DD214391A1 - Verfahren zur herstellung hochwarmfester nickellegierungen im elektronenstrahlofen - Google Patents

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DD214391A1
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Wolfgang Paul
Werner Fricke
Manfred Epler
Rainer Eisold
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Mai Edelstahl
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Abstract

Ziel der Erfindung ist es, die hochreaktiven Legierungselemente Al,Nb,Ti,Zr,Mg,B sowie Zer-Mischmetall unterVakuum homogen zu legieren und dabei die reinigende Wirkung dieser Elemente fuer d. Schmelze sowie deren Wirkung zur Verbesserung des Kriechwiderstandes zu nutzen. Erfindungsgemaess wurde dies dadurch geloest, das 1 bis 6 Gew.-% Reintitan und/oder 0 bis 8 Gew.-% Reinniob sowie 0,2 bis 6 Gew.-% Aluminium in Form einer Aluminium-Magnesium-Legierung zu einer Basislegierung zulegiert werden, so dass neben Titan, Niob und Aluminium auch Magnesium in homogener Verteilung vorliegt.

Description

Titel der Erfindung
Verfahren zur Herstellung hochwarmfester Nickellegierungen im Elektronenstrahlofen
Anwendungsgebiet der Erfindung^
Die Erfindung betrifft die Herstellung warmverformbarer, hochwarmfester, aushärtbarer FeNiCrTi(Nb)Al- bzw. NiCrTi (Nb)Al-Legierungen mit verbessertem Kriechwiderstand bei hohen Temperaturen z.B. für Gasturbinenschaufeln.
Cha rakt eris t ik der „bekanntjen technischen Lösungen
; Warmverformbare, aushärtbare FeNiCrTi(Nb)Al- bzw. NiCrTi (Nb)Al-Legierungen werden sowohl offen (an freier Atmosphäre) in Lichtbogen- oder Induktionsöfen als auch unter Vakuum mit den reaktiven Legierungselementen Titan, Niob und Aluminium, Zirkon, Magnesium, Zer, Bor usw. legiert. Neben der Wirkung der für die intermetallische }ff
; -F>hase maßgebenden Al, Nb und Ti-Gehalte für die Erhöhung . ; des Kriechwiderstandes, wurde auch die Bedeutung des Legierens z.B. mit Magnesium für die Verbesserung des Warmverformungsverhaltens erkannt. Nach dem bisherigen Stand der Technik war es jedoch nicht möglich, gezielte Magnesiumgehalte in homogener Verteilung im Mikrobereich zu gewährleisten.
Das Legieren im EMO über den Abschmelztropfen entsprechend DD-PS 159266 führt bei der Verwendung von Reinmagnesium zu erhöhten Abbrandverlusten und damit zu unkontrolliertem Legieren.
-1 HiI 1QäQ*1
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die hochreaktiven Legierungselemente Al, Nb, Ti, Zr, Mg, B sowie Zer-Mischmetall unter Vakuum homogen zu legieren und dabei die reinigende Wirkung dieser Elemente für die Schmelze sowie deren Wirkung zur Verbesserung des Kriechwiderstandes zu
'. ' ,nutzen. ' .." . ;.; · .". · . γ '... ; ,
Darlegung dee Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung homogener, aushärtbarer Metallegierungen mit erhöhtem Kriechwiderstand gegenüber vergleichbaren Legierungstypen zu schaffen. Erfindungsgemäß wurde dies dadurch gelöst, daß 1 bis 6 Gew.-% Reintitan und/oder O bis 8 Gew.-% Reinniob sowie 0,2 bis 6 Gew.-% Aluminium in Form einer Aluminium-Magnesium-Legierung zu einer Legierung folgender Zusammensetzung
