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[5][_]
Molecule
(17/ 140)
[6][_]
titanium
(19)
[7][_]
tantalum
(19)
[8][_]
nickel
(15)
[9][_]
niobium
(11)
[10][_]
tungsten
(11)
[11][_]
cobalt
(9)
[12][_]
aluminium
(9)
[13][_]
boron
(9)
[14][_]
zirconium
(8)
[15][_]
carbon
(7)
[16][_]
molybdenum
(5)
[17][_]
hafnium
(5)
[18][_]
chromium
(4)
[19][_]
vanadium
(4)
[20][_]
DES
(3)
[21][_]
CR
(1)
[22][_]
CO
(1)
[23][_]
Physical
(63/ 110)
[24][_]
16 h
(10)
[25][_]
0,05 percent
(8)
[26][_]
0,01 percent
(7)
[27][_]
10,5 percent
(5)
[28][_]
3,5 percent
(4)
[29][_]
10 percent
(4)
[30][_]
3 percent
(3)
[31][_]
2,6 percent
(3)
[32][_]
5,75 percent
(3)
[33][_]
1 h
(3)
[34][_]
0-3.5 percent
(2)
[35][_]
15 percent
(2)
[36][_]
6,5 percent
(2)
[37][_]
0,5 percent
(2)
[38][_]
1,5 percent
(2)
[39][_]
128 MPa
(2)
[40][_]
1,6 percent
(2)
[41][_]
8-10 percent
(1)
[42][_]
0-15 percent
(1)
[43][_]
1.5-3 percent
(1)
[44][_]
5-6.5 percent
(1)
[45][_]
3-10.5 percent
(1)
[46][_]
0-0.5 percent
(1)
[47][_]
0-1.5 percent
(1)
[48][_]
0.015-0.05 percent
(1)
[49][_]
0-0.01 percent
(1)
[50][_]
0-0.05 percent
(1)
[51][_]
-1320 degrees
(1)
[52][_]
16 hours
(1)
[53][_]
1080 to 1120 degrees
(1)
[54][_]
one hour
(1)
[55][_]
11 percent
(1)
[56][_]
3,2 percent
(1)
[57][_]
1040oC
(1)
[58][_]
de 870oC
(1)
[59][_]
de 730 megapascals
(1)
[60][_]
1050oC.
(1)
[61][_]
730 MPa
(1)
[62][_]
145 h
(1)
[63][_]
104 h
(1)
[64][_]
75 h
(1)
[65][_]
109 h
(1)
[66][_]
187 h
(1)
[67][_]
284 h
(1)
[68][_]
216 h
(1)
[69][_]
203 h
(1)
[70][_]
435 h
(1)
[71][_]
325 h
(1)
[72][_]
210 h
(1)
[73][_]
177 h
(1)
[74][_]
200oC
(1)
[75][_]
870oC
(1)
[76][_]
de 750oC
(1)
[77][_]
de 850 MPa
(1)
[78][_]
1090oC
(1)
[79][_]
de 730 MPa
(1)
[80][_]
de 128 MPa
(1)
[81][_]
7 percent
(1)
[82][_]
2,2 percent
(1)
[83][_]
9,5 percent
(1)
[84][_]
2,8 percent
(1)
[85][_]
0,015 percent
(1)
[86][_]
870oC.
(1)
[87][_]
Gene Or Protein
(2/ 15)
[88][_]
Etre
(12)
[89][_]
Est A
(3)
[90][_]
Disease
(1/ 12)
[91][_]
Rupture
(12)
[92][_]
Generic
(3/ 6)
[93][_]
carbide
(4)
[94][_]
metal
(1)
[95][_]
salt
(1)
[96][_]
Organism
(1/ 1)
[97][_]
precis
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513269A1
Family ID 2101102
Probable Assignee Rolls Royce
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
EN Title An alloy composition for use for casting single crystals
comprises a modified nickel superalloy.
