以至少一种铬和钼为基础的包含硅化物的合金的制作方法

文档序号:3347089阅读:454来源:国知局

专利名称::以至少一种铬和钼为基础的包含硅化物的合金的制作方法以至少一种铬和钼为基础的包含硅化物的合金在高温下具有突出的高的耐氧化性和抗腐蚀性,并且能用于遭受高热负荷、氧化和/或腐蚀作用的受热机器的零件中。在这种情况下使用这种合金作为结构材料具有的附加优点是与通常使用的镍基一超合金相比具有的比重低。EP0425972B1中公开了一种以至少一种铬和钼为基础的包含硅化物的耐氧化和抗腐蚀的合金。这种合金在优选的实施方案中指明铬含量是60或更多(原子百分数),另外在具有良好的耐氧化性和耐腐蚀性的同时在高达1000℃的温度下具有突出的高的机械强度。然而对于某些实际应用,这种合金的抗氧化性还是不行的。还知道另外一种以至少一种铬和钼为基础的包含有硅化物的合金,它出自于S.V.Raj,NASALewisResearchCenter,Cleveland/OH完成的报告"APreliminaryAssessmentofthePropertiesofaChromiumSilicideAlloyforAerospaceApplications",(Mater.Sci.Eng.andProc.3rd.InternationalConf.onHigh-TemperatureIntermetallics,1994年5月9日提交的)。在这篇报告中认为所述的合金Cr40Mo30Si30与其他硅化物相比具有特别好的耐氧化性。此外还指出基于表明的降低了的延展性,没有考虑到这种合金在实际中的应用。正如在权利要求1中所述的,本发明的任务是研制以至少一种铬和钼为基础的包含硅化物的合金,这种合金在温度大于1000℃时具有突出的耐氧化性和好的机械性能。本发明合金的特征在于与已知的以至少一种铬和钼为基础的包含硅化物的合金相比,显著改进了1250℃温度下的耐氧化性。此外,这种合金在高温下具有足够的延展性和机械强度,尤其适合于作为建筑中的结构材料,这种建筑暴露在1000℃至1400℃温度下氧化和/或腐蚀的气氛中。此外,用熔化和浇铸方法生产的本发明的合金成本低。下面用实施例详细描述本发明。将下表中指定组成的合金按预先确定的化学计算的存在的元素的比例(原子百分数)在惰性气体下如特别是在氩气或真空条件下在感应电炉中熔化将熔化物浇铸成直径大约为40mm高大约50mm的浇铸件。由此制成表面积大约为1cm2和厚度大约为1-2mm用于测定耐氧化性的平片以及用于顶锻试验和持久强度试验的试体。将由浇铸件制成的合金A-F的平片在空气中逐渐加热至1250℃以上。用热重量分析法测定经12小时40分钟后和某些增加至100小时后每块平片的重量损失或重量增加。重量损失或者重量增加δw[mg](以每块平片面积Ao[cm2]大小计)用来度量合金A-F的耐氧化性和抗腐蚀性,该数值列于下表中。δw/Ao[mg/cm2]</tables>由此可以看出,作为对比合金的合金A和钇的含量比较高的合金B与本发明的合金C-F相比,耐氧化性和抗腐蚀性显著降低。而且合金C尤其具有特别好的耐氧化性,它在12小时40分钟和100小时之间的重量损失或重量增加变化很小。改变合金C同样也表现出好的耐氧化性,其中铬含量(原子百分比)小于55,优选地小于53,并且大于41,优选地大于48;钼含量(原子百分比)小于35,优选地小于20,并且大于13;硅含量(原子百分比)小于35并大于25,优选地大于30。改变合金F同样也具有极好的耐氧化性,其中含有铬(原子百分比)35~55,钼(原子百分比)13~35,钇(原子百分比)0.001~0.3和/或钨(原子百分比)0~10。通过加入钨和/或钇略微地改变合金C(合金D和E),与合金C相比虽然其耐氧化性有所降低,但却全部显著地超过现有技术水平,同时得到特别好的机械强度。将用于持久强度试验的试体逐渐加热到1300℃,并且在该温度下测定的实际的蠕变速率取决于实际的电压。由此可见,通过加入钨和/或钇使抗蠕变度增加一倍甚至两倍。根据顶锻试验间接确定本发明的合金的延展性。将预定用作顶锻试验的试体在温度为1100℃,1200℃,1300℃和1400℃下进行顶锻并且测定在0.2%屈服强度时各温度下的顶锻压力。由此获得的顶锻压力值列于下表中。很明显仅仅只有特别优选的合金C在相对来说较低的温度(1100℃)下达到0.2%屈服强度,因此,这种合金具有突出的特别好的延展性。在化学计算的组成的优选范围内的合金0在1200℃时达到0.2%屈服强度,这种合金同样也具有突出的比较好的延展性。通过加入能提高强度的钨和钇(合金D和E)只有到1300℃才达到0.2%屈服强度,但是,通过向合金C中加入2-8(原子百分比)钨,尤其是加入钨2-8(原子百分比)和0.001~0.3(原子百分比)钇或者优选地改变合金C比例为铬48~53,钼13-20和硅30~35也能得到特别高的强度。权利要求1.以至少一种铬和钼为基础的包含硅化物的合金,其特征在于它含有下列组份(原子百分比)41-55铬13-35钼,和25-35硅或者35-55铬13-35钼13-35硅0.001-0.3钇,和/或0.001-10钨2.根据权利要求1的合金,其特征在于它包含下列组份48-53铬13-20钼30-35硅3.根据权利要求2的合金,其特征在于添加了2-8(原子百分比)的钨。4.根据权利要求3的合金,其特征在于添加了0.001-0.3(原子百分比)的钇。全文摘要以至少一种铬和钼为基础的包含硅化物的合金包含下列组分(原子百分比)41-55铬,13-35钼,和25-35硅;或者35-55铬,13-35钼,13-35硅,0.001-0.3钇,和/或,0.001-10钨。这种合金具有突出的高的耐氧化性,并且在温度高于1000℃时具有机械强度,这些特性有利于在燃气轮机中作为结构材料使用。文档编号C22C29/00GK1130688SQ9511843公开日1996年9月11日申请日期1995年10月17日优先权日1994年10月17日发明者M·纳斯米,C·诺塞达,M·施陶比利申请人:Abb管理有限公司
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