×
29.03.2019
219.016.f3b4

Результат интеллектуальной деятельности: ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к жаропрочным никелевым сплавам. Может использоваться в газотурбинных двигателях для изготовления тяжело нагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Порошковый жаропрочный никелевый сплав содержит, мас.%: углерод 0,03-0,08; хром 10,0-12,0; кобальт 14,0-16,0; вольфрам 2,5-3,5; молибден 4,0-5,0; титан 2,5-3,1; алюминий 3,5-4,4; ниобий 3,0-3,5; бор 0,005-0,05; магний 0,001-0,05; гафний 0,005-0,2; железо 0,01-1,0; марганец 0,001-0,5; кремний 0,001-0,5; ванадий 0,4-0,8; церий 0,001-0,05; лантан 0,001-0,08; скандий 0,001-0,05; никель - остальное. Сплав обладает высокой длительной прочностью, низкой чувствительностью к надрезу, низкой скоростью распространения усталостной трещины при рабочих температурах. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в газотурбинных двигателях для изготовления тяжело нагруженных деталей, работающих при повышенных температурах.

Известен жаропрочный никелевый сплав, предназначенный для деталей газовых турбин, состава (в мас.%):

Углерод 0,02-0,10
Хром 9,0-11,0
Кобальт 14,0-16,0
Вольфрам более 5,5-6,5
Молибден 3,0-3,8
Титан 4,0-4,2
Алюминий 3,4-4,2
Ниобий 1,5-2,2
Гафний 0,1-0,2
Бор 0,005-0,05
Цирконий 0,001 не более 0,005
Магний 0,001-0,05
Никель остальное

(патент РФ 2257420, C22C 19/05, 2004 год).

Недостатками этого сплава являются низкие характеристики конструкционной прочности и чувствительность сплава к надрезу при рабочих температурах, что существенно снижает его ресурс и увеличивает частоту ремонтов двигателя.

Известен жаропрочный сплав на основе никеля, состава (в мас.%):

Углерод 0,02-0,10
Хром 9,0-11,0
Кобальт 14,0-16,0
Вольфрам 5,2-6,8
Молибден 3,0-3,9
Титан 3,0-3,9
Алюминий 3,2-4,5
Ниобий 1,2-2,4
Гафний 0,05-0,5
Бор 0,005-0,05
Цирконий 0,001-0,05
Магний 0,001-0,05
Марганец 0,001-0,5
Кремний 0,001-0,5
Железо 0,001-1,0
Никель остальное

(патент РФ 2294393, C22C 19/05, 2005 год) - прототип.

Недостатками этого сплава являются низкие характеристики длительной прочности (σ100620°C) и чувствительность к надрезу (σнадр100гл100<1,0), что значительно снижает его ресурс, а также высокая скорость распространения усталостной трещины (СРТУ) при рабочих температурах, что существенно увеличивает частоту ремонтов двигателя.

Предлагается порошковый жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий компоненты в следующем соотношении (в мас.%):

Углерод 0,03-0,08
Хром 10,0-12,0
Кобальт 14,0-16,0
Вольфрам 2,5-3,5
Молибден 4,0-5,0
Титан 2,5-3,1
Алюминий 3,5-4,4
Ниобий 3,0-3,5
Бор 0,005-0,05
Магний 0,001-0,05
Гафний 0,005-0,2
Железо 0,01-1,0
Марганец 0,001-0,5
Кремний 0,001-0,5
Ванадий 0,4-0,8
Церий 0,001-0,05
Лантан 0,001-0,08
Скандий 0,001-0,05
Никель остальное.

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит ванадий, церий, лантан и скандий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,03-0,08
Хром 10,0-12,0
Кобальт 14,0-16,0
Вольфрам 2,5-3,5
Молибден 4,0-5,0
Титан 2,5-3,1
Алюминий 3,5-4,4
Ниобий 3,0-3,5
Бор 0,005-0,05
Магний 0,001-0,05
Гафний 0,005-0,2
Железо 0,01-1,0
Марганец 0,001-0,5
Кремний 0,001-0,5
Ванадий 0,4-0,8
Церий 0,001-0,05
Лантан 0,001-0,08
Скандий 0,001-0,05
Никель остальное.

Технический результат - повышение длительной прочности, уменьшение чувствительности к надрезу и, как следствие, повышение ресурса, а также снижение скорости распространения усталостной трещины при рабочих температурах и, как следствие, увеличение времени между ремонтами двигателя.

Это достигается за счет того, что предлагаемая композиция обеспечивает устранение в структуре наследственных границ гранул и значительное упрочнение границ зерен, что позволяет повысить длительную прочность как на гладких образцах, так и, еще более существенно, на образцах с надрезом, то есть обеспечить нечувствительность к надрезу (σнадр100гл100>1), а также снизить скорость распространения усталостной трещины.