FR Title COMPOSITION ET TRAITEMENT THERMIQUE POUR ALLIAGE DESTINE A
DES MOULAGES MONOCRISTALLINS
Abstract
_________________________________________________________________
An alloy composition for use for casting single crystals comprises a
modified nickel superalloy. The alloy consists of the following
components in percent by weight: 8-10 percent of chromium 0-15 percent
of cobalt 1.5-3 percent of titanium + 1/2 niobium 5-6.5 percent of
aluminium 3-10.5 percent of tungsten 0-3.5 percent of molybdenum 0-3.5
percent of tantalum 0-0.5 percent of hafnium 0-1.5 percent of vanadium
0.015-0.05 percent of carbon 0-0.01 percent of boron 0-0.05 percent of
zirconium the remainder being formed by nickel and any impurities. The
invention also relates to a heat treatment for this alloy, in which
heating is initially effected to 1300 DEG -1320 degrees centrigrade
and thereafter the metal piece is left for 16 hours at a temperature
of 870 DEG C, and, if necessary, an intermediate step at 1080 to 1120
degrees centrigrade for one hour may be carried out.
L'INVENTION CONCERNE UNE COMPOSITION D'ALLIAGE A BASE DE NICKEL POUR
LA REALISATION DE PIECES DE MACHINES EXPOSEES A DES CONTRAINTES ET A
DES TEMPERATURES ELEVEES SOUS FORME DE MOULAGES MONOCRISTALLINS, CETTE
COMPOSITION ETANT, EN EN POIDS: CR 810; CO 015; TI 12 NB 1,53; AL
56,5; W 310,5; MO 03,5; TA 03,5; HF 00,5; V 01,5; C 0,0150,05; B
00,01; ZR 00,05; COMPLEMENT: NICKEL IMPURETES. L'ALLIAGE EST SOUMIS A
UN TRAITEMENT THERMIQUE CONSISTANT A LE CHAUFFER A 13001320 C PUIS A
LE MAINTENIR A 870 C PENDANT 16 H, AVEC UNE PHASE INTERMEDIAIRE
FACULTATIVE A 10801120 C PENDANT 1 H.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un alliage approprie a la realisation
de moulages coules monocristallins ainsi que les pieces moulees faites
d'un tel alliage
Dans la fabrication de pieces moulees en alliages a base de nickel,
destinees a etre utilisees a des temperatures elevees dans des
conditions severes de contraintes et d'attaque par corrosion, on a
constate que les moulages monocristallins possedaient des possibilites
avantageuses en ce qui concerne la conjonction de leur longevite et de
leur resistance aux temperatures elevees. Le domaine dans lequel ces
possibilites sont principalement utilisees est celui des parties les
plus echauffees des moteurs a turbine a gaz telles que les aubes de
guidage de distributeur et les aubes mobiles de turbine.Mais les
alliages spe ciaux A base de nickel communement utilises, bien que
tres au point comme matieres constitutives de moulages equiaxiaux
classiques, comportent des categories d'element6 constitutifs
susceptibles d'avoir une influence nefaste sur les proprietes d'un
moulage monocristallin fait des memes matieres
Partant d'un alliage special moderne a base de nickel, les auteurs de
la presente invention ont concu une gamme de compositions d'alliages
douees d'excellentes proprietes lorsqu'on les utilise sous forme d'un
moulage monocristallin
L'alliage selon l'invention, approprie a etre utilise sous forme de
moulage monocristallin, est constitue par les composants ci-apres dans
les proportions indiquees en en poids
chromium 8 a 10 ffi Cobalt O a 15 percent
titanium + v Niobium 1,5 a 3 percent Aluminium 5 a 6,5 percent
tungsten 3 a 10,5 percent molybdenum 0 a 3,5 percent
tantalum 0 a 3,5 percent Hafnium 0 a 0,5 percent
Vanadium 0 a 1,5 percent carbon 0,015 A 0,05 percent
boron 0 a 0,01 percent Zirconium 0 a 0,05 percent
Le complement etant constitue par du nickel et des impuretes
occasionnelles
De preference, l'alliage selon l'invention sera constitue par les
composants ci-apres dans les proportions indiquees en en poids
chromium 8 a 10 percent Cobalt 2 a 11 percent
titanium + 1/2 Niobium 1,7 A 2,6 percent Aluminium 5,25 A 5,75 percent
tungsten 8,5 a 10,5 percent tantalum 2,5 a 3,2 percent
carbon 0,015 A 0,05 percent boron 0 a 0,01 percent
Zirconium 0 a 0,01 percent
Le complement etant constitue par du nickel et des impuretes
occasionnelles
L'alliage selon l'invention pourrs etre chauffe en solution a une
