DE68921530T2 - Cast, stem-shaped, hollow workpiece made of nickel-based alloy and the alloy and heat treatment for its production. - Google Patents
Cast, stem-shaped, hollow workpiece made of nickel-based alloy and the alloy and heat treatment for its production.Info
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf gegossene, gerichtet erstarrte, aus säulenformigen Kristallen bestehende Werkstücke aus Nickelbasislegierung und mehr im besonderen auf ein solches Werkstück mit hervorragender Oberflächenstabilität bei erhöhter Temperatur, wie durch die Oxidationsbeständigkeit gezeigt, insbesondere bei dünnwandigen hohlen Werkstücken, und sie bezieht sich auf die Legierung und eine Wärmebehandlung zum Herstellen eines solchen Werkstückes.This invention relates to cast, directionally solidified, columnar crystal nickel-base alloy workpieces, and more particularly to such a workpiece having excellent surface stability at elevated temperature as demonstrated by oxidation resistance, particularly in thin-walled hollow workpieces, and to the alloy and a heat treatment for producing such a workpiece.
Ein signifikanter Anteil der veröffentlichten und bekannten Gießtechnologie bezüglich bei hoher Temperatur eingesetzter Werkstücke, z. B. Turbinenschaufeln für Gasturbinen, hat sich auf die Verbesserung gewisser Eigenschaften durch Beseitigung einiger oder aller Korngrenzen im Gefüge des fertigen Werkstückes konzentriert. Im allgemeinen wurden solche Gefüge durch Feingieß-Techniken des gerichteten Verfestigens eines geschmolzenen Metalles erzeugt, um die erstarrenden Kristalle oder Körner langgestreckt zu machen. Läßt man während der Erstarrung nur ein Korn in dem Werkstück wachsen, indem man z. B. andere unterdrückt oder einen Impfkristall benutzt, dann resultiert ein Werkstück aus einem einzigen Kristall und im wesentlichen ohne Korngrenzen. Läßt man jedoch eine Vielzahl von Körnern an einer Fläche einer Gießform erstarren und sie im allgemeinen in einer einzigen Richtung wachsen, in der Wärme aus dem geschmolzenen Metall in einer Gießform entzogen wird, dann existieren in dem erstarrten Gußkörper mehrere langgestreckte oder stengelförmige Kristalle. Ein solches Gefüge wird in Verbindung mit einem gegossenen Werkstück hier manchmal als "DS-Multikorn" bezeichnet. Die Richtung der Verlängerung wird als Längsrichtung bezeichnet und die Richtung allgemein senkrecht zur Längsrichtung wird als Querrichtung bezeichnet.A significant portion of the published and known casting technology relating to high temperature workpieces, e.g. turbine blades for gas turbines, has focused on improving certain properties by eliminating some or all of the grain boundaries in the microstructure of the finished workpiece. Generally, such microstructures have been produced by investment casting techniques of directional solidification of a molten metal to make the solidifying crystals or grains elongated. If only one grain is allowed to grow in the workpiece during solidification, e.g. by suppressing others or using a seed crystal, then a workpiece results from a single crystal and essentially without grain boundaries. However, if a plurality of grains are allowed to solidify on a surface of a mold and they are allowed to grow generally in a single direction in which heat is extracted from the molten metal in a mold, then several elongated or columnar crystals exist in the solidified casting. A Such a structure is sometimes referred to herein as "DS multigrain" in connection with a cast workpiece. The direction of extension is referred to as the longitudinal direction and the direction generally perpendicular to the longitudinal direction is referred to as the transverse direction.
Da die Korngrenzen in einem solchen Werkstück im wesentlichen Längs-Korngrenzen sind, ist es wichtig in einem gegossenen Werkstück, daß die mechanischen Längseigenschaften, wie Spannungsabruch-Lebensdauer und Duktilität, sehr gut sind und dies zusammen mit guten mechanischen Eigenschaften in Querrichtung und guter Oberflächenstabilität der Legierung. Mit diesem Eigenschafts-Ausgleich im Werkstück muß die Legierung des Werkstückes gießbar und in komplexen Gestalten gerichtet und allgemein mit komplexen inneren Hohlräumen und relativ dünnen Wandungen und dies ohne Rißbildung verfestigt sein. Sogenannte "dünnwandige" hohle Gußkörper haben schwierige Qualitätsprobleme für Hersteller gegossener Werkstücke gezeigt, die das bekannte Ausschmelzverfahren des Feingusses für mit verbesserten Eigenschaften vorgesehene Legierungen benutzt haben: obwohl die Legierungseigenschaften gut sind und innerhalb erwünschter Grenzen liegen, rissen im allgemeinen Gußkörper mit dünnen Wandungen, z. B. einer Wandung von weniger als 0,889 mm (0,035 inch) Dicke während der gerichteten Erstarrung unter Bildung einei Vielzahl stengelförmiger Körner.Since the grain boundaries in such a workpiece are essentially longitudinal grain boundaries, it is important in a cast workpiece that the longitudinal mechanical properties, such as stress-break life and ductility, are very good along with good transverse mechanical properties and good surface stability of the alloy. With this balance of properties in the workpiece, the alloy of the workpiece must be castable and directional in complex shapes and generally with complex internal cavities and relatively thin walls and this must be strengthened without cracking. So-called "thin-walled" hollow castings have presented difficult quality problems for cast workpiece manufacturers who have used the well-known investment casting process for alloys intended to have improved properties: although the alloy properties are good and within desired limits, in general castings with thin walls, e.g. B. a wall of less than 0.889 mm (0.035 inch) thickness during directional solidification to form a multitude of columnar grains.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Superlegierung auf Nickelbasis, bestehend aus, in Gew.-%, 0,12 % Kohlenstoff, 1,5 % Hafnium, 12 % Cobalt, 6,35 % Tantal, 6,8 % Chrom, 1,5 % Molybdän, 4,9 % Wolfram, 6,15 % Aluminium, 2,8 % Rhenium, 0,015 % Brom, wobei Zirkonium, Titan und Vanadium im wesentlichen abwesend und der Rest Nickel und übliche Verunreinigungen sind.In one aspect, the present invention provides a nickel-based superalloy consisting of, in weight percent, 0.12% carbon, 1.5% hafnium, 12% cobalt, 6.35% tantalum, 6.8% chromium, 1.5% molybdenum, 4.9% tungsten, 6.15% aluminum, 2.8% rhenium, 0.015% bromine, with zirconium, titanium and vanadium being substantially absent and the balance being nickel and conventional impurities.