25 bis 80 Gew.~% Ni,
12 bis 35 " % Cr,
0 bis 20 " % Co,
O bis 55 " % Fe,
O bis 15 " % W,
O bis 10 1V % Mo,
O bis 0,5 " % V,'
O bis 0,5 " % Si,
O bis 0,5 " % Mn,
0,002 bis 0,20 " % C,
0,1 + (6,5 x N) " % Zr,
0,01 bis 0,20 " % Ce,
0,001 bis 0,015" %B,
sowie legierungsbedingte Verunreinigungen, zulegiert werden, so daß neben Titan, Niob und Aluminium auch 0,010 bis 0,030 Gew.»% Magnesium in homogener Verteilung vorliegen.
Jn n-n . Λ i\f\ K Ci Ι
Dieses homogene Legieren wird dadurch erreicht, daß auf dem Abschmelzstab aus einer NiGr-Basislegierung Reintitan und/oder Reinniob sowie AlMg-Blechstreifen bzw. Blechhalbschalen aufgelegt werden, so daß im Schatten der Titan- und/oder Niobblechstreifen das Aluminium und Magnesium homogen zulegiert werden.
Ausführ u ngsbei spie1
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. In Tabelle 1 sind die chemischen Zusammensetzungen der untersuchten Schmelzen aufgeführt. Die Aufbauschmelze A wurde im Vakuuminduktionsofen mit Ti und Al legiert und in 18 kg Ingots fallend abgegossen und danach auf 12 mm φ Stäbe freiformgeschmiedet. Die Vorschmelze zum Legieren im Elektronenstrahlofen wurde im offenen Mittelfrequenz-Induktionsofen genauso aufgebaut, wie die Schmelze A jedoch ohne Titan, Aluminium und Magnesium. Das Legieren erfolgte im Elektronenstrahlofen zur Schmelze B. Die Proben für die Ermittlung des Kriechwiderstandes wurden vom 30 mm β geschmiedeten bzw. 26 mm 0 gewalzten Stäben entnommen. In Tabelle 2 sind die Zeitdehngrenzen der Legierungen A und B denen von Nimonic 80 A gegenübergestellt.
ο η ': λ η l\n /> -λ
•Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung in Gew.-% Schmelze C Si Mn P S
A O ,062 0 ,23 0 ,29 ü ,012 0 ,006
B O ,070 0 ,21 0 ,42 0 ,013 0 ,003
Schmelze Cr Ti Al Fe Cu
A 20 ,15 2,53 1,44 0,32 0 ,06
B 19 ,70 2,52 1,49 0,45 0 .05
Legierung Zr Ce B Mg
,. .-'.a'. : 10 B 0, °» 45 43 0,006 0,005 0,0008 0,0014 0,0030 0,0140
Tabelle 2 Zeitdehngrenzen bei 650° und 7000C in MPa Schmelze 0,1 % Zeitdehngrenze nach 3000 h bei
650°C 7000C
A 248 108
B 350 250
Nimonic 80 A 266 128

Claims (2)

  1. Erfindungsanspruch
    1. Verfahren zur Herstellung hochwarmfester Nickellegierungen im Elektronenstrahlofen, gekennzeichnet dadurch, daß 1 bis 6 Gew.-% Reintitan und/oder 0 bis 8 Gew.-% Reinniob sowie 0,2 bis 6 Gew.-% Aluminium in Form einer Aluminium-Magnesium-Legierung zu einer Legierung folgender Zusammensetzung
    sowie legierungsbedingte Verunreinigungen, zulegiert werden, so daß neben Titan, Niob und Aluminium auch 0,010 bis 0,030 Gew.-% Magnesium in homogener Verteilung vorliegen.
  2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß?; der Abschmelzstab aus einer NiCr-Basislegierung besteht und darauf Reintitan und/oder Reinniob sowie AlMg-Blechstreifen bzw, Blechhalbschalen aufgelegt werden, so daß im Schatten der Titan- und/oder Niobblechstreifen das Aluminium und Magnesium homogen zulegiert werden.
    -•U»L1983*lOO56i
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