temperature d'environ 1300 C; dans certains cas spe civiques, par
exemple, le traitement thermique s'est effectue a une temperature
comprise entre 1260 C et 1320 C pendant quatre heures, suivi d'un
refroidissement par soufflage de gaz et d'un traitement effectue
d'abord a 1090 C pendant une heure puis a 870 C pendant seize heures
L'invention concerne egalement une piece coulee monocristalline faite
de l'alliage selon l'invention, et en particulier une aube mobile de
turbine a gaz, obtenue par coulee, monocristalline, faite de l'alliage
selon l'invention
Des essais effectues ont confirme les proprietes des 81- lier selon
l'invention; ces essais sont decrits ci-apres en se referant aux
dessins annexes dans lesquels - la figure 1 est un diagramme
representant la longevite sous contrainte de plusieurs eprouvettes
d'essai de l'alliage selon l'invention a une premiere temperature,
basse; et - la figure 2 est un diagramme semblable a celui de la
figure 1 representant cette meme longevite a une seconde temperature,
plus elevee
Pour l'essai des alliages selon l'invention, on a ralise des
eprouvettes d'essai des divers alliages sous forme monocristalline
coulee.Il existe deux procede fondamen- taux de realisation de
moulages monooristallins; ces procedes sont bien connus et comportent,
soit l'emploi d'un germe cristallin, soit le recours a une
solidification directionnelle suivie d'un parcours labyrinthique
servant a selectionner un cristal unique de l'alliage qui se
developpera pour former l'eprouvette d'essai
Bien que l'un ou l'autre procede eut pu etre utilise, les auteurs de
l'invention ont considere comme commode d'utiliser le second et, par
consequent, pour chacun des allia ges essayes, il a ete realise une
eprouvette d'essai sous forme d'un cristal unique. A titre de
reference, une eprouvette d'essai semblable a ete realisee sous forme
d'une matiere constitutive directionnellement solidifiee.Comme on le
comprendra, la matiere directionnellement solidifiee consiste en une
pluralite de grains individuels, tous paralleles; ce genre de matiere
possede, en general, de meilleures proprietes que celles qu'offrirait
un melange equiaxial classique fait du meme alliage
Les dessins annexes montrent les resultats comparatifs de dix
eprouvettes d'essai monocristallines et d'une eprou vette de reference
directionnellement solidifiee, dont les durees de resistance avant
rupture ont ete notee, d'abord a un- certaine temperature (7600C) puis
a une temperature plus elevee (1040oC).
Le Tableau I, ci-apres, indique les compositions des diverses
eprouvettes d'essai; on notera toutefois, en ce qui concerne l'alliage
no 9, que l'analyse reelle aurait pu differer legerement des chiffres
theoriques indiques TABLEAU I
Cr Co Ti Al W Ta Hf C B Zr
Ref. 8,7 9,8 1,6 5,4 9,9 2,5 1,23 0,166 0,014 0,038
1 8,7 9,8 1,6 5,4 9,9 2,5 1,23 0,166 0,014 0,038
2 8,6 10, 1,6 5,3 10 2,6 0,51 0,015 0* 0*
3 8,5 10 1,6 5,3 9,9 2,55 0,94 0,015 0* 0*
4 8,7 10 1,6 5,5 9,7 2,4 1,16 0,015 0* 0*
5 8,6 9,9 1,6 5,4 10 2,55 1,15 0,015 0* 0,035
6 8,5 10,2 1,6 5,2 9,8 2,6 1,18 0,15 0* 0*
7 8,8 9,9 1,6 5,5 9,7 2,6 1,15 0,015 0,015 0*
8 8,6 5,1 1,74 5,45 9,9 2,35 0* 0,015 0* 0*
9 9 0* 1,6 5,5 10 2,5 0* 0,015 0* 0* 10 8,75 10 1,71 5,23 9,84 2,73 0*
0,015 0* 0* * On notera qu'il est impossible d'eliminer toute frace de
ces element et qu'il en restera fatalement dans l'alliage.
Ce tableau I montre que l'alliage 1 est identique a l'ai- liage de
reference; les differences eventuelles de proprietes sont donc dues a
la difference de structure entre un moulage monocristallin (alliage 1)
et un moulage directionnellement solidifie (alliage de reference).
Chacun des autres alliages demontre l'effet d'une variation de la
constitution de la matiere composant l'alliage. On remartuera que les
alliages 2, 8, 9 et 10 se situent dans le domaine de l'invention
tandis que l'alliage 1 et les alliages 3 a 7 se situent hors de ce
domaine
Dans tous les cas representes en traits continus sur les figures 1 et
2, les alliages ont ete traites thermiquement en solution a une
temperature de 870oC pendant seize heures.
