Сплав на основе алюминия

 

СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, содержапщй цинк, магний, медь и кобальт, отличаю щ .и и с я тем, что, с целью повышения прочностных характеристик и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит окись алюминия , азот и по крайней мере один металл , выбранный из группы, содержащей никель и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 7,0-10,0 Цинк 2,3-3,4 Магний 1.2-1,7 Медь 1,0-2,5 Кобальт 0,01-0,50 Окись алюминия 0,0001-0,0100 Азот По крайней мере один металл,, выбранный из группы, содержащей 0,5-1,0 Никель 0,5-1,0 Железо Остальное Алюминий причем отношение содержания гщнка к содержанию магния составляет 2,5-3,5, ;: отношение содержания магния к содер- tep---|СЛ жанию меди 1,5-2,5, а отношение соle-U- . держания кобальта к содержанию желе ,,|W за и никеля, вводимых как отдельноj так и совместно. 1,5-2,5.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

_#_l5

РЕСПУБЛИН (У1) С 22 С 21/10

Р,11 ц 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

APN ГКНТ СССР

1 (21) 3461981/02 (22) 05.07.82 (46) 07.06.92. Бюл. Ó 21 (72) В.И.Елагин, К.С.Походаев, О.Е. Осинцев, В.Г1. Федоров, Б.И. Бондарев„ В.B.Êoíêåâè÷, 10.В.Новаков, А.Б.Бондарев, Т.А.Власова и В.З.Силис (53) 669.715 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

II. 473759, кл. С 22 С 21/00, 1975.

Добаткин В. И., Елагин В.И. Гранулируемые алнииниевые сплавы. М., Металлургияя, 198 1, с. 14 7-148 . (54) (57) СПЛАВ НА ОСНОВЕ AHIOMHHHH, содержащий цинк, магний, медь и кобальт, о т л и ч а ю щ.,и и с я тем, что, с целью повышения прочностных характеристик и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит окись алюминия, азот и по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюми-. ния, предназначенных для применения в качестве конструкционного материала.

Известен сплав на основе алюминия, содержащий, мас.Е:

Цинк 10,0

Магний 3,5

Г1 дь 2,0

Хром 0,6

Цирконий 0,6

Алюминий Остальное

Однако прочностные свойства сплава после стандартного режима термической

„„с Ц „;, 1061495 А1

2 никель и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк 7, 0-10, О

Магний 2,3-3,4

Г1едь 1,2-1, 7

Кобап ьт 1,0-2,5

Окись алюминия 0,01-0, 50

Азот О, 0001-0, 0100

По крайней мере один металл,, выбранный из группы, содержащей

Никель 0,5-1,0

Железо 0,5-1,0 .

Алюминий Остальное причем отношение содержания цинка к содержанию магния составляет 2,5-3,5, отношение содержания магния к содержанию меди 1,5-2,5, а отношение содержания кобальта к содержанию железа и никеля, вводимых как отдельно, так и совместно. 1,5-2,5. обработки — закалка и старение при

1400С, 16 ч: (7 73,4 кгс/мм ., Я

64,6 кгс/мм {для прутков) и G

70,2 кгс/мм2, Gpp 68,7 кгс/мм2 (для, листов), недостаточно высокие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сплав на основе алюминия, содержащий, мас. Х!

Цинк 8, 0

Магний 2,5

Иедь 1,0

Кобальт 1,5

Алюминий Остальное

1061495

7,0- 10,0 .

2, 3-3,4

1,2-1,7

1,0-2,5

0j 01-0, 50

0,0001-0,0! 00

Недостаток известного сплава низкий уровень прочностных свойств:, (, = 67,0 кгс/мм, Gо = 60,3 кгс/мм после закалки с 490 С и старения по режиму: 120 С, 24 ч + 160 С, 2 ч, и коррозионной стойкости.

Цель изобретения — повышение прочностных характеристик и коррозионной стойкости сплава. 10

Для достижения цели сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь и кобальт, дополнительно содержит окись алюминия, азот и по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей никель и железо, нри следующем. соотношении компонентов, мас.7:

Пинк 1(агний 20

Иедь

1;обальт

О к и с ь алюмин ия

Азот

По крайней мере 25 один металл, выб— ранный из группы, содержащей

Никель 0,5-1,0

Железо О, 5-1,0 30

Алюминий Остальное

При этом отношение содержания цинка к содержанию магния равно ?,5-3,5, отношение содержания магния к содержанию меди 1,5-2,5, а отношение со35 держания кобальта к содержанию железа и никеля, вводимых как отдельно, так и совместно, 1,5-2,5.