Aus der obigen Legierung können Werkstücke hergestellt werden, und diese sind durch eine hervorragende Oberflächenstabilität bei erhöhter Temperatur für ein gerichtet erstarrtes Werkstück gekennzeichnet, die sich aus einer Legierungsspezifikation in einer Form aus einer Wärmebehandlung und einer verbesserten Kombination und einem verbesserten Ausgleich aus Spannungsabruch-Eigenschaften in Längs- und Querrichtung ergibt. In einer Ausführungsform hat das Werkstück bzw. der Gegenstand mindestens einen inneren Hohlraum und weist eine integral gegossene Wand auf, die im wesentlichen frei von einem Hauptriß ist, wobei die Wand eine Dicke von weniger als etwa 0,889 mm (0,035 inch) aufweist.Workpieces can be made from the above alloy and are characterized by excellent surface stability at elevated temperature for a directionally solidified workpiece resulting from an alloy specification in a form of heat treatment and an improved combination and balance of longitudinal and transverse stress relief properties. In one embodiment, the workpiece or article has at least one internal cavity and has an integrally cast wall that is substantially free of a major crack, the wall having a thickness of less than about 0.889 mm (0.035 inch).
Hinsichtlich der Legierung der vorliegenden Erfindung ergibt eine besondere Kombination der elementaren Zugabe von C, Hf, Co und Ta und die beabsichtigte Beschränkung der Elemente V, Zr und Ti eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit bei erhöhter Temperatur, eine gute Gießbarkeit und eine Beständigkeit gegenüber Korngrenzen- und Ermüdungsrissen in einer Legierung auf Nickelbasis, die auch Cr, Mo, W, Al, Re und B enthält.With respect to the alloy of the present invention, a particular combination of the elemental addition of C, Hf, Co and Ta and the deliberate limitation of the elements V, Zr and Ti provides excellent oxidation resistance at elevated temperature, good castability and resistance to grain boundary and fatigue cracking in a nickel-based alloy also containing Cr, Mo, W, Al, Re and B.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit einer solchen Legierung verbunden ist, ist eine Wärmebehandlung bei dem Verfahren zum Herstellen des Gegenstandes. Eine solche Wärmebehandlung umfaßt eine Kombination von mindestens drei progressiven Heizstufen, einschließlich einer Lösungsglühstufe, einer vorläufigen ersten Alterungsstufe und einer zweiten Alterungsstufe, um die Spannungsbruch- bzw. Zeitstandeigenschaften des Gegenstandes zu verbessern.Another aspect of the present invention associated with such an alloy is a heat treatment in the process of making the article. Such heat treatment comprises a combination of at least three progressive heating stages, including a solution heat treatment stage, a preliminary first age stage and a second age stage to improve the stress rupture properties of the article.
Die vorliegende Erfindung schafft somit auch ein Verfahren zum Wärmebehandeln eines Gußteiles aus einer Nickellegierung, hergestellt aus einer Legierung, bestehend aus, in Gew.-%, 0,1-0,15 C, 0,3-2 Hf, 11-14 Co, 5-9 Ta, weniger als 0,05 Zr, nicht mehr als 1 V, nicht mehr als 1 Ti, 5-10 Cr, 0,5-3 Mo, 4-7 W, 5-7 Al, 1,5-4 Re, 0,005-0,03 B, bis zu 1,5 Nb, bis zu 0,5 Y, der Rest sind Nickel und übliche Verunreinigungen, umfassend die Stufen:The present invention thus also provides a method for heat treating a nickel alloy casting made from an alloy consisting of, in wt.%, 0.1-0.15 C, 0.3-2 Hf, 11-14 Co, 5-9 Ta, less than 0.05 Zr, not more than 1 V, not more than 1 Ti, 5-10 Cr, 0.5-3 Mo, 4-7 W, 5-7 Al, 1.5-4 Re, 0.005-0.03 B, up to 1.5 Nb, up to 0.5 Y, the remainder being nickel and usual impurities, comprising the steps:
(a) Erhitzen bei einer Lösungstemperatur in einer nicht oxidierenden Atmosphäre für eine Zeit, die zur Lösung von mindestens 90 % des Gamma-Gamma'-Eutektikums und grober sekundärer Gamma' genügt, und wobei nicht mehr als etwa 4% beginnendes Schmelzen auftritt und dann Abkühlen in der Atmosphäre auf eine Temperatur im Bereich von 1107-1135ºC (2025º-2075ºF):(a) Heating at a solution temperature in a non-oxidizing atmosphere for a time sufficient to dissolve at least 90% of the gamma-gamma' eutectic and coarse secondary gamma' and not more than about 4% incipient melting and then cooling in the atmosphere to a temperature in the range of 1107-1135ºC (2025º-2075ºF):
(b) Erhitzen auf eine erste Alterungstemperatur im Bereich von 1107-1135ºC (2025º-2075ºF) in einer nicht oxidierenden Atmosphäre für 1-10 Stunden und dann Abkühlen in der Atmosphäre auf eine Temperatur im Bereich von 1066 bis 1093ºC (1950ºC-2000ºF) und(b) heating to a first aging temperature in the range of 1107-1135ºC (2025º-2075ºF) in a non-oxidizing atmosphere for 1-10 hours and then cooling in the atmosphere to a temperature in the range of 1066 to 1093ºC (1950ºC-2000ºF) and
(c) Erhitzen auf eine zweite Alterungstemperatur, die geringer als die erste Alterungstemperatur ist und im Bereich von 1066-1093ºC (1950º-2000ºF) liegt, für 4-12 Stunden.(c) Heating to a second aging temperature less than the first aging temperature and in the range of 1066-1093ºC (1950º-2000ºF) for 4-12 hours.
Vorzugsweise liegt die Lösungs- bzw. Lösungsglühtemperatur im Bereich von 1246-1293ºC (2275-2360ºF, und die Erhitzungszeit beträgt mindestens etwa 30 Minuten.Preferably, the solution heat treatment temperature is in the range of 1246-1293ºC (2275-2360ºF) and the heating time is at least about 30 minutes.
