Износостойкий сплав на основе алюминия

 

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, предназначенным для изготовления поршней и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение механических свойств, жаропрочности и твердости. Износостойкий сплав на основе алюминия содержит следующее соотношение компонентов, мас. %: кремний 12,5-14,5; медь 2,0-4,5; никель 2-3; магний 0,4-0,9; молибден 0,2-0,7; титан 0,15-0,45; железо 0,1-0,9; Марганец 0,1-0,5; цирконий 0,02-0,15; алюминий остальное. Свойства сплава следующие: σ_в 380-421 МПа, δ 2,5 - 3,4%, жаропрочность 322-340 МПа, 282-310 МПа; 185-190 МПа, 95 МПа, НВ 1580 - 1630. 2 табл.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к сплавам для изготовления поршней и блоков цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Известен сплав, содержащий, мас.%: Кремний 17,0 Медь 4,5 Магний 0,55 Железо <1,3 Цинк <0,1 Марганец <0,1 Алюминий Основа Недостатком сплава являются низкие механические свойства и особенно пластичность (δ≅1%). Наиболее близким к предложенному является сплав (АК12М2М2МгН, АЛ25), содержащий, мас. % : Кремний 11-13 Медь 1,5-3,0 Никель 0,8-1,3 Магний 0,8-1,3 Титан 0,05-0,20 Марганец 0,3-0,6 Железо ≅0,8 Алюминий Основа Однако сплав обладает низкими механическими свойствами σ_в = 190 МПа, δ≅0,5%, твердостью НВ = 900 и пониженной жаропрочностью Цель изобретения - повышение механических свойств, жаропрочности и твердости. Для достижения поставленной цели сплав, содержащий кремний, медь, никель, магний, титан, железо, марганец, дополнительно содержит молибден и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний 12,5-14,5 Медь 2,0-4,5 Никель 2,0-3,0 Магний 0,4-0,9 Молибден 0,2-0,7 Железо 0,1-0,9 Титан 0,15-0,45 Марганец 0,1-0,5 Цирконий 0,02-0,15 Алюминий Остальное Введенный в состав сплава молибден образует вместе с железом фазу, способствующую стабилизации механических свойств при высоких температурах. Введение циркония способствует образованию мелкодисперсных выделений интерметаллических фаз и регулированию величины зерен, а совместное влияние переходных металлов марганца и циркония обеспечивает повышение температуры структурных преобразований и стабильность свойств сплава во времени после термического воздействия в результате увеличения межатомных связей. Увеличение содержания никеля в сплаве способствует повышению твердости и прочности при повышенных температурах, а в сочетании с кремнием - уменьшению коэффициента линейного расширения. Химический состав, механические свойства, жаропрочность и твердость предлагаемого сплава и сплава-прототипа приведены соответственно в табл.1 и 2. Анализ приведенных данных показывает, что наиболее высоким уровнем механических свойств, жаропрочности и твердости обладает предлагаемый сплав. В пределах предлагаемого состава сплав обладает оптимальным комплексом свойств, повышенными механическими свойствами при комнатной температуре ( σ_в = 380-421 МПа, δ = 2,5-3,4%), высокой жаропрочностью ( σ_в100²⁰⁰≥ 185 МПа, σ_в100²⁵⁰≥95 МПа) и, что особенно важно, высокой твердостью (НВ = 1580-1530), свидетельствующей о способности сплава работать на износ. Как видно из табл.1 и 2, оптимальный уровень легирования предложенного сплава, а также введение микролегирующих добавок молибдена и циркония позволит увеличить по сравнению с прототипом механические свойства в 2 раза, жаропрочность на 30% и твердость на 70%. Предлагаемый сплав рекомендуется использовать в литых конструкциях, где необходимы высокие механические свойства и износостойкость, в частности для деталей двигателя внутреннего сгорания.

Формула изобретения

ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, содержащий кремний, медь, никель, магний, титан, железо, марганец, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, жаропрочности и твердости, он дополнительно содержит молибден и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний 12,5 - 14,5 Медь 2,0 - 4,5 Никель 2,0 - 3,0 Магний 0,4 - 0,9
Молибден 0,2 - 0,7
Титан 0,15 - 0,45
Железо 0,1 - 0,9
Марганец 0,1 - 0,5
Цирконий 0,02 - 0,15
Алюминий Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---