On devra noter que tous les alliages selon l'invention peuvent etre
traites thermiquement a une temperature plus elevee que les autres
alliages figurant sur le diagramme
I1E peuvent, par exemple, etre traites en solution a 1320OC au dessus
de la temperature de solvus, bien que toujours en dessous du point de
debut de fusion. En comparant les resultats des divers alliages, on ne
doit pas oublier que les traits continus representent les meilleurs
resultats possibles pour les alliages situes en dehors du domaine de
l'invention, mais pas pour les alliages 2, 8, 9 et 10 qui sont
conformes a l'invention. Les resultats optima, pour les alliages 8, 9
et 10 sont indiques en traits interromrus; on ne possede pas les
resultats concernant l'alliage 2 mais il est evident que ce dernier
peut donner de meilleurs resultats que ceux representes
La figure 1 des dessins annexes represente la longevite des
eprouvettes d'essai des hivers alliages, lesquels sont maintenus sous
une charge de 730 megapascals (MPa) a une temperature de 760OC.
C'est la un procede courant de determination des pro greater than rie-
tes de resistance avant rupture d'un alliage et il ne sera donc pas
expose ici plus en detail
On remarquera que la longevite de l'alliage de reference est
inferieure a 80 heures tandis que celle du meme alliage sous forme
monocristalline (alliage 1) est presque double
Le premier alliage selon l'invention (alliage 2) a une longevite
approchant de 260 heures, ce qui constitue une amelioration
considerable. Les alliages 3, 4-et 5, qui ne font pas partie de
l'invention, n'atteignent pas ce chiffre maximum bien que leurs
longevites respectives de plus de 200, plus de 200, et plus de 230
heures, revelent une amelioration
Les alliages 6 et 7 se situent en dehors du domaine de l'invention du
fait de la forte teneur en carbon pour l'alliage 6 et du fait de la
forte teneur en boron pour l'alliage 7. Ni l'un ni l'autre ne valent
l'alliage 1 et, en ce qui concerne l'alliage 7, sa longevite est
presque aussi courte que celle de l'alliage de reference.Par contre,
les alliages 8 et 10 remontent a des niveaux de longevite tels Xue
ceux des alliages 3 et-4 (plus de 200 heures) tandis que l'alliage 9,
qui est a la limite du domaine de l'invention du fait de sa tres
faible teneur en cobalt, n'est pas superieur a l'alliage de reference
il est interessant de no-ter que cet alliage est assez instable apres
une trempe prolongee de 500 heures a des temperatures elevees
comprises entre 850 et 1050oC. Les indices plus favorables, atteints
apres traitement a haute temperature (representes en traits
interrompus), sont discutes ci-apres.
La figure 2, a laquelle on se refere maintenant, montre les resultats
obtenu au cours d'essais semblables aux precedents mais effectues a
une temperature plus elevee (1040OC) et sous une charge inferieure
correspondante (128 MPa). On voit que le comportement des alliages est
sensiblement identique a leur comportement a la temperature plus
basse. Par exemple,- l'alliage monocristallin 1 est semblable a
l'alliage de reference, et les alliages 2 a 5 revelent une
amelioration considerable sur ces deux premiers. L'alliage 6 est
beaucoup moins bon et l'alliage 9 est a peine meilleur tandis que
l'alliage 8 semble promettre beaucoup dans ces conditions et presente
en fait un ensemble bien equilibre de proprietes, surtout quand il est
traite thermiquement (voir plus bas).L'alliage 7 est semblable a
l'alliage 5 dans ces conditions de temperature, mais ses mediocres
performances a la temperature plus basse lui constituent un handicap
Bien que la longevite avant rupture soit un facteur tres important de
l'utilite d'un alliage, ce n'est pas le seul parametre a considerer et
les modifications apportees aux alliages, conformement a la presente
invention, ne semblent pas devoir affecter de facon nefaste les
parametres significatifs des alliages mais on a constate, au contrei-
re, qu'elles en amelioraient quelques uns
Par exemple, le point de debut de fusion est releve par les teneur6