При таком соотношении компонентов в спла.ве с максимальным и минимальным 40 содержанием компонентов сохраняется постоянный фазовый состав (О(+ Т) и обеспечивается максимальный эффект упрочнения при термической обработке.

Отклонение от указанного соотношения приводит не только к понижению общего уровня механических свойств, но и к повышению чувствительности с сплавов к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Для получения высоких прочностных свойств обязательным является отношение содержания кобальта к содержанию железа и никеля, равное 1,5 — 2,.5.

Это объясняется положительным влиянием на прочностные свойства сплавов алюминиево-кобальтовой фазы Л1 Со .

В предложенном сплаве дополнительное повышение механических свойств достигается за счет легирования фазы

А1 Со другими элементами VIII А группы. Известно, что в алюминиево-кобальтовой фазе А1чСо могут растворяться в значительных количествах железо и никель, замещая атомы кобальта. Возможность растворения атомов железа и никеля в алюминиево-кобальтовой Лазе была использована при разработке состава предложенного сплава.

При выбранном содержании переходных металлов и основных компонентов в структуре сплавов после полной термической обработки содержится от 2 (нижний предел состава) до 5 об.7 (верхний предел состава) интерметал-. лидных фаз. Такое содержание избыточных интериеталлидных фаз способствует дополнительному упрочнению за счет фазового наклепа. Эффективное упрочнение интерметаллидные фазы могут обеспечить только в,том. случае, если они дисперсны и равномерно распределены в объеме матрицы. Для обеспечения высокой дисперсности интерметаллидных фаз кристаллизация сплавов при литье проводится со скоростью охлаждения 10 — 10 1 град/с, что достига- ется при литье сплавов методом гранулирования или распыления.

В получаемой структуре частицы алюминиево-кобальтовой фазы дисперсны, равномерно распределены в объеме алюминиевого твердого раствора. Эта фаза с растворенными в ней атомами железа и никеля .достаточно термически стабильна: не коагулирует и не растворяется в алюминиевом твердом растворе при технологических нагревах, что обеспечивает получение высоких меха-, нических свойств в деформированных полуфабрикатах. .4 f

Для дополнительного упрочнения за счет образования окислов и нитридов алюминия в расплав вводят окись алюминия, а гранулы и порошки продувают при повышенной температуре (300—

470 С) азотом.

По указанной технологии отливают пять сплавов, из которых изготавливают прутки.

Химический состав исследуемых сплавов приведен в табл. 1.

Из сплавов изготавливают образцы, проводят термическую обработку по режиму: закалка с 470ОС 6,1 ч, охлаждение в воде, старение по режиму 140 С, 106 l 495 Таблн ца

Содержание, иас. Х

Сплав Состав

1 цинк магний медь кобальт окись аэот алюмнжел еэ о алюминий ння

2,3 1,2

2,8 1,5

1 .70

2 .85

3 8,5

4 100

1,0 0,01

1,7 0,20

0,5 0 5 Остальное

О,б 0,5 То же

0,0001

0,0010

Предложенный

2 8 1,5

3,4 1,7

1,8 0,20

2,5 0,50

0,8

0,0010

О, 0100

1,0 1 О

Иавестт ный

5 8,0 2,5 1,0 1,5

Таблица 2

Состав

Предел прочности (), кгс/мм

Hp едел текучести

Ggg s кгс/мм

Отно сительное удлинение, 7

Среднее время до разрушения приб =

= 0,75 бо сут

79,2

76,1

76,9

77,4

80,0

5,2

80,7

6,4

82,7

78,8

3 5

7311

70,2

Составитель И.Сидоров

Редактор ТЛ1арганова Техред С.иигунова . Корректор 8,3рдейи

Заказ 2809 Тираж Ф Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîät ул. Гагарина, 101 выдержка 16 ч, и проводят исследование механических свойств и испытание на коррозионное растрескивание под напряжением в среде ЗЖ-ного NaCI npu

6 = 0,75(о,г

В табл. 2 приведены результаты механических испытаний и данные по коррозионному растрескиванию под напряжением предложенного и. известного сплавов.

Приведенные в табл. 2 механические свойства показывают, что предложенный сплав имеет предел прочности на 69 кгс/мм больше и предел текучести на 6-8 кгс/мм больше, чем известный сплав при близких значениях пластичности. Стойкость к коррозионному растрескиванню под напряжением у предло10 женного сплава в 2 — 3 раза выше, чем у известного сплава при аналогичных условиях испытаний.