DE2401321A1 - Intermetallische legierung - Google Patents
Intermetallische legierungInfo
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Classifications
-
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
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Description
DIPL·. ING. ß. HOLZEE
AUGSBURG
AUGSBURG
fI »1315
M. -542
Augsburg, den 11. Januar 1974
National Research Development Corporation, Kingsgate House,
66-74 Victoria Street, London, S.W.l, England
Intermetallxsehe Legierung
(Zusatz zu Patent ····«·»*· (Patentanmeldung amtliches Aktenzeichen
P 22 25 280.8))
Im Hauptpatent ·····,.·· (Patentanmeldung amtliches Aktenzeichen P 22 25 280.8) ist eine intermetallxsehe
Legierung mit zwei Hauptgruppen von Legierungsfcestandteilen
409830/0796
unter Schutz gestellt, von denen die erste Gruppe Nickel zusammen mit einem oder mehreren der Metalle Chrom, Kobalt, ■
Molybdän und Wolfram enthält, und von denen die zweite Gruppe Aluminium zusammen mit einem oder mehreren der Metalle
Titan, Niob und Tantal enthält, wobei sich die Legierungsbestandteile nach Molprozent folgendermaßen aufteilen:
Erste Gruppe von Legierungsbestandteilen 72# bis
Zweite Gruppe von Legierungsbestandteilen 17$ bis 28%,
Die Mehrzahl warmfester Konstruktionsteile, die gegenwärtig bei Gasturbinentriebwerken verwendet werden, sind
aus Nickelbasislegierungen hergestellt, die hauptsächlich
durch die Ausscheidung von Ni^Al ( ^-Gitter) aus dem
ψ—Nickelgefüge verstärkt werden. Während der letzten Jahre
ist die Festigkeit derartiger Legierungen verbessert worden, indem durch Beimengung von verhältnismäßig großen Mengen
beispielsweise der Metalle Wolfram, Molybdän, Tantal, Niob und Titan die Beständigkeit und der Volumenanteil der Ύ—Ausscheidung
vergrößert wurde· Dadurch wurde eine Verminderung des Nickel- und Chromgehaltes notwendig, so daß folglich die
Verbesserung der Festigkeit auf Kosten der Korrosionsbeständigkeit erreicht wurde. Es ist bekannt, daß die
- 2 409830/0796
Anwesenheit des X'-Gefüges bei handelsüblichen ausscheidungsgehärteten
Nickelbasislegierungen zusätzlich zu der dadurch bedingten Härte eine gute Korrosionsbeständigkeit
bei hohen Temperaturen ergibt.
Binäres Ni Al hat nur geringe Warmfestigkeit und ist
ziemlich spröde, jedoch vereinigen auf Ni Al basierende, zusätzliche Legierungsbestandteile enthaltende Legierungen
in sich die hohe Korrosionsbeständigkeit von Ni-,ΑΙ mit der
Festigkeit und Dehnbarkeit moderner ausscheidungsgehärteter Nickelbasislegierungen bei höheren Temperaturen als denjenigen,
welchen die ausscheidungsgehärteten Nickelbasislegierungen sonst widerstehen können·
Im Sinne einer Verbesserung und weiteren Ausbildung
der im Hauptpatent · · · (Patentanmeldung amtliches
Aktenzeichen P 22 25 280,8) unter Schutz gestellten
intermetallischen Legierung ist eine solche gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in der
zweiten Gruppe von Legierungsbestandteilen das Aluminium teilweise durch Hafnium ersetzt ist·
Vorzugsweise sind die Legierungsbestandteile nach
- 3 409830/0796
Molprozent in folgenden Mengen vorhanden:
| Nickel | 60% | bis | 802 | Aluminium | 12* bis | 26% |
| Chrom | 2% | bis | 6* | Titan | 0% bis | 12% |
| Kobalt | 0* | bis | 12* | Niob | 0% bis | 6% |
| Molybdän | O* | bis | 3% | Tantal | 0% bis | 6% |
| Wolfram | 0% | bis | 3* | Hafnium | bis 6% |
Zusätzliche Spurenelemente sind: in Molprozent angegeben, 0,05* bis 0,5* Kohlenstoff, 0,01* bis 0,1* Bor und
0,01* bis 0,2* Zirkon.
Halbleitende Metall-Legierungen nach der Erfindung können durch übliche Vakuum-Schmelzverfahren hergestellt
werden. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Nickel, Kobalt, Kohlenstoff und Bor unter Vakuum geschmolzen
und nach vollständiger Entgasung der Schmelze werden Chrom und andere schwer*schmelzbare Metalle unter, unter Partialdruck
stehendem Argon hinzugefügt. Danach werden Aluminium, Hafnium, Titan und Zirkon unter Vakuum beigegeben und das
Metall in Blöcke gegossen. Mittels üblicher Gießverfahren haben sich Werkstoffe mit annehmbaren Festigkeits- und
Dehnbarkeitswerten bei hoher Temperatur ergeben. In einer Richtung ablaufende Erstarrung, bei welcher zwecks Steuerung
- 4 409830/0796
des Kristallwachstums durch fortschreitende Kühlung ein Temperaturgradient erzeugt wird, ergibt eine Säulenstruktur
mit erhöhter Festigkeit und Dehnbarkeit.
