СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным жаропрочным сплавам на основе интерметаллида Ni3Al, предназначенным для изготовления методом направленной кристаллизации и монокристаллического литья, например, сопловых и рабочих лопаток, блоков сопловых лопаток, сегментов камеры сгорания, створок и других деталей газотурбинных двигателей авиационной промышленности. Предложен сплав на основе интерметаллида Ni3Al, имеющий следующий химический состав, мас.%: Al 8,2-8,7, Cr 2,5-6,0, Мо 2,8-4,2, W 2,8-4,5, Ti 0,01-1,2, Та 0,5-5,5, Re 0,01-1,4, Co 0,01-5,5, С 0,015-0,08, La 0,015-0,4, Hf 0,01-0,6, Zr 0,01-0,08, Y 0,015-0,15, Ni - остальное. Технический результат - получение сплава с повышенной жаропрочностью при температуре 1200°С на базе 100 часов, кратковременной прочностью и пределом текучести при комнатной температуре для КГО [001]. 2 табл.

Сплав на основе интерметаллида Ni₃Al, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, лантан, кобальт, рений, тантал, никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гафний, цирконий, иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным жаропрочным сплавам на основе интерметаллида Ni₃Al, предназначенным для изготовления методом направленной кристаллизации и монокристаллического литья, например, сопловых и рабочих лопаток, блоков сопловых лопаток, сегментов камеры сгорания, створок и других деталей газотурбинных двигателей авиационной промышленности.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni₃Al следующего химического состава, мас.%:

(патент США №4613368)

Недостатком этого сплава является его неработоспособность при температурах выше 800°С.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni₃Al следующего химического состава, мас.%:

(Патент РФ №2308499)

Сплав имеет недостаточно высокую жаропрочность при 1200°С на базе испытания 100 часов.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni₃Al следующего химического состава, мас.%:

(Патент РФ №2256716)

Сплав обладает недостаточной кратковременной прочностью и пределом текучести при комнатной температуре.

Известен сплав на основе интерметаллида Ni₃Al следующего химического состава, мас.%:

(Патент РФ №2198233)

Сплав обладает недостаточной жаропрочностью при температуре 1200°С на базе испытания 100 часов для кристаллографической ориентации (КГО) [001].

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе интерметаллида Ni₃Al, имеющий химический состав, мас.%:

(Патент РФ №2221890)

Сплав обладает недостаточной жаропрочностью при температуре 1200°С на базе испытания 100 часов, кратковременной прочностью (σ²⁰_в) и пределом текучести (σ²⁰_0,2) при комнатной температуре для КГО [001].

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка сплава на основе интерметаллида Ni₃Al, обеспечивающего повышенную жаропрочность при температуре 1200°С на базе 100 часов, кратковременную прочность и предел текучести при комнатной температуре для КГО [001].

Для достижения поставленной технической задачи предлагается сплав на основе интерметаллида Ni₃Al, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, тантал, рений, кобальт, углерод, лантан, никель, который дополнительно содержит гафний, цирконий, иттрий при следующем соотношении компонентов мас.%:

Установлено, что при введении в состав предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni₃Al гафния, циркония, иттрия при заявленном содержании и соотношениях компонентов наблюдается связывание кислорода в соединение Y₂O₃, упрочнение твердого раствора сплава и образование мелкодисперсных интерметаллидных фаз типа Hf₂Al₃, HfAl, YRe₂, YNi₅, YNi₄, ZrAl₃, при этом достигается снижение степени ликвационной неоднородности, повышение жаропрочности при температуре 1200°С на базе 100 часов, повышение кратковременной прочности и предела текучести при комнатной температуре для КГО [001].

Примеры осуществления

Шихтовую заготовку из предлагаемого сплава и сплава-прототипа выплавляли из чистых шихтовых материалов в вакуумной индукционной печи с тиглем из основной футеровки. После разливки сплавов в кокили ⌀60 мм проводили на химический анализ. Результаты химического анализа составов предлагаемого сплава и сплава-прототипа приведены в таблице 1.

Содержание легирующих элементов, газов, примесей, таких как сера, фосфор, сурьма, висмут, определяли по стандартным методикам.

Последующий переплав осуществлялся методом высокоградиентной направленной кристаллизации.

Свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа, полученных по одной и той же технологической схеме на стандартных образцах КГО [001], приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что жаропрочность при температуре 1200°С на базе 100 часов (σ¹²⁰⁰₁₀₀) повышена на 15-25%, предел текучести (σ²⁰_0,2) повышен на 4-7%, предел прочности (σ²⁰_В) повышен на 2-5%.

Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni₃Al повышает надежность изделий, таких как рабочие и сопловые лопатки и увеличивает ресурс их работы.