Жароміцний сплав на основі нікелю

Жароміцний сплав на основі нікелю, який містить вуглець, хром, кобальт, молібден, вольфрам, алюміній, тітан, церій і бор, який відрізняється 29272 Домішки: марганець не більш 0,4, кремній не більш 0,4, сірка не більш 0,01, фосфор не більш 0,015, залізо не більш 2,0. Для визначення оптимального хімічного складу запропонованого сплаву було проведено ряд дослідних плавок. Хімічні склади дослідних сплавів і прототипу подані у табл. 1. За шихту було взято свіжий сплав ЖСЗДК-ВИ, відповідний вимогам ОСТ 1.90.126-85. Сплав виплавляли у вакуумній печі УППФ-ЗМ з основним тиглем місткістю 15 кг. Перед зливом, нагрітого до 1580-1600°С розплаву, в нього додавали необхідну кількість гафній-цирконій-нікелевої лігатури фракцією 0,2-1,5 мм. При температурі 15601580°С метал розливали в попередньо нагріті до 950°С керамічні форми, одержані за витоплюваними моделями. Отримані заготовки зразків підлягали термічній обробці за таким режимом: нагрів до 1210+10°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі. Порівняльні випробування механічних та жароміцних властивостей дослідних плавок і прототипу проводили по ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9454-78 і ГОСТ 10145-84. Результати випробувань наведені у табл. 2. З табл. 1 і 2 виходить, що вибране співвідношення доданих елементів у склад запропонованого жароміцного сплаву є оптимальним для досягнення поставленного завдання. За нижню межу масової долі гафнія та цирконія 0,4% і 0,03% відповідно, вибрали їх концентра цію, яка забезпечує перевагу у властивостях запропонованого сплаву в порівнянні з прототипом. Підвищення масової долі гафнія та цирконія більш 0,7% і 0,06% відповідно, викликає небезпеку перемодифікування сплаву, що призводить до появи у мікроструктурі металу фаз несприятливої морфології та падінню фізико-механічних властивостей. Масова доля гафнія 0,4-0,7% і цирконія 0,030,06% забезпечує збільшення кількості зміцнюючої g'-фази, підвищуючи довготривалу міцність сплаву при температурах експлуатації 800-900°С. Додання гафнія 0,4-0,7% (мас) та цирконія 0,03-0,06% (мас) сприяє глобулярізації плівкових карбідів, подрібненню зерна та дендрідних чашечек, підвищує ударну в'язкість і відносне подовження сплаву при кімнатній температурі. Крім того, входячи до складу карбідів, гафній і цирконій підвищують їх міцність та термічну стабільність, що також сприятливо впливає на рівень жароміцності та пластичності пропонуємого сплаву. З приведених результатів (табл. 2) виходить, що запропонований сплав у порівнянні з прототипом володіє у середньому на 10% більшою міцністю, на 30% більшою пластичністю, на 50% більшою ударною в'язкістю та на 20% більшою довготривалою міцністю. Вказані переваги пропонуємого сплаву дозволяють збільшити надійність та довговічність деталей газотурбінного двигуна. Таблиця 1 Склад сплаву Прототип С 0,10 Cr 12,2 Co 9,36 1 2 3 4 0,09 0,08 0,10 0,09 11,9 12,10 12,15 11,95 9,21 9,46 9,10 9,32 5 6 7 8 0,10 0,08 0,09 0,08 11,8 12,05 12,15 12,2 8,97 9,56 9,12 9,22 Вміст елементів, мас % Mo 4,13 W 4,17 Al Ті Се В 4,63 3,12 0,015 0,013 Пропонуємий сплав 4,15 4,24 4,41 3,10 0,013 0,014 4,10 4,19 4,38 3,04 0,015 0,014 4,23 4,12 4,52 2,96 0,018 0,016 4,25 4,08 4,47 3,11 0,014 0,015 Вище верхньої і нижче нижньої межі 4,16 4,27 4,35 2,87 0,014 0,014 4,27 4,23 4,46 2,94 0,016 0,015 4,12 4,28 4,58 3,05 0,015 0,016 4,18 4,12 4,61 3,08 0,014 0,016 Hf Zr Ni ocн 0,4 0,5 0,6 0,7 0,03 0,04 0,05 0,06 ocн ocн ocн ocн 0,1 0,3 0,8 1,0 0,02 0,02 0,08 0,09 ocн ocн ocн ocн Вміст домішок у всі х сплавах: 0,2-0,35% Mn; 0,2-0,35% Si; 0,005-0,01% S; 0,06-0,012% P; 1,0-1,6% Fe. 2 29272 Таблиця 2 Сплав Ме ханічні властивості при кімнатній температурі Прототип sв , МПа 966 1 2 3 4 982 1012 1046 986 5 6 7 8 964 968 969 964 KCU, Дж/см 2 d, % 8,0 18,0 Пропонуємий сплав 9,4 22,5 11,2 38,3 12,0 45,2 10,4 23,5 Вище верхньої і нижче нижньої межі 8,2 18,4 8,8 18,8 9,0 20,5 7,8 18,7 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 Довготривала міцність s 850 , МПа 1000 107,1 114,6 125,3 133,7 118,3 108,2 110,5 109,6 104,3