Пример

Методом порошковой металлургии был изготовлен и опробован сплав предлагаемого состава, мас.%:

Углерод 0,06
Хром 11,0
Кобальт 15,0
Вольфрам 3,0
Молибден 4,5
Титан 2,8
Алюминий 3,9
Ниобий 3,3
Бор 0,015
Магний 0,01
Гафний 0,1
Железо 0,5
Марганец 0,2
Кремний 0,1
Ванадий 0,6
Церий 0,02
Лантан 0,02
Скандий 0,01
Никель остальное.

Также был получен сплав по составу - прототипу.

Механические свойства при рабочей температуре 620°С предлагаемого сплава и сплава-прототипа определены по стандартным методикам испытания и представлены в таблице.

Таким образом, сплав предлагаемого состава позволяет при рабочей температуре повысить предел длительной прочности на 8-12% на гладких образцах и на 22-25% на образцах с надрезом, тем самым, обеспечить нечувствительность к надрезу σгл100/σнадр100≥1,1, а также снизить скорость распространения усталостной трещины в 1,6-1,8 раза. При этом предел прочности и предел текучести у сплава предлагаемого состава имеет более высокий уровень, чем у прототипа.

В результате этого применение предлагаемого сплава для изготовления валов, дисков и других деталей газотурбинных двигателей позволит повысить их ресурс в 1,3-1,5 раза и увеличить время между ремонтами двигателя в 1,4-1,6 раза.

Жаропрочный порошковый сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, ниобий, бор, магний, гафний, железо, марганец и кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий, церий, лантан и скандий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-23 of 23 items.
02.07.2019
№219.017.a311

Гидроакустический способ определения параметров цели при использовании взрывного сигнала с беспроводной системой связи

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем обнаружения эхо-сигнала от объекта, измерения параметров обнаруженного объекта и его классификации при использовании взрывных сигналов. Техническим результатом при использовании предлагаемого способа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692841
Дата охранного документа: 28.06.2019
12.04.2023
№223.018.49bf

Радиолокационный маяк-ответчик (рлмо) с передачей координат в цифровом виде

Изобретение относится к области систем определения местоположения и предназначено для применения совместно с бортовой приемо-запросной аппаратурой летательных аппаратов (БПЗА ЛА), для обеспечения десантирования; обеспечения привода летательных аппаратов (ЛА) на необорудованные аэродромы;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002762231
Дата охранного документа: 16.12.2021
12.04.2023
№223.018.49c0

Бортовая приемо-запросная аппаратура (бпза)

Использование: изобретение относится к области систем активной радиолокации, размещаемых на борту летательных аппаратов. Сущность: бортовая аппаратура содержит приемную антенну, пульт управления и индикации и блок приема, передачи и обработки информации, объединенные посредством интерфейса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002762140
Дата охранного документа: 16.12.2021
Showing 31-37 of 37 items.
19.06.2019
№219.017.89d7

Способ получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в газотурбинных двигателях для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Предложен способ получения изделия из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002457924
Дата охранного документа: 10.08.2012
29.06.2019
№219.017.9c17

Воздухоочистительное устройство

Изобретение предназначено для очистки воздуха. Воздухоочистительное устройство содержит конфузор, диффузор, перегородку и жалюзийные решетки, расположенные по обе стороны от перегородки и выполненные в виде пластин. Перегородка выполнена радиальной с аэродинамическим обтекателем со стороны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002345816
Дата охранного документа: 10.02.2009
29.06.2019
№219.017.9fe8

Способ получения переменной структуры по сечению порошковой заготовки

Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов. Может использоваться в производстве тяжелонагруженных деталей, работающих в условиях градиента температуры и имеющих переменную по сечению структуру и механические свойства. Заготовку получают путем горячего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002455115
Дата охранного документа: 10.07.2012
20.08.2019
№219.017.c19c

Способ поэтапной закалки заготовок из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки заготовок из высоколегированных гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в производстве деталей газотурбинных двигателей. Способ поэтапной закалки заготовок из гранулируемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697684
Дата охранного документа: 16.08.2019
31.05.2020
№220.018.2306

Центробежный струйно-плазменный способ получения порошков металлов и сплавов

Изобретение относится к металлургии, к области производства сферических порошков из металлов и сплавов, предназначенных для дальнейшей переработки методами аддитивных технологий или горячего изостатического прессования в готовые изделия. Центробежный струйно-плазменный способ получения порошков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722317
Дата охранного документа: 29.05.2020
12.04.2023
№223.018.4223

Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя

Изобретение относится к высоконапорным многоступенчатым компрессорам газотурбинных двигателей, в том числе для авиационного применения. Высоконапорный компрессор газотурбинного двигателя, содержащий размещенные в проточной части компрессора ступени с рабочими колесами, содержащими рабочие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002734668
Дата охранного документа: 21.10.2020
20.04.2023
№223.018.4e9e

Теплоизолирующий колпак печи газостата

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к оборудованию для изостатического прессования порошковых материалов, заключенных газостат. Теплоизолирующий колпак печи газостата содержит корпус, выполненный в виде муфеля и внешней оболочки с боковыми и верхними...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793353
Дата охранного документа: 31.03.2023
+ добавить свой РИД