moindres en boron, en zirconium et en hafnium qui abaissent le point
de fusion.Ceci presente un double avantage, du fait que cela permet,
ipso facto, d'elever la temperature de travail de~l'alliage, et du
fait que cela permet d'atplinuer un traitement thermique en solution a
une temperature plus elevee. L'elevation de la temperature du
traitement thermique eleve le degre auquel la phase renforcante #'
entre en solution et allonge plus encore la longevite avant
rupture.Les alliages selor l'invention possedent en general un
eventail de tempera- tures au dessus de la temperature de solvus rais
en dessous du point de debut de fusion a l'interieur duquel ils
peuvent etre soumis a un traitement thermique.Une forme
particulierement commode d'un tel traitement thermique consiste en une
chauffe a une temperature comprise entre 1260 et 1320 C pendant quatre
heures, suivie d'une chauffe a une temperature de 870 C pendant seize
heures
Le Tableau II ci-apres montre l'augmentation du point de debut de
fusion et la resistance des alliages avant rupture obtenus, sur les
alliages selon l'invention, Far l'application de ce traitement
thermique a plus haute temperature. On notera que, la longevite avant
rupture etant, ici aussi, indiquee pour les conditions ayant permis
d'obtenir les resultats representes aux figures 1 et 2, les resultats
sont comparables.Le traitement thermique modifie consiste en un
refroidissment depuis la temperature de traitement en solution jusqu'a
la temperature ambiante suivi d'un traitement thermique de murissement
a une temperature inferieure T A B L E A U II
Type Point de debut Traitement Longevite Longevite d'altlage de fusion
thermique sous 730 MPa a sous 128 MPa a
760 C 1040 C
Al liage 1 1180 C 16 h a 870 C 145 h 104 h
Alltage 9 1320 C 16 h a 870 C 75 h 109 h
1 h a 1320 C + 187 h 284 h
16 h a 870 C
Alliage 8 1320 C 16 h a 870 C 216 h 203 h
1 h a 1320 C + 435 h 325 h
16 h a 870 C
Alliage 10 1300 C 16 h a 870 C 210 h 177 h
1 h a 1300 C +
16 h a 870 C
Ces resultats, concernant les alliages 8, 9 et 10, sont representes en
traits interrompus sur les diagrammes des figures 1 et 2; on pourra y
voir que ces trois alliages revelent tous des proprietes meilleures
que celles des alliages n'appartenant pas au domaine de l'invention.
On pourrait escompter que l'alliage 2, qui peut egalement subir un
traitement thermique dans les aubages, revelera une amelioration
semblable bien que, dans son cas, la teneur en hafnium, proche de la
limite, ramene le point de debut de l'usion dangereusement proche de
la temperature de traitement thermique.Le reglage de la temperature
devra donc etre extrtmement precis
On notera qu'entre le traitement initial a haute temperature de la
solution et le traitement ulterieur de murisse- ment a une temperature
inferieure, l'eprouvette a ete refroidie jusqu'a la temperature
ambiante. les auteurs de la presente invention ont constate que cette
phase de refroidissement et la vitesse a laquelle elle se deroule
pouvaient entrainer des differences importantes dans les proprietes
finales.C'est ainsi qu'une vitesse de refroidissement de 70 a 200oC
par minute, au cours de cette phase, pouvait entratner une
amelioration sensible de ces proprietes
Il ressort clairement du tableau precedent qu'une augmentation
considerable de la longevite avant rupture pouvait s'obtenir au moyen
d'un traitement thermique a temperature elevee en solution. C'est t;ut
particulierement le cas de l'alliage 8 qui est proche de l'alliage
optimal
On notera egalement que, dans le cas des alliages 8 et 10, la teneur
en titanium, qui est de 1,7 fi ou plus, est assez elevee.Les auteurs
de l'invention considerent cette teneur comme tres importante et le
tableau III, qui suit, montre les resultats d'essais effectues en vue
de le demontrer
Les auteurs de l'invention estiment egalement que les proprietes des
alliages, telles qu'elles apparaissent apres le traitement thermique,
peuvent etre encore ameliores par une phase intermediaire de
traitement venant s'intercaler entre le traitement en solution et le