Die Zeichnung ist ein graphischer Vergleich der Oxidationsbeständigkeit der Legierung der vorliegenden Erfindung mit anderen Legierungen.The drawing is a graphical comparison of the oxidation resistance of the alloy of the present invention with other alloys.
Die Nickelbasis-Legierung der vorliegenden Erfindung ist besonders durch den relativ hohen C-Gehalt in Kombination mit einer relativ großen Menge von Hf und Zugaben von Co und Ta gekennzeichnet. Dies, zusammen mit der beabsichtigten Kontrolle und Beschränkung der Elemente V, Zr und Ti gestattete der Gesamtlegierung für ein DS-Gefüge eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit sowie die gute DS-Gießbarkeit und Beständigkeit gegen Korngrenzen- und Ermüdungsrisse bis zu dem Punkt, bei dem dünne Wandungen von weniger als 0,889 mm (0,035 inch) mit langgestreckten Körnern im wesentlichen rißfrei unter gerichteter Erstarrung (DS) gegossen werden können. Andere Elemente in der Legierung, die zu ihren einzigartigen mechanischen Eigenschaften und ihrer Oberflächenstabilität in einer Nickelgrundlage beitragen, sind Cr, Mo, W, Al, Re und B. Der resultierende Gegenstand mit einer ungewöhnlichen, einzigartigen Kombination mechanischer Eigenschaften und der Oberflächenstabilität ist besonders brauchbar zum Herstellen hohler, luftgekühlter, bei hoher Temperatur eingesetzter Komponenten, wie Schaufeln (Lauf- und Leitschaufeln) derart, wie sie in der strengen Umgebung des Turbinenabschnittes von Gasturbinentriebwerken benutzt werden. In rotierenden Turbinenschaufeln, die hoher Spannung sowie Oxidation und Hitzekorrosion bei hoher Temperatur ausgesetzt sind, ist der rißfreie Zustand dünner Wandungen im Zusammenhang mit inneren Kühldurchgängen wesentlich für einen sicheren, effizienten Triebwerksbetrieb.The nickel base alloy of the present invention is particularly characterized by the relatively high C content in combination with a relatively large amount of Hf and additions of Co and Ta. This, together with the intended control and limitation of the elements V, Zr and Ti, allowed the overall alloy to have excellent oxidation resistance for a DS microstructure as well as good DS castability and resistance to grain boundary and fatigue cracking to the point where thin walls of less than 0.889 mm (0.035 inch) with elongated grains can be cast essentially crack-free under directional solidification (DS). Other elements in the alloy that contribute to its unique mechanical properties and surface stability in a nickel base are Cr, Mo, W, Al, Re and B. The resulting article, with an unusual, unique combination of mechanical properties and surface stability, is particularly useful for making hollow, air-cooled, high temperature components such as blades (rotor and vane) such as those used in the severe environment of the turbine section of gas turbine engines. In rotating turbine blades subject to high stress and high temperature oxidation and heat corrosion, the crack-free condition of thin walls associated with internal cooling passages is essential for safe, efficient engine operation.
Ein Maß für die Gießbarkeit und Rißbeständigkeit von gerichtet verfestigten, stengelförmige Körner aufweisenden Nickelbasis-Superlegierungen bei hoher Temperatur ist der Gießbarkeitstest, und die Beurteilungsskala ist in der US-PS 4,169,742 von Wukusick et al, veröffentlicht am 2. Oktober 1979, beginnend in Spalte 2, Zeile 41 und bis zu Spalte 3, berichtet. Diese Beurteilung wird hier in Tabelle I wiederholt. Tabelle I Gießbarkeits-Beurteilung A - keine Risse B - untergeordneter Riß an der Spitze von weniger als 1,27 cm (1/2") Länge oder in der Ausgangszone C - ein Hauptriß von mehr als 1,27 cm 1/2") Länge D - zwei oder drei Risse E - mehrere Risse, mehr als drei und weniger als acht F - viele Risse - meistens an KorngrenzenOne measure of the castability and crack resistance of directionally strengthened columnar grain nickel-base superalloys at high temperature is the castability test, and the rating scale is reported in U.S. Patent 4,169,742 to Wukusick et al., issued October 2, 1979, beginning at column 2, line 41 and going up to column 3. This rating is repeated here in Table I. Table I Castability Rating A - no cracks B - minor crack at the tip less than 1/2" (1.27 cm) long or in the initial zone C - one major crack more than 1/2" (1.27 cm) long D - two or three cracks E - multiple cracks, more than three and less than eight F - many cracks - mostly at grain boundaries
Eine Auswahl von Nickelbasis-Superlegierungen, die manchmal für den Einsatz in Komponenten von Gasturbinen eingesetzt oder dafür vorgesehen sind, ist in der folgenden Tabelle II zusammen mit einer Form der besonderen Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgeführt. Die als Rene' N5 bezeichnete Legierung, die zur Herstellung einkristalliner Legierungsgegenstände vorgesehen ist, ist in der US-A-5,100,484 und der GB-A-2 235697 beschrieben; die als Rene' 150 angegebene Legierung, die für den Einsatz als ein DS-Gegenstand mit stengelförmigen Körnern vorgesehen ist, ist in der US-PS 4,169,742 beschrieben. In Tabelle II sind auch die Gießbarkeits-Bewertungen solcher Legierungen aufgeführt.A selection of nickel-base superalloys sometimes used or intended for use in gas turbine components is listed in Table II below, along with one form of the particular alloy according to the present invention. The alloy designated Rene' N5, intended for use as a single crystal alloy article, is described in US-A-5,100,484 and GB-A-2 235697; the alloy designated Rene' 150, intended for use as a columnar grain DS article, is described in US-PS 4,169,742. Also listed in Table II are the castability ratings of such alloys.
