CH381433A - Alliage à base de cobalt - Google Patents
Alliage à base de cobaltInfo
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Description
Alliage à base de cobalt La présente invention a pour objet des alliages à base de cobalt comprenant comme constituants des additifs métalliques qui confèrent aux alliages obtenus une résistance à la corrosion et une très grande résistance à l'effort mécanique à des températures atteignant 982 C.
Des propriétés importantes des alliages conformes à la présente invention sont qu'ils peuvent être moulés, qu'il sont extrêmement résistants à l'oxydation et à d'autres formes de corrosion à des températures atteignant 982 C environ et qu'ils possèdent une grande résistance à l'effort mécanique jusqu'à des températures allant de 816 C à 982 C environ. En conséquence ces alliages peuvent être utilisés dans la fabrication des palettes et des aubes et d'autres parties de moteurs pour turbine à gaz fonctionnant à des températures élevées.
Les alliages selon l'inven tion peuvent encore trouver des applications impor tantes dans la fabrication des soupapes et collecteurs d'échappement de moteurs à combustion interne; dans les échangeurs de chaleur et dans les chemises pour cornues et autres récipients utilisés dans l'industrie chimique et métallurgique.
Les alliages à base de nickel et/ou de cobalt utilisés jusqu'à présent, par exemple pour les aubes, palettes et autres parties des moteurs pour turbine à gaz fonctionnant à température élevée, ne peuvent être employés que jusqu'à une température de fonc tionnement maximum de 816 C environ. Par exemple, un alliage ordinaire à base de nickel et de cobalt qui contient du molybdène comme constituant est prati quement inutilisable comme pièce de construction dans un moteur pour turbine à gaz si 1a température du métal dépasse 816 C. La résistance à l'oxydation d'un tel alliage est insuffisante au-dessus de 816 C.
Les alliages selon l'invention peuvent être utilisés pour la fabrication de palettes ou d'aubes dans les moteurs pour turbine à gaz fonctionnant à -tempé rature élevée et du fait qu'ils résistent à la corrosion et qu'ils ont une plus grande résistance à la traction à des températures notablement plus élevées que les alliages conventionnels, le moteur pour turbine à gaz peut fonctionner à des températures plus élevées. Le rendement du moteur pour turbine à gaz s'en trouve amélioré, car la poussée totale est augmentée et la quantité de carburant utilisée par kg de poussée est diminuée.
Un alliage métallique conforme à la présente invention est composé comme suit (pourcentage en poids) : 15 à 30 % de chrome; 5 à 15 % de tungstène, 0,5 à 5 % de niobium, 0,1 à 1,3 % de carbone, 0,01 à 0,2% de bore, le complément étant de préférence composé-essentiellement de cobalt.
Il peut se trouver dans l'alliage du tantale en quantité telle que si l'alliage contient plus de 3 de niobium, la quantité totale de niobium et de tantale soit égale ou inférieure à 20% en poids de l'alliage et si le niobium se trouve dans l'alliage en quantité égale ou inférieure à 3 %, la quantité de tantale dans l'alliage ne dépasse pas le double de la quantité de niobium.
L'alliage peut contenir du molybdène sans que celui-ci exerce une influence défavorable sur les pro priétés de l'alliage, à condition que la quantité de molybdène ne dépasse pas la moitié de la quantité de tungstène et n'excède en aucun cas 3,5 % en poids de l'alliage.
Alors que le silicium, le nickel et le fer ne sont pas des constituants essentiels de l'alliage conforme à la présente invention, on a découvert que l'addition de petites quantités de l'un ou de plusieurs de ces corps, c'est-à-dire jusqu'à 1,5 %. environ de silicium et jusqu'à 5 % de nickel ou de fer ou de nickel et de fer ensemble, peut dans certains cas améliorer quelque peu la résistance à l'oxydation de l'alliage.
Un alliage de la composition ci-dessus est par ticulièrement résistant à l'oxydation et montre une grande résistance aux températures élevées dépassant 816 C, de sorte qu'il convient à la fabrication des chemises métalliques moulées pour les cornues et les récipients utilisés dans l'industrie chimique et métal lurgique et à la fabrication de palettes et d'aubes pour les moteurs pour turbine à .gaz fonctionnant à température élevée.
Pour obtenir un alliage aux propriétés optimums, il est préférable de maintenir dans les limites indiquées ci-après les impuretés suivantes: la teneur en man- ganèse dans l'alliage final ne doit pas dépasser 2% , la teneur en éléments interstitiels; tels que l'azote, l'hydrogène, l'étain et le plomb, doit être aussi faible que possible.
