to se pravi, predstavitvi na slikah 4 in 5 je treba povečati za faktor okoli 200. Tukaj se jasno vidi 7’ usedline znotraj 7 matrice. Usedline imajo velikost okoli 400 nm v povprečju in tako nudijo zelo učinkovito fino podporno strukturo proti seljenju dislokaciji v kristalu, kar bi imelo za posledico učinke lezenja.

Ustja 9, ki so majhnega premera, v primeru vlečenja vlaken iz bazalta pod 10 mm, se lahko izdela s pomočjo YAG laserja v sunkovnem ali rezalnem načinu ali pa s pomočjo elektronskih curkov. To obdelavo se na vsak način izvede po topilni toplotni obdelavi kot tudi kakršnokoli strojno obdelavo, da se zmanjša nevarnost lokalne parazitne kristalizacije. Izdelavo ustij 9 in druge strojne obdelave se lahko izvede pred toplotnimi obdelavami za οκρεττιτετυ 7’ faze, tako da se pridobi zaradi odsotnosti 7’ faze in se tako izogne kakršnemukoli neugodnemu učinku na obdelovanec, ki je bil končno toplotno obdelan.

Tabela 2 prikazuje različne značilnosti spinerja ali bolje materiala za spiner v primerjavi s polikristalno zlitino (tukaj je navedena zlitina, znana kot SG30 iz industrije in je opisana FR-A-2 536 385), ki se jo običajno uporablja za spinerje pri izdelovanju steklene volne, in s spinerjem, ki je izdelan iz ODS zlitine. ODS zlitina, ki je izbrana v primerjavi, je poznana kot MA 758; za nadaljnje podrobnosti o tem se je obrniti na periodiko Advanced Materials & Processes 10/90, vol. 138, št. 4, str. 43 - 50.

Tabela 2

Lastnosti	temperatura	zlitina (SG30)	ODS zlitina primer po
(MA 758)	izumu
napetost (MPa),	1000‘C	30	120	180
ki po 1000 urah	1050’C	25	95	155
vodi do loma	1100-C	«0	80	130
zaradi lezenja	1200°C	0	60	100
	1300°C	0	35	60
razteznost	1050°C	6,5	10	19
(%)	1200°C	-	9	17
modul	okoliška	200	200	[001] 130
elastičnost	1000’C	130	130	[111] 300
(GPa)
odpornost na
korozijo
- ob steklu	1100-C	dobra	dobra	dobra
- ob bazaltu	1250-C	-	dobra	dobra
oksidacija
s plinom	1250’C	-	v redu	težave
prevleka	-	brez	brez	prednostno
Kot je prikazano v	tabeli 2, oksidacija	s plinom predstavlja težave	za primer po
izumu, ker vroči tanilni plini lahko vodijo do oksidacije	na površini radialno navzven

segajočega obroča 10. Da se izogne temu, se lahko na te in morebiti tudi druge površine nanese prevleke. Takšna prevleka je običajna v industriji reakcijskih pogonov, da se zaščiti turbinske lopatice pred oksidacijo z vročimi turbinskimi plini, in se jo lahko nanese ali naloži, kot je tam običajno. Zato tukaj niso podane nikakršne nadaljnje podrobnosti.

Razteznost je zelo pomembna, saj preprečuje nastanek napetosti, npr. zaradi temperaturnih razlik med delovanjem. Kot se lahko vidi iz tabele 2, je izvedbeni primer po izumu daleč nadmočen, kar zadeva razteznost pri visokih temperaturah glede na ODS zlitine. To se razume kot zelo vidno prednost, saj visoka razteznost omejuje največje vrednosti napetosti v napetostnih vrhovih znotraj materiala z bolj enakomerno porazdelitvijo napetosti in tako preprečuje lokalne napetostne vrhove, ki bi lahko povzročili lokalno okvaro.

