3
СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА NiAl
3
ALLOY ON BASE OF INTER-METALLIDE NiAl

3
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе интерметаллида NiAl, предназначенных для изготовления методом направленной кристаллизации, например, сопловых и рабочих лопаток, блоков сопловых лопаток, сегментов камеры сгорания, створок, форсунок и других деталей газотурбинных двигателей авиационной промышленности.
3
Известен сплав на основе интерметаллида NiAl следующего химического состава, мас.%:
Al
7,65-8,45
Cr
3,85-7,6
Мо
6,2-9,65
Zr
0,01-0,3
В
0,01-0,3
Ni
остальное (патент США №6106640)
Недостатками этого сплава являются низкая пластичность и недостаточная кратковременная прочность при температуре 1200°С.
3
Известен также сплав на основе интерметаллида NiAl следующего химического состава, мас.%:
Al
8,0-9,0
Cr
4,5-5,5
Мо
4,5-5,5
W
1,8-2,5
Ti
0,6-1,2
Со
3,5-4,5
С
0,01-0,08
La
0,0015-0,015
Sc
0,015-0,03
Ni
остальное (Патент РФ №2349663)
Сплав обладает недостаточной жаропрочностью при температуре 1100°С на базе испытания 100 часов.
3
Известен сплав на основе интерметаллида NiAl, следующего химического состава, мас.%:
Al
7,7-8,7
Cr
5,0-6,0
Mo
4,5-5,5
W
2,5-3,5
Ti
0,3-0,8
Co
4,0-6,0
С
0,001-0,02
La
0,002-0,2
Re
1,2-1,8
Zr
0,05-0,5
Ni
остальное (Патент РФ №2256716)
Сплав имеет недостаточно высокую жаропрочность при 1200°С на базе испытания 100 часов.
3
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе интерметаллида NiAl, имеющий химический состав, мас.%:
Al
8,2-8,6
Cr
4,8-5,2
Мо
2,5-3,0
W
2,0-2,4
Ti
1,2-1,5
С
0,001-0,02
La
0,015-0,30
Re
0,05-1,2
Zr
0,05-0,50
Та
1,2-1,6
Ni
остальное (Патент РФ №2308499)
3
Недостатками сплава-прототипа являются повышенная плотность (>8,0 г/см), недостаточная жаропрочность при температурах 1100°С на базе 100 часов и при 1200°С на базе 100 часов. Сплав не работоспособен при температуре 1250°С.
3
3
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка сплава на основе интерметаллида NiAl, обеспечивающего снижение плотности до 8,0 г/см, повышение жаропрочности при температуре 1100°С на базе 100 часов, при 1200°С на базе 100 часов и кратковременной прочности при температуре 1250°С.
3
Для достижения поставленной технической задачи предлагается сплав на основе интерметаллида NiAl, содержащий алюминий, хром, молибден, вольфрам, титан, углерод, лантан, рений, цирконий, тантал, никель который дополнительно содержит кобальт и гольмий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Al
8,1-8,7
Cr
4,8-5,5
Мо
2,5-4,8
W
2,5-3,0
Ti
0,01-1,5
С
0,001-0,02
La
0,015-0,30
Re
1,0-3,0
Zr
0,05-0,50
Та
0,01-1,6
Со
0,05-6,0
Но
0,02-0,07
Ni
остальное
3
2
2
Авторами установлено, что при введении в состав предлагаемого сплава на основе интерметаллида NiAl гольмия и кобальта при заявленном содержании и соотношениях компонентов наблюдается упрочнение твердого раствора сплава и образование мелкодисперсных интерметаллидных фаз типа AlHo, CoHo, при этом достигается наибольший эффект снижения плотности сплава, повышения жаропрочности при температурах 1100°С и 1200°С на базе 100 часов и повышения кратковременной прочности при температуре 1250°С.
Примеры осуществления
Шихтовую заготовку из предлагаемого сплава и сплава-прототипа выплавляли из чистых шихтовых материалов в вакуумной индукционной печи с тиглем из основной футеровки. Результаты химического анализа составов предлагаемого сплава и сплава-прототипа приведены в таблице 1. Последующий переплав осуществлялся методом направленной кристаллизации.
Свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа, полученных по одной и той же технологической схеме на стандартных образцах, приведены в таблице 2.
1100
1200
00
1250
100
B
Из таблицы 2 видно, что свойства предлагаемого сплава превосходят свойства сплава-прототипа. Жаропрочность при температуре 1100°С на базе 100 часов (σ ) повышена на 13-18%, при 1200°С на базе 100 часов (σ1) - на 8-17%, кратковременная прочность при температуре 1250°С (σ ) повышена на 14-28%, и плотность снижена.
3
Использование предлагаемого сплава на основе интерметаллида NiAl повышает температуру газа перед турбиной, КПД двигателя, надежность деталей и увеличивает ресурс их работы.
Таблица 2
Свойства предлагаемого сплава на основе интерметаллида Ni<sub>3</sub>Al и сплава-прототипа
№ п/п
Плотность, г/см<sup>3</sup>
σ<sup>1100</sup> <sub>100</sub>, МПа
σ<sup>1200</sup> <sub>100</sub>, МПа
σ<sub>В</sub> <sup>1250</sup>, МПа
1
7,95
125
65
160
2
7,92
125
65
172
3
7,8
130
70
180
4 прототип
8,1
110
60
140