173125. lajstromszámú szabadalom • Nikkel bázisú ötvözet
3 173125 4 4,0-8,0, lantán 0,001-0,1 bőr 0,001-0,01, cérium 0,001-0,03 és a maradék nikkel. A találmány szerinti ötvözetben a szilárd oldat alapját alkotó fő ötvözőelemek, úgy mint alumínium, titán, és nióbium mennyiségét növeltük, aminek következtében a tartósszilárdság, a mechanikus tulaj - donságok és a képlékeny ség javultak. Az alumínium és a nióbium mennyiségének növelése következtében 30-35 %-ra növekedett a fémes kötést szilárdító y'-fázis mennyisége, és ennek megfelelően jelentős mértékben fokozódott a hőállóság mértéke is. A moHbdén és nióbium koncentrációjának egyidejű növelése fokozza az ötvözet termikus stabilitását. A nóbium jelenléte ezenkívül a fémes kötést szilárdító y’-fázis összetételét és struktúráját és bonyolultabbá teszi. Az alapfázisként jelenlévő y'-fázis Ni3(Al, Ti) helyett Ni3(Al, Ti, Nb)-ból áll. A kitűzött feladat maradéktalan teljesítése érdekében fontos volt, hogy necsak az ötvözet fémes kötésének y-fázisát tegyük hőállóbbá, hanem ugyanakkor magának a szilárd oldatnak is növelni kelett a termikus stabilitását. Ezt nemcsak a titán, alumínium és nióbium mennyiségének növelésével, hanem nagyobb mennyiségű krómmal és molibdáinel, valamint 6-12 s% kobalt hozzáadásával lehetett elérni. Ezzel az ötvözet képékenysége is javult, ez pedig kovácsolt munkadarabok, komplikált alakú turbinalapátok kialakításánál rendkívül fontos. A krómtartalom növelésével a szilárd oldat stabilitását, és az ötvözet hőállóságát lehetett növelni. A lantánnal és cériummá történő mikroötvözés a szemcsehatárokat stabilizálja és elősegíti a homogén finomszemcsés struktúra kialakulását. Javítja a mikroötvözés a törési tulajdonságokat is, ami az ötvözet mechanikai viselkedése szempontjából rendkívül fontos. Az ötvözök optimális mennyiségének beállításával ilymódon a találmány szerinti ötvözet hőállósága és szilárdsági tulajdonságai is javulnak, a képlékenység kedvező értéken tartása mellett. A találmány szerinti ötvözet nem tartalmaz az ismert hasonló ötvözetekben alkalmazott ritka és drága elemeket, mint például a wolfram vagy a tantál. Az ötvözet képlékenységének növelésére kobaltot (6-12 s%), a kúszáshatár növelésére kis mennyiségű molibdént és nióbiumot alkalmazunk. A fő ötvözőelemek, azaz a titán, alumínium és nióbium összmennyisége úgy van megválasztva, hogy ezek, a szilárdságnövelő y-fázist alkotó elemek jó alakítási tulajdonságokat tegyenek lehetővé. Az aluminium titán, nióbium és króm megfelelő adagolásával, valamint csekély mennyiségű kobalt és lantán hozzáadásával biztosítható az ötvözet különleges hőállósága és jó mechanikai tulajdonságai. Az alábbi táblázatban (1. táblázat) a találmány szerinti ötvözet hőálóságát hasonlítjuk össze az ismert nikkel bázisú ötvözetek hőállóságával. Ötvözet Co [%] feszültség kp/mm2 100 óra alatt 650 700 750 800 850 870[C°] a találmány szerinti 10 85 68 44 40 30 22 Nimonic-105 (Nagy-Britannia) 20 79 62 49 38 29 23 Udimet-500 (USA) 20 77 60 46 32 28 22 Astroloy (USA) 15 79 62 49 38 29 -2 A találmányt a továbbiakban részletesen, példák segítségével ismertetjük. 1. példa Nikkel bázisú ötvözetet készítettünk, amelynek összetétele 0,05 s% szén, 13 s% króm, 2,3 s% titán, 2,3 s% alumínium, 2,5 s% nióbium, 8 s% kobalt, 4 s% moübdén, 0,01 s% lantán, 0,001 s% bór,0,001 s% cérium, és a maradék nikkel volt. A fenti ötvözetet hőkezelésnek vetettük alá, amelynek során 1150 C°-on 8 óráig hevítettük, majd levegőn lehűtöttük. Ezután ismét 4 órán keresztül izzítottuk 1050 C°-on és ismét levegőn hűtöttük le. Ezt követően az ötvözetet 8 órán át öregítettük 850 C°-on és lehűtöttük levegőn. Végül még egy öregítést végeztünk 730 C°-on 32 órán át, és a hőkezelést levegőn történt hűtéssel fejeztük be. A leírt hőkezelés után a találmány szerinti ötvözet szilárdsági tulajdonságai a következők voltak: szakítószilárdság őg = 35-140 kp/mm2 folyáshatár §q 2 =85-90 kp/mm2 nyúlás 5=20% Az ötvözet hőállósági paraméterei: 5100=83 kp/mm2 650 C°-on 5100=65 kp/mm2 700 C°-on 5 ioo=52 kp/mm2 750C°-on 5100=38 kp/mm2 800 C°-on 5ioo=30kp/mm2 850C°-on 2. példa Nikkel bázisú ötvözetet készítettünk, amelynek összetétele 0,07 s% szén, 15 s% króm, 3 s% titán, 3 s% alumínium, 4 s% nióbium, 12 s% kobalt, 6 s% molibdén, 0,1 s% lantán, 0,01 s% bór, 0,01 s% cérium, és a maradék nikkel volt. A fenti ötvözetet hőkezelésnek vetettük alá, amelynek során 1150 C°-on 8 óráig hevítettük, majd levegőn lehűtöttük. Ezután ismét 4 órán keresztül izzítottuk 1050 C°on, majd megint levegőn hűtöttük le. Ezt követően az ötvözetet 8 órán át öregítettük 850 C°-on levegőn hűtöttük le. A leírt hőkezelés után a találmány szerinti ötvözet szilárdsági tulajdonságai a következők voltak: szakítószilárdság 5 g = 160 kp/mm2 folyáshatár *>0,2 = 100 kp/mm2 nyúlás ’§=20% Az ötvözet hőállósági paraméterei: 5100 = 85 kp/mm2 650 C°-on 5100 = 68 kp/mm2 700 C°-on 5100 = 55 kp/nTM2 750 C°-on 5100 = 42 kp/mm2 800 C°-on 5100 = 30-32 kp/mm2 850 C°-on A találmány szerinti nikkel bázisú ötvözet - amint a példákból is látható — igen nagy hőállósággal, jó alakítási és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. Ennek következtében jól alkalmazható turbinalapátok és egyéb 800 C° körüli hőmérsékleten, 4042 kp/mm 2 feszültség mellett üzemelő alkatrészek anyagaként. A találmány szerinti ötvözetből készített alkatalkatrész súlyát a wolfram mintegy 8-20 s%-kal növeli üzemórán keresztül működnek. A találmány szerinti ötvözet rendkívüli előnye, hogy teljesen érzéketlen a feszültségcsúcsokra, mint-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