Napetost, ki ima za posledico pretrganje zaradi lezenja po 1000 urah pri visokih temperaturah, je najpomembnejši parameter za določitev celotne življenjske dobe spinerja. Ta parameter je podan tudi na sliki 3 za običajno zlitino (krivulja I), za značilno ODS zlitino (krivulja II) in za izvedbeni primer po izumu, ki je predstavljen s krivuljo III na sliki 3. Kot se lahko vidi od tod, je odpornost spinerja po izumu na lezenje pri zmerno visokih temperaturah med 1000°C in 1100°C bistveno nad le-to za ODS zlitino in je lahko celo pri nižjih temperaturah ODS zlitina manj odporna na lezenje kot običajna zlitina. Pri temperaturah nad 1100°C imata tako zlitina po izumu in ODS zlitina obe znatno znižani odpornosti na lezenje, toda zlitina po izumu lahko še vedno zdrži skoraj dvojno napetost glede na ODS zlitino, preden pride do pretrganja po 1000 h; to pa je mnogo več kot mesec neprekinjenega delovanja in zato povsem razumna življenjska doba za takšen spiner.

Zmožnost, da vzdrži višjo obremenitev pri visoki temperaturi, preden pride do pretrganja zaradi lezenja po 1000 h, na eni strani in visoka raztegljivost, ki vodi do bolj enakomerne porazdelitve napetosti znotraj materiala in do tega, da se izogne napetostnim vrhovom, na drugi strani skupaj vodita do tega, da je spiner po izumu najprimernejši za obratovanje pri visokih temperaturah, ki so prednostne pri vlečenju vlaken kamene volne, npr. iz bazalta, z notranjim centrifugiranjem. Prav tako je odpornost na korozijo, celo proti bolj agresivnemu bazaltnemu materialu, zadovoljiva pri spinerju po izumu. Možna višja veijetnost oksidacije s plinom je lahko preprečena z ustrezno prevleko, kot se jo običajno uporablja za turbinske lopatice. Izdelovanje spinerja po izumu s postopkom ulivanja zmanjšuje njegove izdelovalne stroške in omogoča uporabo osnovne uporabe in know howa, ki se je nabral v industriji izdelovanja spineijev. To pa ni primer pri ODS materialu, ki tudi kaže zadovoljivo odpornost na korozijo, vendar ga je potrebno izdelovati po posebnih izdelovalnih postopkih, ki so različni od ulivanja, npr. z obročnim valjanjem.

Claims (22)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Kovinski sestavni del za izdelovanje volne ali drugih izdelkov iz mineralnega materiala, pri čemer takšno izdelovanje vključuje taljenje omenjenega materiala in dovajanje njegove taline v dotik z omenjenim sestavnim delom in omenjeni sestavni del obstoji iz ali vsaj obsega, kjer je v dotiku z omenjeno talino, enotno ulit kos iz kovinske zlitine, označen s tem, da je omenjeni enoten uliti kos v obliki monokristala.
2. 2. Sestavni del po zahtevku 1, označen s tem, da je smer rasti omenjenega monokristala vsaj v bistvu vzporedna z osjo (3) simetrije omenjenega sestavnega dela (1).
3. 3. Sestavni del po zahtevku 1 ali 2, označen s tem, da smer rasti omenjenega monokristala sovpada z [001] orientacijo omenjenega monokristala.
4. 4. Sestavni del po kateremkoli od zahtevkov 1 do 3, ki je v obliki spinerja (1) za izdelovanje materiala mineralne volne s centrifugiranjem raztaljenega mineralnega materiala, pri čemer omenjeni spiner (1) obsega v radialni smeri zunanjo obodno steno (5), ki ima množico ustij (9) majhnega premera za pronicanje raztaljenega mineralnega materiala proti zunanjosti omenjene stene (5), in se ga lahko vrti z visoko hitrostjo okoli središčne simetrijske osi (3) omenjenega spinerja (1), označen s tem, daje omenjena kovinska zlitina kovinska superzlitina, ki prednostno temelji na niklju ali kobaltu.
5. 5. Sestavni del po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, označen s tem, da je monokristalova zlitina karbidno otrjena superzlitina, ki ima naslednje sestavine:

   Cr 20 - 35 mas.% Co 0-20 mas.% Mo kvečjemu sledi W 0 -12 mas.% Ti kvečjemu sledi Ta 0 - 5 mas.%

   Re, Y, La in druge redke zemlje < 2 mas.%

   C 0,1 - 3 mas.% Si 0-3 mas.% Mn 0 - 2 mas.% Fe 0-10 mas.% Ni preostanek
6. 6. Sestavni del po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, označen s tem, da je monokristalna zlitina karbidno otrjena superzlitina, ki ima naslednje sestavine:

   Cr 20 - 40 mas.%

   Ni 0-15 mas.%

   Mo kvečjemu sledi

   W 0-12 mas.%

   Ti kvečjemu sledi

   Ta 0-5 mas.%

   Re, Y, La in druge redke zemlje < 2 mas.%

   C 0,1-1 mas.%

   Fe 0-10 mas.%

   Co preostanek
7. 7. Sestavni del po patentnem zahtevku 5, označen s tem, da ima monokristalna zlitina naslednje sestavine:

   Cr 29 mas.% W 7,4 mas.% C 0,7 mas.% Si 1,2 mas.% Mn 0,9 mas.% Fe 7,5 mas.% Ni preostanek
8. 8. Sestavni del po kateremkoli izmed zahtevkov 1 do 4, označen s tem, da je monokristalna zlitina y otrjena superzlitina, ki ima naslednje sestavine:

   Cr

   Co

   5 - 20 mas.%, prednostno do 10 mas.% 4,5 -15 mas.%

   Mo 0 - 20 mas.% W 0 -10 mas.% Al 3 - 6 mas.% Ti 0 - 3,5 mas.% Ta 0-15 mas.% Re 0 - 3 mas.% V 0 -T mas.% Hf 0 -1,4 mas.% C 0 - 0,07 mas.% Ni preostanek
9. 9. Sestavni del po patentnem zahtevku 8, označen s tem, da ima monokristalna superzlitina naslednje sestavine:

   Cr 6-10 mas.% Co 4,5 - 7 mas.% Mo 1 - 3 mas.% W 4 -10 mas.% Al 5 - 6 mas.% Ti 1-3 mas.% Ta 2 -10 mas.% Re 0 - 2 mas.% Ni preostanek
10. 10. Sestavni del po patentnem zahtevku 9, označen s tem, da ima monokristalna superzlitina naslednje sestavine:

    Cr 8 mas.% Co 5,5 mas.% Mo 2,25 mas.% W 5 mas.% Al 6 mas.% Ti 2 mas.% Ta 3,5 mas.% Ni preostanek
11. 11. Sestavni del po patentnem zahtevku 9, označen s tem, da ima monokristalna superzlitina naslednje sestavine:

    Cr 7,8 mas.%

    Co 6,5 mas.%

    Mo 2 mas.%

    W 5,7 mas.%

    Al 5,2 mas.%

    Ti 1,1 mas.%

    Ta 7,9 mas.%

    Ni preostanek
12. 12. Sestavni del po patentnem zahtevku 9, označen s tem, da ima monokristalna superzlitina naslednje sestavine:

    Cr 8 mas.% Co 5 mas.% Mo 2 mas.% W 8 mas.% Al 5 mas.% Ti 1,5 mas.% Ta 6 mas.% Ni preostanek
13. 13. Sestavni del po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, označen s tem, da je vsaj del njegove površine s prevleko zaščiten pred korozijo in/ali oksidacijo.
14. 14. Sestavni del po patentnem zahtevku 13, označen s tem, da je prevleka predvidena na zunanjih površinah, ki so izpostavljene vročim plinom zunanjega gorilnika, ki tvori tanilni plinski tok.
15. 15. Postopek za izdelovanje sestavnega dela po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, označen s tem, da se talino materiala superzlitine uvaja v livarsko posodo (11), ki obsega spodnjo celico (12) za tvorjenje kristalizacijskih kali, ki ima hlajeno i