En outre l'alliage ne doit pas contenir plus de 0,5 % au total de désoxydants, tels que le calcium et le magnésium.
Les exemples suivants illustrent la préparation des alliages à base de cobalt conformes à l'invention et les résultats des essais effectués sur ces alliages. <I>Exemple- 1</I> On a préparé 2,3 kg d'un alliage. fondu à base de cobalt contenant en poids environ: 20 % de chrome, <B>10%</B> de tungstène, 1,4% de niobium, 0,01 % de bore, 0,55 % de carbone, le complément étant composé essentiellement de cobalt, en faisant fondre dans un creuset en magnésie sous vide poussé le mélange de chrome et de cobalt et en ajoutant ensuite le tungstène, le bore, le niobium et le charbon, sous forme de graphite.
Un groupe de 6 barres d'essai furent formées à partir des 2;3. kg de l'alliage fondu chauffé; par la méthode ordinaire de moulage à cire perdue, sous vide poussé. Ces barres avaient 7,6 cm de long et un diamètre de 0,63 cm.
Soumises à des essais de traction ces barres ont présenté une élongation de 5,51 environ à tempé rature ordinaire sous une charge de 7.750 kg/cm'.
Les barres d'essai de cet exemple ont eu une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.760 kg/ce à une température de 871 C dans l'air et une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous mie charge de 1.410 kg/cm2 à une température de 927 C dans l'air.
<I>Exemple 2 -</I> On a préparé de la même façon que dans l'exem ple 1, 2,3 kg d'un alliage fondu à base de cobalt contenant en poids environ 20% de chrome,<B>10%</B> de tungstène, 1 % de tantale,<B>0,5%</B> de niobium,<B>0,01%</B> de bore,<B>0,5%</B> de carbone, le complément étant composé essentiellement de cobalt, et des barres d'essai de mêmes dimensions que celle indiquées dans l'exemple 1. Soumises à un essai de traction, les barres d'essai de cet exemple ont présenté une élongation de 6,5 à température ordinaire sous une charge de 6.680 kg/ce.
Les barres d'essai de cet exemple ont eu une durée de résistance à la rupture de plus de<B>100</B> heures sous une charge de 1.410 kg/ce à une température de 871 C environ dans l'air et une durée de résistance à la rupture de plus de<B>100</B> heures sous une charge de 1.060 kg/ce à une température de 927 C environ dans l'air. <I>Exemple 3</I> On a préparé, du la même façon que dans l'exem ple 1, 2,3 kg d'un alliage fondu à base de cobalt contenant en poids environ<B>15%</B> de chrome, 5 % de tungstène, 9 % de tantale, 4% de niobium, 0,01 de bore, 0,65e de carbone, le complément étant composé essentiellement de cobalt, et des barres d'essai de mêmes dimensions que celles indiquées dans l'exemple 1.
Soumises à un essai de traction, les barres d'essai de cet exemple ont présenté une élongation de 4 % à température ordinaire sous une charge de 8.100 kg/ce.
Les barres d'essai de cet exemple ont eu une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.410 kg/ce à une température de 871 C environ dans l'air et une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.060 kg/ce à une température de 927 C environ dans l'air.
<I>Exemple 4</I> On a préparé, de la même façon que dans l'exem ple 1, 2,3 kg d'un alliage fondu à base de cobalt contenant en poids environ 20 % de chrome, 11 % de tungstène, 0,5%. de tantale, 1 % de niobium, 0,2 de bore, 0,4%. de carbone, le complément étant composé essentiellement de cobalt, et des barres d'essai de mêmes dimensions- que celles indiquées dans l'exemple 1.
Soumises à un essai de traction, les barres d'essai de cet exemple ont présenté une élongation de 6,5 % à température ordinaire sous une charge de 7.050 kg/ce.
Les barres d'essai de cet exemple ont eu une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.410 kg/ce à une température de 871 C environ dans l'air et une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.060 kg/ce à une température de 927 C environ dans l'air.
<I>Exemple 5</I> On a préparé, de la même façon que dans l'exem ple 1, 2,3 kg d'un alliage fondu à base de cobalt contenant en poids environ<B>30%</B> de chrome, 5 % de tungstène, 3 % de tantale, 2 % de niobium, 0,01 % de bore, 0,3 % de carbone, le complément étant composé essentiellement de cobalt, et des barres d'essai de mêmes dimensions que celles indiquées dans l'exem ple 1. Soumises à un essai de traction, les barres d'essai de cet exemple ont montré une élongation de 5 % à température ordinaire sous une charge de 6.330 kg/cm2.