Eine Auswertung von variierendem Hf, Co und B in der in Tabelle II als Rene' N5 bezeichneten Legierung wurde ausgeführt, um die Gießbarkeit zu verbessern. Die Ergebnisse einer solchen Auswertung sind in Tabelle III gezeigt. Tabelle II Nominelle Legierungs-Zusammensetzungen (Gew.-%, Rest Ni und übliche Verunreinigungen) Legierung Gießbarkeits-Bewertg. Rene' N4+ Rene' N5 Rene' 150 Rene' 80H kein Überzug Ma 754(b) Erfindung (a) N.A. - nicht anwendbar - Einkristall (b) Knetlegierung Tabelle III DS-Gießbarkeitstests von Rene' N5-Variationen (auf der Grundlage der Zusammensetzung der Rene' N5- Legierung, Tabelle II) Zur Grundlegierung hinzugegebene Elemente (Nominelle Gew.-%) Gießbarkeits-Beurteilung Test hinzugegeben gesamtAn evaluation of varying Hf, Co and B in the alloy designated Rene' N5 in Table II was carried out to improve castability. The results of such an evaluation are shown in Table III. Table II Nominal alloy compositions (wt.%, balance Ni and usual impurities) Alloy Castability Rating Rene' N4+ Rene' N5 Rene' 150 Rene' 80H no coating Ma 754(b) Invention (a) NA - not applicable - single crystal (b) wrought alloy Table III DS Castability Tests of Rene' N5 Variations (Based on Rene' N5 Alloy Composition, Table II) Elements Added to Base Alloy (Nominal Wt.%) Castability Rating Test Added Total
Die Daten der Tabelle III zeigen in erster Linie den Nutzen und die kritische Bedeutung des Einschlusses von Co in einer Menge von mehr als 7,5 Gew.-% (z. B. etwa 10 Gew.-%) bis zu etwa 12 Gew.-%, in Kombination mit Hf im Bereich von etwa 0,3 bis 1,6 Gew.-%. Selbst bei einer solchen verbesserten Gießbarkeit weist jedoch die Legierungs- Modifikation der Rene' N5-Legierung aufgrund der Verdünnung der härtenden Elemente durch die Zugabe von mehr Co zur Rene' NS-Legierungs-Grundzusammensetzung der obigen Tabelle II bei einem C-Gehalt von etwa 0,05 Gew.-% eine verringerte Spannungsbruch-Festigkeit in Längsrichtung auf. Mit den nominellen zusätzlichen 3 % Co zur Rene' NS-Legierungszusammensetzung (um insgesamt 10,5 % Co zu ergeben) und mit nominell 1 % Hf betrug die Spannungsbruch-Lebensdauer in Längsrichtung etwa 65 % der der Rene' N5-Legierung; mit nomineller Co-Zugabe von 4,5 % (um insgesamt 12 % Co zu ergeben) und bei 0,5 % Hf betrug die Spannungsbruch-Lebensdauer 30 % der der Rene' NS-Legierung. Dies ist ein Zeichen eines kritischen Ausgleichs von Elementen, der bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bei einer Legierungs-Zusammensetzung benutzt wird, die C im Berich von 0,1 bis 0,15 Gew.-% zusammen mit Co im Bereich von 11-14 Gew.-% und 0,3 bis 2 Gew.-% Hf aufweist.The data in Table III primarily demonstrate the benefit and criticality of incorporating Co in an amount of greater than 7.5 wt% (e.g., about 10 wt%) up to about 12 wt%, in combination with Hf in the range of about 0.3 to 1.6 wt%. However, even with such improved castability, the Rene' N5 alloy modification exhibits reduced longitudinal stress rupture strength due to the dilution of the hardening elements by the addition of more Co to the Rene' NS alloy base composition of Table II above at a C content of about 0.05 wt%. With the nominal additional 3% Co to the Rene' NS alloy composition (to give a total of 10.5% Co) and with nominal 1% Hf, the longitudinal stress rupture life was about 65% of that of the Rene' N5 alloy; with nominal Co addition of 4.5% (to give a total of 12% Co) and at 0.5% Hf, the stress rupture life was 30% of that of the Rene' NS alloy. This is an indication of a critical balance of elements used in the process of the present invention with an alloy composition having C in the range of 0.1 to 0.15 wt.% together with Co in the range of 11-14 wt.% and 0.3 to 2 wt.% Hf.
Hinsichtlich des Ausgleichs zwischen Gießbarkeit und Korngrenzen- und Ermüdungs-Rissen wurde erkannt, daß zuwenig Co zu einem Verlust der Gießbarkeit und Korngrenzen-Verfestigung führt, während oberhalb etwa 14 Gew.-% Co die Wirkung gewisser, die Legierung festigender Elemente verdünnt wird. Ist das Element Hf zu wenig vorhanden, wie unterhalb etwa 0,3 Gew.-%, dann erhöht dies die Neigung zu Korngrenzen-Rissen im DS-Gußkörper und beim Gebrauch; ist der Hf-Gehalt zu hoch, wie oberhalb 2 Gew.-%, dann kann Hf zu Problemen hinsichtlich der Reaktionsfähigkeit des Gußkörpers und einem beginnenden Schmelzen während der Wärmebehandlung führen. Zuviel Ta und Al können die Gießbarkeit durch zu große Festigkeit beeinflußen und ein Korngrenzen-Reißen verursachen. Es kann auch topologisch dicht gepackte (TCP) Phasen bilden. Der Ta-Gehalt wird daher vorzugsweise im Bereich von 6-7 Gew.-% und der Al-Gehalt vorzugsweise im Bereich von 5,5-6,5 Gew.-% bei der Ausführung dieser Erfindung gehalten. Wie im Stand der Technik bekannt, können geringe Menge Nb Ta ersetzen.Regarding the balance between castability and grain boundary and fatigue cracking, it has been recognized that too little Co leads to a loss of castability and grain boundary strengthening, while above about 14 wt% Co the effect of certain alloy strengthening elements is diluted. If the element Hf is too low, such as below about 0.3 wt%, then this increases the tendency for grain boundary cracking in the DS casting and in service; if the Hf content is too high, such as above 2 wt%, then Hf can lead to problems with the reactivity of the casting and incipient melting during heat treatment. Too much Ta and Al can affect castability by too much strength and cause grain boundary cracking. It can also form topologically close packed (TCP) phases. The Ta content is therefore preferably kept in the range of 6-7 wt% and the Al content is preferably kept in the range of 5.5-6.5 wt% in the practice of this invention. As is known in the art, small amounts of Nb can replace Ta.