traitement de murissement. Cette phase intermediaire consistera a
maintenir l'alliage a une temperature comprise,
approximativement,entre 1080 et 1120 C pendant une heure environ entre
ces deux traitements thermiques.Au cours d'essais effectues sur un
alliage nominalement identique a l'alliage 8, on a constate qu'un
traitement thermique en solution a 1300 C pendant quatre heures suivi
d'un refroidissement a la temperature ambiante au moyen d'une
soufflante, puis a 1080 C pendant une heure, et enfin a 870oC pendant
seize heures donnait une longevite avant rupture de 180 heures a une
temperature de 750oC et sous une charge de 850 MPa
Tandis que le m8me alliage, soumis a la mme suite de traitements
thermiques mais a une phase de traitement intermediaire a 1090oC
pendant une heure, possedait une longevite de 200 heures dans les
mimes conditions, et qu'un troisieme essai, dans lequel la phase
intermediaire se faisait a 11000C pendant une heure, revelait une
longevite de 170 heures. On devra noter que ces resultats ne peuvent
pas etre compares directement a ceux du tableau II puisque les
conditions d'essais etaient differentes, mais qu'ils demontrent une
amelioration des proprietes des alliages T A B L E A U III
Alliage Compoaition de l'alliage (en percent en poids) Eyentail de
Traitement Charge de Longeyite avant
Cr Al Ti Co W Ta C traitement en rupsute en rupture en thermique en
solution MPa/RC h
0 C
11 8,7 5,32 1,77 5,14 9,65 2,36 0,01 1260-1320 Th a 1320 C, 730/760
435 refroid,air +
16 h a 870 C 128/1050 325
12 8,57 5,44 1,48 5,02 9,86 2,12 0,015 1260-1320 Th a 1320 C, 730/760
110 refroid.air +
16 h a 870 C 128/1040 103
13 8,40 5,41 1,45 5,04 9,3 3,01 0,01 1280-1310 2h a 1300 C, 730/760
268 refrold.air +
16 h a 870 C 128/1040 241
14 8,38 5,43 2,13 4,91 9,24 2,98 0,015 1290-1300 4h a 1300 C 730/760
598 refroid,air +
16h a 870 C 128/040 497
1 ressort de l'examen du Tableau III precedent qu'il a et procede a
l'essai de plusieurs alliages. L'alliage 11 est a peu pres identique a
l'alliage optimal 8 du Tableau
I.Les differences importantes entre les alliages 11 et 12 resident
dans la reduction de la teneur en titanium, de 1,77 A 1,48, et de la
teneur en tantalum, de 2,36 A 2,12
On voit que la resistance avant rupture de l'alliage 12 est infiniment
moindre que celle de l'alliage 11
Dans l'alliage 13, la teneur en tantalum est ramenee a 3,01 et, eion
que ceci ait un certain effet sur les proprie- tes de cet alliage,
celles-ci ne sont pas ramenees au niveau de celles de l'alliage 11.
Par contre, l'alliage 14, dont la teneur en titanium, 2,13, est
elevee, possede des proprietes non seulement egales mais tres
superieures a celles de l'alliage 11
Tous ces essais amenent a conclure que les proprietes de l'alliage
changent brusquement lorsque la teneur en titanium passe de 1,5 a 1,6
percent. Aux environs de 1,5, ces proprietes conviennent, mais a 1,6
percent ou plus, elles deviennent excellentes. Les auteurs de
l'invention pensent que ceci peut s'expliquer par un changement dans
le mecanisme de la deformation produit par un changement dans les
elements constitutifs de l'alliage
On notera que les alliages selon l'invention sont definis comme ayant
une teneur en titanium plus 1/2 de niobium superieure a 1,5, et non en
titanium seul.Ceci est du a la conviction que le niobium peut servir a
remplacer le titanium an quantites atoriques equivalentes, ce qui
implique qu'environ deux parties en poids de niobium devront remplacer
une partie en poids de titanium. D'ou la conclusion qu'il est
indistensable de maintenir la teneur en titanium plus i de celle en
niobium dans les limites specifiees
Cette conception est concretisee dans la composition des trois
premiers alliages, denommes alliages 15, 16 et 17, du Tableau IV qui
suit et dans lequel les proportions des constituants sont exprimees en
percent en poids
L'alliage 13 represente une composition optimale, tandis que les
alliages 14 et 15 ont des compositions dans les quelles le titanium a
ete remplace, totalement ou partiellement, par du niobium. Cette
