Сплав
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке жаростойкого сплава с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). С целью достижения уровня ТКЛР, близкого к ТКЛР керамики в интервале температур 100-1000°С и повышения жаростойкости, предложен сплав на основе железа, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и титан, в который дополнительно введены алюминий и титан, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,04- 0,05; кремний 0,25-1,0; марганец 0,5-0,8; хром 30-35; алюминий 0,5-1,0; лантан 0,15- 0,9; железо - остальное. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s>>s С 22 С 27/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814950/02 (22) 15.01,90 (46) 30.04;92. Бюл, ЬВ 16 (71) Институт металлургии им. 50-летия
СССР (72) Ф.Н.Тавадзе, А.Д.Неуймин, Д.Д.Эбаноидзе, О,И.Микадзе, З.М.Гилаури, М.А.Ратишвили, Д,Д.Чипашвили, Н,Д.Копалейшвили и Т,Г.Дзиндзибадзе (53) 669.14.018.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 1491011, кл. С 22 С 27/06, 1987.
Прецизионные сплавы. Справочное изд. М.: Металлургия, 1983.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке жаростойкого сплава с определенным термическим коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), близким к ТКЛР керамики.
Электрохимические устройства с твердым электролитом находят широкое применение в таких областях производства, как металлургия, энергетика, химия и машиностроение.
В настоящее время подавляющее большинство электрохимических устройств изготовляются в чисто керамическом варианте.
Использование металла вместо керамики в качестве конструкционного материала для изготовления газоподводов и токоотводов во многом зависит от разработки материала, который, наряду со строго определенным температурным изменением коэффициента термического расширения в
Я2„„1730191 Al (54) СПЛАВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке жаростойкого сплава с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), С целью достижения уровня ТКЛР, близкого к
ТКЛР керамики в интервале температур
100-1000 С и повышения жаростойкости, предложен сплав на основе железа, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и титан, в который дополнительно введены алюминий и титан, при следующем соотношении компонентов, мас."-,ь углерод 0,04—
0,05; кремний 0,25 — 1,0; марганец 0,5-0,8; хром 30 — 35; алюминий 0,5-1,0; лантан 0,15—
0,9;железо — остальное. 1 табл. интервале температур 100-1000 С, будет обладать также и высокой жаростойкостью на воздухе при этих температурах. Такое требование обусловлено критерием совместимости конструкционного металлического материала (газоподводов, токоотводов) и твердого электролита (керамики), являющегося основной частью электрохимических устройств.
Из известных материалов наиболее подходящим для этой цели представляется сплав на основе хрома (см, авт. св.
М 1491011, 1987), термический коэффициент линейного расширения которого в интервале температур 100-1000 С составляет(10,0 — 10,2) 10 град . Сплав обладает также и достаточно высокой жаростойкостью.
Недостатком данного способа является
его нетехнологичность. В связи с высоким содержанием в нем хрома выплавка обяза1730191
0,04 — 0,05
0,25 — 1,0
0,5-0,8
30-35
0,5 — 1,0
0,15 — 0,3
Остальное
Углерод
Кремний
Марганец
Хром
Алюминий
Лантан
Железо
Химический состав, мас.В
C:>i чп Се й! Ti
Сплав мг/сма (аа lооч
1200 С), La
- 1ОО 600
100"
300
0,l
0 15
0,2
0>3
0,4
8,2
7,7
7,5
7,!
6,9
11>4
10,6
10>3
10,5
10,2
1l,4
10,6
10,4
10,8
10,4
10,8 11,1
10,6 10,6
10,5 11
11 11
10>8 11
0,25 0,4 27,5
0,5 0,5 30,0
0,75 0,6 32,0
l,0 О 8 35 О
1,25 1,0 37,5
1 0,03
2 0,04
3 0,04
4 0,05
5 0,06
Прототип 0,08
8,4
7,Э
7,В в,о
8,0
0,3 0,1
0,5 0,15
0,7 0,25
1,0 0,3
1,2 0,35
9,9 11
8,9 9,2
8,9 9,1
9,3 9,5
9,3 9>5
11,3
10,3 э,в
10,2
10,1
0,8 0,75 25,5
8,3
0,2
10,2
Кера" мика тельно должна осуществляться в нейтральной атмосфере, а горячий предел — ковка, прокатка в связи с весьма малой пластичностью материала требует горячее прессование-экстрюзию.
Из известных сплавов наиболее близким по химическому составу к предлагаемому является хромистая жаростойкая сталь
15Х25Т, содержащая, мас.%: углерод 0,15; кремний 1,0, марганец 0,8; хром 24,0 — 27,0; титан 0,2.
Недостатком известного сплава является то, что температурное изменение коэффициента линейного расширения не обеспечивает совместимость керамики и металла, а также недостаточная жаростойкость.
Целью изобретения является повышение.уровня жаростойкости и достижение необходимого температурного изменения
ТКЛР сплава, обеспечивающего совместимость керамики и металла в интервале температур 100 — 1000 С, Вместе с тем, сплав должен выплавляться на воздухе и обладать способностью подвергаться свободной ковке на воздухе.
Цель достигается тем, что в сплав, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, дополнительно введен алюминий и лантан при следующем соотношении компонентов, мас,%:
Углерод 0,03 — 0,05
Кремний 0,5-1,0
Марганец 0,5-0,8
Хром 30-35
Алюминий 0,8 — 1,2
Титан 0,15 — 1,25
Лантан 0,15 — 0,3
Физическая сущность изобретения заключается в том, что добавка алюминия и лантана обеспечивают образование прочной окисной пленки на поверхности сплава, что способствует повышению жаростойкости, а повышение содержания хрома до 30—
35% создает при указанном сочетании остальных компонентов сплава такое изменение ТКЛР с температурой, которое обеспечивает совместимость с керамикой в интервале температур 100 — 1000 С.
5 Вместе с тем, даже максимальное содержание хрома 35% позволяет выплавлять сплав на воздухе и подвергать слитки свободной ковке на.воздухе.
Примеры конкретного осуществления.
10 Предлагаемый сплав выплавляли в высокочастотной индукционной печи МГП-52 в тигле с основной футеровкой. После отжига при 800ОС слитки ковали на полосы 10 х 50 мм, из которых изготовляли образцы для изме15 рения жаростойкости и ТКЛР. В таблице приведены составы опробованных сплавов и их свойства, жаростойкость W мг/см, опг ределенная по величине привеса при окислении на воздухе за 100 ч и коэ1 фициент
20 термического расширения а 10 град, В результате проведенных испытаний установлено, что предложенный сплав обладает приближенным к ТКЛР с керамикой, а из опытных сплавов лучшим комплексом
25 свойств обладает сплав ¹ 3.
Формула изобретения
Сплав, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью. достижения
30 необходимого уровня температурного коэффициента линейного расширения, обеспечивающего совместимость керамики и металла в интервале температур 100—
1000 С и повышение уровня жаростойко35 сти, он дополнительно содержит алюминий и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Термический коэффициент линейного расширения ! .-6 -1 о
1 l0 град в интервале температур, 10,0 11,1 11,2 13,3 11,4 10,8
7,64 8,2 8,65 9,03 9,56 9,73 10,0 10,36