Bei der Auswertung einiger der Legierungen der Tabelle II wurde erkannt, daß Vanadium die Oberflächenstabilität, d. h. die Hitzekorrosions- und Oxidations-Beständigkeit, beeinträchtigen kann; Zr kann die Rißbildung erhöhen und Ti kann die Oxidationsbeständigkeit ernsthaft verringern. Diese Elemente wurden daher auf die Bereiche, in Gew.-%, von weniger als 1 V, 0,05 Zr und 1,5 Ti, vorzugsweise weniger als 0,1 V, 0,03 Zr und 0,02 Ti kontrolliert und beschränkt. Während Yttrium bei der Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit hilfreich ist, kann es eine Schwächung der Korngrenzen verursachen; es wird daher auf weniger als 0,1 % in den Legierungen der Erfindung beschränkt. Cr wird in erster Linie wegen seines Beitrages zur Oxidations- und Hitzekorrosions-Beständigkeit eingesetzt; Mo, W und Re werden in erster Linie zur Matrixverfestigung und B zur Verbesserung der Korngrenzen-Festigkeit eingesetzt.In evaluating some of the alloys of Table II, it was recognized that vanadium can impair surface stability, i.e., heat corrosion and oxidation resistance; Zr can increase cracking; and Ti can seriously reduce oxidation resistance. These elements were therefore controlled and limited to the ranges, in wt.%, of less than 1 V, 0.05 Zr, and 1.5 Ti, preferably less than 0.1 V, 0.03 Zr, and 0.02 Ti. While yttrium is helpful in improving oxidation resistance, it can cause grain boundary weakening; it is therefore limited to less than 0.1% in the alloys of the invention. Cr is used primarily for its contribution to oxidation and Heat corrosion resistance; Mo, W and Re are used primarily for matrix strengthening and B for improving grain boundary strength.
Obwohl die Gießbarkeit solcher Legierungen, wie Rene' 150 sehr gut war und innerhalb des akzeptablen Bereiches für Gußkörper mit dünnen Wandungen, waren ihre Oberflächenstabilitäten für gewisse Anwendungen bei hoher Temperatur unter strengen Umgebungsbedingungen nicht akzeptabel. Ein Vergleich der Oberflächenstabilität von Rene' 150-Legierung und der Legierung der vorliegenden Erfindung bei erhöhter Temperatur hat gezeigt, daß während des Aussetzens gegenüber Luft von Mach 1 während 100 Stunden die Rene' 150-Legierung bei 1135ºC (2075ºF) 1,27 bis 1,65 mm (50-65 mils) Metall pro Probenseite verlor, während die Legierung der vorliegenden Erfindung in der in Tabelle II gezeigten Form bei einer höheren Temperatur von 1177ºC (2150ºF) und einer längeren Zeit der Aussetzung von 150 Stunden nur 0,038 mm (1,5 mils) pro Probenseite verlor, d. h. weniger als etwa 0,127 mm (5 mils) pro Seite gemäß dieser Erfindung. In einem anderen Test für einen zusätzlichen Vergleich verlor Rene' 150-Legierung bei 1135ºC (2075ºF) in einer Luftströmung von Mach 1 1,016 mm (40 mils) pro Probenseite nach 82 Stunden.Although the castability of alloys such as Rene' 150 was very good and within the acceptable range for thin-walled castings, their surface stabilities were unacceptable for certain high temperature applications under severe environmental conditions. A comparison of the surface stability of Rene' 150 alloy and the alloy of the present invention at elevated temperature has shown that during exposure to air at Mach 1 for 100 hours, the Rene' 150 alloy at 1135°C (2075°F) lost 1.27 to 1.65 mm (50-65 mils) of metal per sample side, while the alloy of the present invention in the form shown in Table II at a higher temperature of 1177°C (2150°F) and a longer exposure time of 150 hours lost only 0.038 mm (1.5 mils) per sample side, i.e., less than about 0.127 mm (5 mils) per side according to this invention. In another test for additional comparison, Rene' 150 alloy lost 1.016 mm (40 mils) per sample side after 82 hours at 1135ºC (2075ºF) in Mach 1 air flow.
Eine Nickelbasis-Legierung, die eine hervorragende Oxidationsbestandigkeit bei erhöhter Temperatur aufweist, ist Ma 754-Legierung, die in Tabelle II angegeben ist. Eine solche Legierung ist eher eine Knet- als eine Gußlegierung, doch wurde sie für einen weiteren Vergleich mit der Oxidationsbeständigkeit der vorliegenden Erfindung aufgenommen. Nach einem Aussetzen einer Probe von Ma 754 gegenüber einer Luftströmung von Mach 1 und bei 1177ºC (2150ºF) trat nach 140 Stunden ein Verlust von 0,254 mm (10 mils) pro Probenseite auf. Die hervorragende Oxidationsbeständigkeit der vorliegenden Erfindung bei erhöhter Temperatur bestätigten Tests, die an Proben aus einer 1361 kg (3000 pound) umfassenden Schmelze der Legierung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden. Nach 170 Stunden des Aussetzen bei 1177ºC (2150ºF) gegenüber einer Luftströmung von Mach 1 zeigte eine Probe einen Metallverlust von nur 0,041 mm (1,6 mils) pro Seite; nach 176 Stunden bei diesen Bedingungen wurde ein Verlust von nur 0,051 mm (2 mils) Metall pro Seite beobachtet.A nickel base alloy that exhibits excellent oxidation resistance at elevated temperature is Ma 754 alloy, shown in Table II. Such an alloy is a wrought rather than a cast alloy, but was included for further comparison with the oxidation resistance of the present invention. After exposing a sample of Ma 754 to Mach 1 air flow at 1177°C (2150°F), a loss of 0.254 mm (10 mils) per sample side occurred after 140 hours. The excellent oxidation resistance of the present invention at elevated temperature was confirmed by tests made on samples from a 1361 kg (3000 pound) melt of the alloy of the present invention. After 170 hours of exposure to 1177ºC (2150ºF) to Mach 1 air flow, a sample showed a metal loss of only 0.041 mm (1.6 mils) per side; after 176 hours at these conditions, a loss of only 0.051 mm (2 mils) of metal per side was observed.