Nachstehend ist in Molprozent die Zusammensetzung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung angegeben:
| Nickel | Rest | 5% | Aluminium | 16, | 5% | Kohlenstoff | 0 | ,5% |
| Chrom | 3, | 1% | * Hafnium |
0, | 5% | Bor | 0 | ,052 |
| Kobalt | 7, | Tantal | 3, | 6% | Zirkon | 0 | ,052 |
Wolfram 0,92.
Bei dieser Zusammensetzung handelt es sich um ein Beispiel, welches repräsentativ für Legierungen ist, welche
eine gute Kombination wünschenswerter Eigenschaften besitzen, jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf dieses Beispiel.
Bei üblichen Vakuum-Gießverfahren weist die Legierung mit der eben genannten Zusammensetzung folgende Eigenschaften
auf:
| Tafel I | Verlängerung (*)' |
|
| Zugfestigkeit | 10 | |
| Versuchs- temperatur (°( |
Zugfestigkeit :) (kp/cm2)· |
3 |
| 20 | 8977 | |
| 700 | 913^ 409830/0796 - 5 - |
|
| 76 | 6 |
| 145 | 10 |
| 171 | . 6 |
Tafel II
Versuchsbedingungen Standzeit (h) Verlängerung {%)
630 kp/cm2 - HOO0C
1260 kp/cm2 - 1000°C
3150 kp/cm2 - 900°C
1260 kp/cm2 - 1000°C
3150 kp/cm2 - 900°C
Tafel III
Gesamtgewichtszunähme Versuchstemperatur
nach 425 h (mg/cm2) (0C)
1,0 1100
3,6 1200
Ni-,ΑΙ existiert nur innerhalb eines sehr engen Bereiches
im Nickel-Aluminium-Zustandsdiagramm und es ist schwierig, einen Guß mit einer einzigen Phasenstruktur herzustellen.
Alle Legierungen nach der Erfindung enthalten daher wahrscheinlich sowohl bei herkömmlichem Gießen als auch nach
- 6 409830/0796
einem in einer Richtung erfolgten Erstarren kleine Mengen von ^"-Nickel und. Nickel-Aluminium der /^-Phase, die
entweder getrennt oder zusammen auftreten. Metallkarbxde und Metallboride sind wahrscheinlich ebenfalls vorhanden.
- 7 A09830/0796
Claims (3)
1. Intermetallische Legierung mit zwei Hauptgruppen von Legierungsbestandteilen, von denen die erste
Gruppe Nickel zusammen mit einem oder mehreren der Metalle Chrom, Kobalt, Molybdän und Wolfram enthält, und von denen
die zweite Gruppe Aluminium zusammen mit einem oder mehreren der Metalle Titan, Niob und Tantal enthält, wobei
sich die Legierungsbestandteile nach Molprozent folgendermaßen aufteilen:
Erste Gruppe von Legierungsbestandteilen: 72 % bis 83 %
Zweite Gruppe von Legierungsbestandteilen: 17 % bis 28 %9
nach Patent ·.··«··.. (Patentanmeldung amtliches Aktenzeichen P 22 25 280.8), dadurch gekennzeichnet, daß in
der zweiten Gruppe von Legierungsbestandteilen das Aluminium teilweise durch Hafnium ersetzt ist.
2, Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metalle der beiden Gruppen von Legierungsbestandteilen in Molprozent in folgenden Mengen vorhanden
409830/0796
Aluminium 12 % bis 26
Titan 0 % bis 12
Niob 0 % bis 6
Tantal 0 £ bis 6
Hafnium bis 6
3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff, Bor und Zirkon als Spurenelemente
nach Molprozent in folgenden Mengen vorhanden sind:
Kohlenstoff
Bor
Zirkon
0,05 % bis 0,5 %
0,01 % bis 0,1 %
0,01 % bis 0,2 %.
0,01 % bis 0,1 %
0,01 % bis 0,2 %.
4, Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet
durch die nachstehende, in Molprozent angegebene Zusammensetzung:
Nickel Rest
Chrom 3,5 %
Kobalt 7,1 %
Wolfram ' 0,9 %.
Chrom 3,5 %
Kobalt 7,1 %
Wolfram ' 0,9 %.
Aluminium 16,5 % Kohlenstoff 0,5 % Hafnium 0,5 % Bor 0,05 /
Tantal 3,6 % Zircon 0,05 5
- 9 -409830/0796
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