substitution permet un durcissement de la phase y de l'alliage
Un effet semblable est obtenu, dans les alliages 16 et 17, en
remplacant le tantalum par du titanium. Dans les alliages 18 et 19, la
phase y est durcie en remplacant le tungsten par du vanadium, ce qui
donne un alliage de plus grande resistance mecanique mais de
resistance un peu molndre a l'oxydation.Dans les alliages 20 et 21, on
obtient le meme resultat en remplacant le tungsten par du
molybdenum
Dans l'alliage 22, l'equilibre de l'alliage est modifie par l'emploi
d'aluminium plus du titanium a la place du tung sterne, ce qui amollit
la phase y mais ameliore d'autres proprietes de l'alliage
Enfin, dans les alliages 22, 23 et 24, l'equilibre de l'alliage est
modifie par une modifieation de la teneur en co- balt
On notera que certains de ces alliages comportent une addit ion
deliberee de boron ou de zirconium T A B L E A U IV
Alliage Cr Co Ti Al W Ta Mo Nb V C
15 8,5 5 2,2 5,5 9,5 2,8 -- -- -- 0,015
16 8,5 5 1,1 5,5 9,5 2,8 -- 2,1 -- 0,015
17 8,5 5 -- 5,5 9,5 2,8 -- 4,3 -- 0,015
18 8,5 5 2,6 5,5 9,5 1,4 -- -- -- 0,015
19 8,5 5 2,9 5,5 9,5 -- -- -- -- 0,015
20 8,5 5 2,2 5,5 7,75 2,8 -- -- 0,5 0,015
21 8,5 5 2,2 5,5 6,5 2,8 -- -- 1,0 0,015
22 8,5 5 2,2 5,5 6,6 2,8 1,5 -- -- 0,015
23 8,5 5 2,2 5,5 3,8 2,8 3,0 -- -- 0,015
24 8,5 5 2,5 6,25 3,2 2,8 -- -- -- 0,015
25 8,5 - 2,2 5,5 9,5 2,8 -- -- -- 0,015
26 8,5 10 2,2 5,5 9,5 2,8 -- -- -- 0,015
27 8,5 15 2,2 5.5 9,5 2,8 -- -- -- 0,015
Bien que les resultats ci-dessus soient axes sur le tro- prietes de
resistance avant rupture, l'experience a @rouve que les autres
parametres des alliages se trouvaient egalement ameliores On a, par
exemple, constate qu'en em- ployant du tantalum a la place du tungsten
et du molybdenum comme durcissants de la solution solide, on
ameliorait la resistance de l'alliage a la corrosion et a l'oxydation
L'imcortance de cette addition d tantalum a ete demontree par des
essais comoaratifs d'alliages contenant, ou non, du tantalum.C'est
ainsi qu'en ce ui concerne l'alliage nQ 10, la longevite avant
rupture, sous une charge de 730 MPa et a une temperature de 7600-C,
etait de 210 heures tandis que cette longevite, sous une charge de 128
MPa et a une temperature de 1040 C, etait de 177 heures (se re- porter
au Tableau II). Des eprouvettes, faites d'un alliage nominalement
identique ais sans tantalum, ont presente des longevites respectives
de 67 et 51 heures
Visiblement, le tantalum est indispensable dans les teneurs indiquees
et l'on peut penser qu'en fait des additions de tantalum atteignant,
ou depassant legerement, 3 percent peuvent etre avantageuses. D'autres
essais de la resistance des alliages a l'oxydation ont confirme
l'importance de l'addition de tantalum.C'est ainsi que trois
eprouvettes, l'une faite de l'alliage de reference, une seconde de
l'alliage no 8 sans tantalum, et une troisieme de cet al- liage no 8
dans lequel le tantalum avait ete remplace par du tungsten, ont ete
laissees pendant 90 heures, a une temperature de 1050 C, dans une
atmosphere d'air addition- nee de 4 parties par million de salt.Apres
ce zejour, l'alliage de reference revelait une attaque de 140 tandi
que les deux autres eprouvettes revelaient une attaque plus severe de
200 Ln outre, les faibles teneurs en carbon ne dorent naissance qu'a
des particules de carbide assez petites, excluant les carbides
scriptiques de grandes dimensions qui pourraient diminuer la
resistance a l'oxydation des alliages speciaux a base d- nickel
recouverts d'aluminures
C'est ainsi que des essais de resistance a la corrosion, effectues sur
une matiere isotropique enduite d'aluminure, mais par ailleurs
identique a la matiere de l'alliage de reference, ont revele qu'avec
des carbides fins la longevit de l'alliage etait plus que double de
celle de l'alliage normal
On a egalement constate que la resilience des alliages selon
l'invention se trouve considerablement amelioree par comparaison avec
celle d'un alliage non modifie, di rectionnellew.ent solidifie.On
pense que cet effet est du a l'absence de carbides scriptiques