Eine andere Form eines Vergleiches dieser hervorragenden Oberflächenstabilität der vorliegenden Erfindung bei erhöhter Temperatur mit anderen Legierungen, wie durch die Oxidationsbeständigkeit gezeigt, findet sich in der graphischen Darstellung der Zeichnung. Dieser Vergleich zeigt einen Oberflächenverlust einer Probe in Abhängigkeit von der Anzahl der Stunden des Aussetzens gegenüber einem Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von Mach 1 bei 1177ºC (2150ºF). Die Proben für den Mach 1- Oxidationstest, auf die hier Bezug genommen ist, hatten einen Durchmesser von 5,84 mm (0,23") und eine Länge von 88,9 mm (3,5"). Es wurden 24 Proben auf einer runden Metallplatte montiert und in einem Ofen getestet, der durch Flugzeugdüsen-Kraftstoff erhitzt war. Die Testproben wurden alle 24 Stunden untersucht. Wie ersichtlich, ergibt die vorliegende Erfindung einen gegossenen Gegenstand mit einer bemerkenswerten Oberflächenstabilität.Another form of comparison of this excellent surface stability of the present invention at elevated temperature with other alloys as demonstrated by oxidation resistance is found in the graph of the drawing. This comparison shows surface loss of a sample as a function of the number of hours of exposure to an air stream at a speed of Mach 1 at 1177°C (2150°F). The samples for the Mach 1 oxidation test referred to here were 5.84 mm (0.23") in diameter and 88.9 mm (3.5") long. Twenty-four samples were mounted on a round metal plate and tested in a furnace heated by aircraft jet fuel. The test samples were examined every 24 hours. As can be seen, The present invention provides a cast article with remarkable surface stability.
Wie oben ausgeführt, ist ein wichtiges Charakteristikum der vorliegenden Erfindung die verbesserte Spannungsbruchfestigkeit in Längsrichtung und ein verbesserter Ausgleich zwischen den Spannungsbruch-Eigenschaften in Längs- und Querrichtung zusammen mit der oben erläuterten hervorragenden Oberflächenstabilität. Sie zeigt bei einem DS-Gegenstand mit stengelförmigen Körnern die gute Spannungsbruch- Festigkeit der Rene' 150-Legierung und die hervorragende Oxidationsbeständigkeit des einkristallinen Gegenstandes aus der Rene' N5-Zusammensetzung der Tabelle II oben. Die folgende Tabelle IV vergleicht gewisse Spannungsbruch-Eigenschaften: Tabelle IV Spannungsbruch-Daten in Längsrichtung (nicht überzogene Stäbe mit einem Durchmesser von 0,160) Temperatur Spannung Legierung/Bruchlebens dauer (Std.) Erfindung Rene'(a) Einkristall, durch Diffusion mit Aluminid-überzogenAs stated above, an important characteristic of the present invention is the improved longitudinal stress rupture strength and an improved balance between longitudinal and transverse stress rupture properties along with the excellent surface stability discussed above. It demonstrates the good stress rupture strength of the Rene' 150 alloy in a columnar grain DS article and the excellent oxidation resistance of the single crystal article of the Rene' N5 composition of Table II above. The following Table IV compares certain stress rupture properties: Table IV Longitudinal Stress Fracture Data (0.160 diameter uncoated bars) Temperature Stress Alloy/Fracture Life (hrs) Invention Rene'(a) Single crystal, diffusion coated with aluminide
Für die Legierung der vorliegenden Erfindung lag die Spannungsbruch-Festigkeit bei 982ºC (1800ºF) und 221 MPA (3200 psi)(32k5i) in Querrichtung nominell im Bereich von etwa 80-120 Stunden, wie in der folgenden Tabelle V gezeigt.For the alloy of the present invention, the stress rupture strength at 982ºC (1800ºF) and 221 MPA (3200 psi)(32k5i) in the transverse direction was nominally in the range of about 80-120 hours as shown in Table V below.
Während der Auswertung der vorliegenden Erfindung wurden mehrere Wärmebehandlungen untersucht. In einer Reihe von Wärmebehandlungs-Tests wurde die Legierung der vorliegenden Erfindung, die nominell in der Tabelle II angegeben ist, unter gerichtetem Erstarren zu 0,635 cm (1/4") dicken x 5,08 cm (2") breiten x 10,16 cm (4") langen Platten mit stengelförmigen Körnern gegossen, aus denen nach der Wärmebehandlung der Platten maschinell standardgemäße Spannungsbruch-Proben hergestellt wurden. In früheren Auswertungen, z. B. mit Gegenständen aus Rene' 150-Legierung mit stengelförmigen Körnern war nur ein teilweises Lösungsglühen erforderlich, um erwünschte Eigenschaften zu entwickeln, und ein vollständiges Lösungsglühen (90-95 %) verringerten die Spannungsbruch-Eigenschaften in Querrichtung ernstlich. Es wurde jedoch festgestellt, daß die vorliegende Erfindung eine im wesentlichen vollständige Lösungsglühbehandlung erfordert (mindestens 90 % Lösen des Gamma-Gamma'-Eutektikums und grober sekundärer Gamma' ohne mehr als etwa 4 % beginnendes Schmelzen), um erwünschte Eigenschaften zu entwickeln. Zusätzlich zu dem anfänglichen im wesentlichen vollständigen Lösungsglühen schließt eine bevorzugte Form der Wärmebehandlung der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche progressive Kombination von Alterungsstufen ein: Ein primäres erstes Altern zur Verbesserung der Duktilität und der Spannungsbruch-Eigenschaften in Querrichtung sowie zwei zusätzliche Alterungsbehandlungen bei Temperaturen, die nacheinander geringer als die der primären Alterung sind, um die Gamma'-Ausscheidung weiter zu optimieren.During the evaluation of the present invention, several heat treatments were investigated. In a series of heat treating tests, the alloy of the present invention, nominally shown in Table II, was cast under directional solidification into 0.635 cm (1/4") thick x 5.08 cm (2") wide x 10.16 cm (4") long columnar grain plates from which standard stress rupture specimens were machined after heat treating the plates. In previous evaluations, e.g., with Rene' 150 alloy columnar grain articles, only partial solution treatment was required to develop desired properties and complete solution treatment (90-95%) severely reduced the transverse stress rupture properties. However, it was found that the present invention requires substantially complete solution treatment (at least 90% solution of the gamma-gamma' eutectic and coarse secondary gamma' without more than about 4% incipient melting) to develop desired properties. In addition to the initial essentially complete solution heat treatment, a preferred form of heat treatment includes the present invention introduces an additional progressive combination of aging steps: a primary first aging to improve ductility and transverse stress rupture properties and two additional aging treatments at temperatures successively lower than those of the primary aging to further optimize gamma' precipitation.