    površino, in zgornjo obdelovanec oblikujočo celico (15), ki se jo lahko segreva, z zožitvijo (16) med njima za izbiranje monokristala, in da se monokristal, ki raste iz zožitve (16) v zgornjo celico (15), da privzame obliko obdelovanca, postopno strjuje s spreminjanjem medsebojne razdalje med livarsko posodo (11) in grelnim sredstvom (20), tako da se vzpostavi temperaturni gradient od zožitve (16) proti nasprotnemu koncu obdelovanca, ki gaje treba izoblikovati.
16. 16. Postopek po zahtevku 15, označen s tem, da je omenjeni temperaturni gradient pod 70°C/cm, prednostno pod 50°C/cm, vendar nad 30°C/cm in prednostno okoli 40°C/cm.
17. 17. Postopek po zahtevku 15 ali 16, označen s tem, daje največja vrednost hitrosti spreminjanja razdalje med livarsko posodo (11) in grelnim sredstvom (20) med 15 in 35 cm/h.
18. 18. Postopek po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, označen s tem, da so stene omenjene livarske posode (11) iz keramičnega materiala, ki se ga dobi z obdelovanjem sloja keramičnega materiala na površini modela, ki je izdelan iz materiala, ki se ga lahko odstrani s pomočjo toplote in je lahko vosek ali organski plasteni material, pri čemer takšen model zavzema obliko omenjenega obdelovanca, povečano za prostore, ki jih je treba izpolniti z raztaljenim materialom zlitine, pri čemer se material modela odstrani od keramičnega modela pred ulivanjem raztaljenega materiala zlitine.
19. 19. Postopek po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, označen s tem, da sledeča toplotna obdelava vključuje segrevanje obdelovanca do temperature Τ_χ med topilno temperaturo T_SOLVLJS za evtektično mešanico 7 matrice in usedlinskih faz iz različnih delcev na eni strani in temperature T_S0LIDUS zlitine na drugi strani za vsaj eno uro, prednostno za 3 ure, tako da se raztopi oddeljena področja in vse od usedlinske faze iz različnih delcev.
20. 20. Postopek po zahtevku 19, označen s tem, da temperatura T₃ leži med 1150°C in 1350°C in je 1300°C v primeru superzlitine po zahtevku 12.
21. 21. Postopek po zahtevku 19 ali 20, označen s tem, da toplotna obdelava po ohladitvi obdelovanca do okoliške temperature vključuje segrevanje obdelovanca do temperature T₂ na nivoju med 150°C in 200°C pod topilno temperaturo T_SOLVUS za evtektično mešanico 7 in 7’ faz za čas vsaj 1 ure in prednostno 4 ur in ponovno segrevanje po ohladitvi obdelovanca do okoliške temperature na temperaturo T₃ med 400°C in 500°C pod topilno temperaturo T_S0LVUS za evtektično mešanico 7 in 7’ faz za trajanje vsaj 10 ur in prednostno 24 ur, tako da se povzroči homogeno poraz delitev usedlin male velikosti in njihovo zadostno količino.
22. 22. Postopek po zahtevku 21, označen s tem, da je T₂ 1100°C in T₃ 850°C ¹ primeru superzlitine po zahtevku 12.

    Za

    Isover Saint-Gobain:

    M k

    IZVLEČEK

    Kovinski sestavni del za izdelovanje volne ali drugih izdelkov iz mineralnega materiala, spiner za izdelovanje mineralne volne s centrifugiranjem raztaljenega mineralnega materiala in postopek za izdelovanje takšnega sestavnega dela

    Kovinski sestavni del, kot je spiner za izdelovanje materiala mineralne volne, obstoji iz ali vsaj vključuje enotno ulit kos iz kovinske superzlitine prednostno na osnovi niklja in kobalta, pri čemer je enotno uliti kos v obliki monokristala. Sestavni del se lahko izdela v livarski posodi (11), ki sestoji iz spodnje celice (12) za tvorjenje kristalizacijskih kali in zgornje obdelovanec oblikujoče celice (15), ki je povezana z monokristal izbirajočo zožitvijo (16) ali starterjem, tako da se v povezavi s primernim grelnim sredstvom (20) in hitrostjo vlečenja omogoči vlečenje enotno ulitega obdelovanca v votlini (19) modela ali posode (11). Monokristal je znatno bolj odporen na korozijo kot isti material polikristalne strukture. Zmožnost vzdrževanja višje obremenitve pri visoki temperaturi pred pretrganjem po 1000 h zaradi lezenja na eni strani in visoka razteznost, ki vodi do bolj enakomerne porazdelitve napetosti znotraj materiala in preprečuje vrhove napetosti, na drugi strani pripeljeta skupaj do izdelave spinerja po izumu, ki je najbolj primeren za delovanje pri visokih temperaturah, ki so prednostne pri vlečenju kamene volne, kot je bazaltna, z notranjim centrifugiranjem.