La stabilite de l'alliage, qui est determinee par les te rieurs en
aluminium, en titanium, en chromium, en tungsten et en cobalt, n'est
pas serieusement affectee par les modifications indiquees, et l'on
comprendra qu'en utilisant des compositions dont les elements
constitutifs se trouvent aux limites extremes des gammes de
proportions revendiquees, il est possible d'obtenir des alliages de
moindre stabilite mais cependant tres utiles I1 ressort donc de
l'expose qui pr--cede que les alliages confortes a l'invention
revelent des proprietes appropriees pour des pinces de tachine
travaillant dans des conditione de fortes cont@aintes et de hautes
temperatures, telles que les aubes mobiles des motears a turbine a gaz
mais que ces proprietes les rendent utilisables dans de nombreux
autres cas, tels que par exemple les autres parties de ces moteurs
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Alliage approprie a etre utilise sous forme d'un moulage coule
monocristallin, caracterise en ce qu'il estcompose des elements
ci-apres, dans les proportionsindiquees en percent en poidsChrome 8 a
10 percent Cobalt 0 a 15 percent titanium + + Niobium 1,5 a 3 percent
Aluminium 5 a 6,5 percent tungsten 3 a 10,5 percent molybdenum O a 3,5
percent tantalum O a 3,5 percent Hafnium O a 0,5 percent Vanadium O a
1,5 percent carbon 0,015 A 0,05 percent boron O a 0,01 percent
Zirconium O a 0,05 percent le complement etant constitue par du nickel
et desimpuretes occasionnelles
2.Alliage selon la Revendication 1, caracterise en cequ'il est compose
des elements ci-apres, dans les proportions indiquees en percent en
poidsChrome 8 a 10 percent Cobalt 2 a IlTitane + 1/2 Niobium 1,7 a 2,6
percent Aluminium -5,25 A 5,75 percent tungsten 8,5 a 10,5 percent
tantalum 2,5 a 3,2 rCarbone 0,015 A 0,05 percent boron 0 a 0,01
percent Zirconium O a 0,01 percent le complement etant constitue par
du nickel et desimpuretes occasionnelles
3.Alliage selon la Revendication 2, caracterise en cequ'il est compose
des elements ci-apres, dans les proportions indiquees en percent en
poidsChrome 8 a 10 percent Cobalt 3 a 7 percent titanium + 1/2 Niobium
1,7 a 2,6 percent Aluminium 5,25 A 5,75 percent tungsten 8,5 a 10,5
percent tantalum 2,5 a 3,2?oCarbone 0,015 A 0,05 percent boron O a
0,01 percent Zirconium O a 0,05 percent; le complement etant
constituepar du nickel et des impuretes occasionnelles
4. Alliage selon la Revendication 3, caracterise en cequ'il est
compose des elements ci-apres, dans les proport ions indiquees en
percent en poidsChrome 8,5 ss Cobalt 5 /?,titanium 2,2 percent
Aluminium 5,5 foiTungstene 9,5 percent tantalum 2,8 percent carbon
0,015 percent le complement etant constitue par du nickel et
desimpuretes occasionnelles
5.Traitement thermique en solution d'un alliage selon unequelconque
des Revendications 1, 2, 3 ou 4, caracteriseen ce qu'il consiste a
chauffer ledit alliage a unetemperature comprise entre 1260 et 1320 C
6. Traitement thermique en solution selon la Revendication5,
caracterise en ce qu'il consiste a refroidir leditalliage depui fadite
temperature jusquta la temperatureambiante a une vitesse de 70 a 200OC
par minute
7. Traitement thermique selon une quelconque des Revendications 5 ou
6, caracterise en ce qu'il consiste achauffer ensuite ledit alliage a
une temperature d'environ 870oC.
8. Traitement thermique en solution selon la Revendication7,
caracterise en ce qu'il consiste a chauffer leditalliage a une
temperature d'environ 1300 C pendant 4heures, a le refroidir a une
temperature d'environ870 C, et a le maintenir a cette temperature
pendant16 heures
9. Traitement thermique selon une quelconque des Revendications 7 ou
8, caracterise en ce qu'il comporte unephase intermediaire de
traitement thermique au ccursde laquelle ledit alliage est chauffe a
une temperaturecomprise entre 1080 et 1120 C pendant une heure environ
10. Piece moulee monocristalline caracterise en ce quelleest faite
d'un alliage selon une quelconque des Reven-dications 1, 2, 3 ou 4
? ?
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