Eine Aufzeichnung einer Reihe ausgewerteter Wärmebehandlungen ist zusammen mit der resultierenden Spannungsbruch-Festigkeit in der folgenden Tabelle V gezeigt. Die als A, B, C und D bezeichneten Wärmebehandlungen fassen die Erhitzungsstufen zusammen, erstens mit einer Lösungsglühtemperatur im Bereich 1260- 1279ºC (2300-2335ºF) für zwei Stunden. Darauffolgt eine progressive Kombination und Reihe von Alterungsstufen, die in einer weit benutzten und auf dem Gebiet der Metallurgie verstandenen Weise identifiziert ist. Die Lösungsglüh- und Alterungsstufen wurden in einer nicht oxidierenden Atmosphäre: Vakuum, Argon oder Helium, ausgeführt. Ein Kühlen unter 649ºC (1200 F), das zwischen zwei Alterungsstufen ausgeführt wurde, muß in einer solchen Atmosphäre nicht ausgeführt werden. Von den ausgewerteten Wärmebehandlungen führte die Wärmebehandlung D, die eine relativ langsame Abkühlung von der Temperatur der ersten Alterung bis zur Temperatur, bei der die zweite Alterung ausgeführt werden sollte, einschloß, zur besten Kombination von Eigenschaften. Tabelle V Bruchtests von 0.535 cm (1/4") dicken Platten aus erfindungsgemäßer Legierung in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung A-D (rasche Abkühlungen, sofern nichts anderes angegeben) Richtung* Temperatur Spannung Lebensdauer Dehnung Querschnittsverminderung Tabelle V (Fortsetzung) *L - längs, T - querA record of a series of heat treatments evaluated, along with the resulting stress rupture strength, is shown in Table V below. The heat treatments designated A, B, C and D summarize the heating stages, first with a solution heat treatment temperature in the range 1260-1279ºC (2300-2335ºF) for two hours. This is followed by a progressive combination and series of aging stages identified in a manner widely used and understood in the metallurgical arts. The solution heat treatment and aging stages were carried out in a non-oxidizing atmosphere: vacuum, argon or helium. Cooling below 649ºC (1200 F) carried out between two aging stages need not be carried out in such an atmosphere. Of the heat treatments evaluated, heat treatment D, which involved a relatively slow cooling from the temperature of the first age to the temperature at which the second age was to be carried out, resulted in the best combination of properties. Table V Fracture Tests of 0.535 cm (1/4") Thick Plates of Alloy of the Invention as a Function of Heat Treatment AD (Rapid Cools Unless Otherwise Specified) Direction* Temperature Stress Life Elongation Area Reduction Table V (continued) *L - lengthwise, T - crosswise
Bei der Wärmebehandlung der vorliegenden Erfindung wird eine Stufe des im wesentlichen vollständigen Lösungsglühens benutzt. Dies steht im Gegensatz zu dem teilweisen Lösungsglühen, das üblicherweise bei solchen DS-Gegenständen benutzt wird, die aus Legierungen aus der Tabelle II, wie Rene' 150, hergestellt sind, bei denen gewisse Eigenschaften durch eine vollständige Lösungsglühbehandlung nachteilig beeinflußt werden. In dieser Erfindung ist ein Lösungsglühen von mindestens etwa 90 % des Gamma-Gamma'-Eutektikums und grober sekundärer Gamma' bei weniger als etwa 4 % beginnendem Schmelzen wichtig, weil die Spannungsbruch-Lebensdauer bzw. Zeitstandfestigkeit durch erhöhtes Lösungsglühen des Gamma'-Eutektikums und grober sekundärer Gamma' verbessert wird. Die folgende Tabelle VI vergleicht das Ausmaß des Lösungsglühens und der Spannungsbruch-Lebensdauer bei der Legierung der vorliegenden Erfindung. Tabelle VI Auswirkung des Lösungsglühens auf die Zeitstandfestigkeit % nicht lösungsgeglüht Zeitstandfestigkeit bei 982ºC(1800ºF)The heat treatment of the present invention utilizes a substantially complete solution heat treatment step. This is in contrast to the partial solution heat treatment commonly used in DS articles made from alloys of Table II such as Rene' 150, where certain properties are adversely affected by complete solution heat treatment. In this invention, solution heat treatment of at least about 90% of the gamma-gamma' eutectic and coarse secondary gamma' at less than about 4% incipient melting is important because stress rupture life is improved by increased solution heat treatment of the gamma' eutectic and coarse secondary gamma'. Table VI below compares the extent of solution heat treatment and stress rupture life for the alloy of the present invention. Table VI Effect of Solution Treatment on Creep Strength % Non-Solution Treated Creep Strength at 982ºC(1800ºF)
Nach dem Lösungsglühen ist es bevorzugt, daß das Abkühlen, z. B. auf eine Temperatur im Bereich von 1107-1135ºC (2025-2075ºF) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 56ºC (100ºF)/min erfolgt. Wie in der US-A-5,100,982 beschrieben, haben raschere Abkühlgeschwindigkeiten eine nützliche Wirkung auf Eigenschaften, wie Spannungsbruch-Festigkeit bzw. Zeitstandfestigkeit.After solution treatment, it is preferred that cooling, e.g. to a temperature in the range of 1107-1135ºC (2025-2075ºF), be carried out at a rate of at least 56ºC (100ºF)/min. As described in US-A-5,100,982, faster cooling rates have a beneficial effect on properties such as stress rupture strength and creep rupture strength.