Les barres d'essai de cet exemple ont eu une durée de résistance de plus de 100 heures sous une charge de 1.060 kg/cm2 à une température de 871 C environ dans l'air et une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 705 kg/cm2 à une température de 927 C environ dans l'air.
<I>Exemple 6</I> On a préparé, de la même façon que dans l'exem ple 1, 2,3 kg d'un alliage fondu à base de cobalt contenant en poids environ 23% de chrome, 71 de tungstène, 5 % de tantale, 51 de niobium,<B>0,01%</B> de bore, 1,3 % de carbone, le complément étant composé essentiellement de cobalt, et des barres d'essai de mêmes dimensions que celles indiquées dans l'exem ple 1.
Soumises à un essai de traction, les barres d'essai de cet exemple ont montré une élongation de 2%. à température ordinaire sous une charge de 8.100 kg/cm@.
Les barres d'essai de cet exemple ont eu une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.410 kg/ce à une température de 871 C environ dans l'air et une durée de résistance à la rupture de plus. de 100 heures sous une charge de 1.060 kg/cm2 à une température de 927 C environ dans l'air.
<I>Exemple 7</I> On a préparé, de la même façon que dans l'exem ple 1, 2,3 kg d'un alliage fondu à base de cobalt contenant en poids environ 231 de chrome,<B>5%</B> de tungstène, 51 de tantale, 31 de niobium,<B>2,5%</B> de molybdène, 0,011 de bore, 0,31 de carbone, 1,51 de silicium; 2,51 de nickel, 2,51 de fer, le complé ment étant composé essentiellement de cobalt, et des barres d'essai de mêmes dimensions que celles indi quées dans l'exemple f.
Les barres d'essai de cet exemple, soumises à un essai de traction, ont présenté une élongation de -21 environ à température ordinaire sous une charge de 6.680 kg/cmz.
Les barres d'essai de cet exemple ont eu une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.410 kg/cm2 à une température de 871 C environ dans l'air et une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.060 kg/cm2 à une température de 927 C environ dans l'air.
<I>Exemple 8</I> On a préparé, de la même façon que dans l'exem ple 1, 2,3 kg d'un alliage fondu à base de cobalt contenant en poids environ 15 % de chrome, 15 % de tungstène, 2 % de tantale, 2,5 % de niobium, 0,01 de bore, 0,65 % de carbone, 0,1 % de silicium, 0,5 % de nickel, 0,5 % de fer, le complément étant composé essentiellement de cobalt, et des barres d'essai de mêmes dimensions que celles indiquées dans l'exem ple 1.
Soumises à un essai de traction, les barres d'essai de cet -exemple ont présenté une élongation de 5 environ à température ordinaire sous une charge de 7:750 kg/cm2.
Les barres d'essai de cet exemple ont eu une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.410 kg/cm2 à une température de 871 C environ dans l'air et une durée de résistance à la rupture de plus de 100 heures sous une charge de 1.060 kg/cm@ â une température de 927 C environ dans l'air.
Claims (1)
- REVENDICATION Alliage métallique à base de cobalt, caractérisé en ce qu'il contient en poids: 15 à<B>30%</B> de chrome, 5 à 15 % de tungstène, 0,5 à 5 % de niobium, 0,1 à 1,3 % de carbone et 0,01 à 0,21 de bore. SOUS-REVENDICATIONS 1.Alliage métallique selon la revendication àans lequel -la quantité de niobium est de plus de 3 @, caractérisé en ce qu'il contient également du tantale, la quantité de niobium et<B>de,</B> tantale ensemble ne dépassant pas 201 du poids total de l'alliage. 2. Alliage métallique selon la revendication dans lequel la quantité de niobium ne dépasse pas 31, caractérisé en ce qu'il contient également du tantale, la quantité de tantale ne dépassant pas le double de la quantité de niobium.3. Alliage métallique selon la revendication ou l'une quelconque- des sous-revendications 1 -et 2, caractérisé en ce qu'il contient également du molyb dène, la quantité de molybdène ne dépassant pas la moitié de la quantité de tungstène présente et n'excé dant pas 3;51 de l'alliage total. 4. Alliage métallique selon la revendication, carac térisé en ce qu'il contient également jusqu'à 1,51 de silicium. 5. Alliage métallique selon la revendication, carac térisé en ce qu'il -contient également jusqu'à 5 % de nickel ou de fer ou de nickel et de fer ensemble.
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| Publication number | Publication date |
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| US2974037A (en) | 1961-03-07 |
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