Die Wärmehandlung der vorliegenden Erfindung ist weiter gekennzeichnet durch eine progressive Kombination von Alterungsstufen nach dem Lösungsglühen. Die erste oder primäre Alterung wird in einem Temperaturbereich von 1107-1135ºC (2025- 2075ºF) in einer nicht oxidierenden Atmosphäre für, z. B., etwa 1-10 Stunden ausgeführt, um Duktilität und Zeitstandfestigkeit des Gegenstandes zu verbessern. Nach dem ersten Lösungsglühen ist es bevorzugt, daß das Abkühlen, z. B. auf den Bereich von 1066-1093ºC (1950-2000ºF), mit einer Geschwindigkeit von etwa 42ºC (75ºF)/h vor einem weiteren Abkühlen ausgeführt wird. Eine zweite Alterungsstufe bei einer Temperatur unterhalb der der ersten Alterung, z. B. im Bereich von 1066-1093ºF (1950-2000ºF) für etwa 6-12 Stunden, allgemein etwa 4-8 Stunden, ermöglicht das Wachstum der Gamma' zur Verbesserung der Duktilität. Wie aus den Daten der Tabelle V ersichtlich, resultiert diese einzigartige progressive Kombination von Erhitzungsstufen in einem Gefüge verbesserter mechanischer Eigenschaften und gestattet die Wärmebehandlung von Gußkörpern mit dünnen Wandungen ohne nachteilige Auswirkungen auf diese Wandungen.The heat treatment of the present invention is further characterized by a progressive combination of aging stages after solution treatment. The first or primary age is carried out in a temperature range of 1107-1135°C (2025-2075°F) in a non-oxidizing atmosphere for, e.g., about 1-10 hours to improve ductility and creep rupture strength of the article. After the first solution treatment, it is preferred that cooling, e.g., to the range of 1066-1093°C (1950-2000°F), be carried out at a rate of about 42°C (75°F)/hr prior to further cooling. A second age stage at a temperature below that of the first age, e.g., about 1-10 hours, is carried out. B. in the range of 1066-1093ºF (1950-2000ºF) for about 6-12 hours, generally about 4-8 hours, allows the gamma' to grow to improve ductility. As can be seen from the data in Table V, this unique progressive combination of heating stages results in a structure with improved mechanical properties and allows the heat treatment of Cast bodies with thin walls without adverse effects on these walls.
Nach den obigen Alterungsstufen ist im allgemeinen eine Endalterungstufe nützlich, z. B. im Bereich von 885-913ºC (1625-1675ºF) für etwa 2-10 Stunden, typischerweise etwa 4-8 Stunden.Following the above ageing steps, a final ageing step is generally useful, e.g. in the range of 885-913ºC (1625-1675ºF) for about 2-10 hours, typically about 4-8 hours.
Die Wärmebehandlung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit dem mittels DS gegossenen Gegenstand unter Einsatz der Legierung dieser Erfindung maximiert die Zeitstandfestigkeit in Längsrichtung, während eine akzeptable Querfestigkeit und Duktilität beibehalten werden. Dies ist teilweise dem stärkeren Lösungsglühen der Gamma' bei einer relativ höheren Temperatur zuzuschreiben. Die Einführung einer primären oder ersten Alterung im Bereich von 1107-1135ºC (2025-2075ºF), gefolgt von einem relativ langsamen Abkühlen (z. B. etwa eine Stunde) auf eine Temperatur im Bereich von 1066-1093ºC (1950-2000ºF) vor einem weiteren Abkühlen führte zu einer weiteren Verbesserung der Längs-Zeitstandfestigkeit, gekoppelt mit verbesserten Quer-Zeitstandeigenschaften.The heat treatment of the present invention in conjunction with the DS cast article employing the alloy of this invention maximizes longitudinal creep rupture strength while maintaining acceptable transverse strength and ductility. This is due in part to the greater solution heat treatment of the gamma' at a relatively higher temperature. The introduction of a primary or first age in the range of 1107-1135ºC (2025-2075ºF) followed by a relatively slow cooling (e.g., about one hour) to a temperature in the range of 1066-1093ºC (1950-2000ºF) prior to further cooling resulted in a further improvement in longitudinal creep rupture strength coupled with improved transverse creep properties.
Die Kombination der Legierungsauswahl, der Ausführung des Gießens und der Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet die Schaffung eines verbesserten DS-Gegenstandes mit stengelförmigen Körnern einschließlich einer dünnen Wandung von etwa 0,889 mm (0,035 inch) im wesentlichen frei von Rissen. In der Form einer Schaufel für eine Gasturbine, die eine radiale Mittellinie aufweist, ist die Korngrenzen- und primäre dendritische Orientierung etwa geradlinig und parallel. Zusätzlich ist es bei einem solchen Gegenstand bevorzugt, und aufgrund dieser Erfindung möglich, daß jedes aus dem Flügel austretende Korn einer solchen Schaufel die Vorderkante oder rückwärtige Kante des Flügels in einem Winkel von nicht mehr als 150 mit der Kante schneidet, und daß alle anderen Korngrenzen und primären Dendriten innerhalb von 15º der radialen Mittellinie liegen.The combination of alloy selection, casting design and heat treatment according to the present invention allows the creation of an improved DS article having columnar grains including a thin wall of about 0.889 mm (0.035 inch) that is substantially free of cracks. In the form of a gas turbine blade having a radial centerline, the grain boundary and primary dendritic orientation is approximately straight and parallel. In addition, in such an article it is preferred, and possible by this invention, that each grain emerging from the blade of such a blade intersect the leading edge or trailing edge of the blade at an angle of no more than 15° with the edge, and that all other grain boundaries and primary dendrites lie within 15° of the radial centerline.
Als ein Ergebnis der oben beschriebenen Auswertungen wurde erkannt, daß die Wärmebehandlung der vorliegenden Erfindung bei einem besonderen Bereich von Legierungen benutzt werden kann. Auch ein spezifischer Legierungsbereich ist besonders einzigartig in Kombination mit der Wärmebehandlung. Die folgende Tabelle VII identifiziert einen solchen brauchbaren und spezifischen Legierungsbereich. Tabelle VII Legierungszusammensetzungen Gew.-%, Rest Ni und übliche Verunreinigungen Bereiche Elemente weit bevorzugt spezifischAs a result of the evaluations described above, it has been recognized that the heat treatment of the present invention can be used on a particular range of alloys. Also, a specific alloy range is particularly unique in combination with the heat treatment. Table VII below identifies one such useful and specific alloy range. Table VII Alloy compositions Wt.%, balance Ni and common impurities Ranges Elements widely preferred specific
Diese Erfindung wurde in Verbindung mit spezifischen Beispielen und Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann auf metallurgischem Gebiet wird jedoch verstehen, daß die Erfindung innerhalb des Umfanges der beigefügten Ansprüche zu einer Vielfalt anderer Formen und Ausführungsformen in der Lage ist.This invention has been described in connection with specific examples and embodiments. However, those skilled in the metallurgical art will understand that the invention is capable of a variety of other forms and embodiments within the scope of the appended claims.
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