Сплав на основе алюминия

 

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, предназначенным для применения в качестве конструкционного материала Сущность изобретения сплав содержит, мас% цинк 4.0 - 8,0, магний 2.0 - 5,0, цирконий 0,5 - 12, бериллий 0.0005 - 02, окись алюминия 0,01 - 0,5, оксид и/или нитрид циркония 0.01 - 0,1. оксид и/или нитрид тугоплавкого переходного металла 0.01 - 0.1. по крайней мере, один метала выбранный из группы , содержащей титан хром, медь, церий, железо, кобальт, никель 0.1 - 0.5. алюминий - остальное. причем отношение цинка к магнию составляет (1 - 12) - (0.5 - 0.6). а сумма тугоплавких переходных металлов находится в пределах 1.0-2.0 Свойства сплава следующие г 618-653 кг/мм2 ь о- 573-611 кг/мм „ 5 94-113%. сг сварного соединения 436-471 кг/мм 3 табл

(19) ЩД (11) (51) 3

Комитет Российской Федерации тто патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нам.Я а

" БЛИОТЕКА

-.1

К ПАТЕНТУ (21) 5027283/02 (22) 19.02.92 (46) 15.10.93 Бюп. Ма 37 — 38 (71) Всероссийский институт легких сплавов (72) Бондарев Б И.; Мартиросов P.Ã. Шмаков Ю.В.;

Федоров В.М.; Розанова В.С.; Конкевич В.Ю; Федорова П.В.; Желудков А.П (73) Всероссийский институт легких сплавов (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ (57) Изобретение относится к сплавам на основе алюминил, предназначенным для применения в качестве конструкционного материала. Сущность изобретения: сплав содержит, мас.96 цинк 4.0 — 80; магний 20 — 5,0; цирконий 0,5 — 1Я; бериллий

0,0005 — 02; окись алюминия 0,01 — 0,5; оксид и/или нитрид циркония 001 — 0,1; оксид и/или нитрид тугоплавкого переходного металла 0,01 — 0,1. по крайней мере. один металл. выбранный из группы, содержащей титан, хром, медь. церий. железо, кобальт, никель 0.1 — 0.5; алюминий — остальное. причем о ношение цинка к магнию составляет (1—

1Я) — (0,5 — 0.6); а сумма тугоплавких переходных металлов находится в пределах 1,0 — 2,0. Свойства сплава следующие: о =61 8-65.3 кг/мм .г ь о. =573-61.1 кг/мм . о=9.4-11.396; î. сварного г ог ь соединения = 43,6-47.1 кг/мм 3 табл г

2001153

Предлагаемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к разработке состава сплава на основе алюминия и предназначено для применения в качестве конструкционного материала.

Известен сплав на основе алюминия, содержащий следующие компоненты, мэс. 7;;

Цинк 3.0-6,0 Магний 2,0-4,0

Цирконий 0,3-1,2

Бериллий 0,01 — 0,2

Медь 0,05-0,2

Окиминия 0,2 — 1,0 по крайней мере, один металл, выбранный иэ группы, содержащей титан, марганец, Хром 0.05 — 1,0

Ал юминий Остальное.

Однако сплав обладает низкой прочностью при комнатной температуре, В качестве прототипа, наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту выбран сплав, содержащий следующие компоненты, мас. :

Цинк 4,0-8,0

Магний 2,0-5,0

Цирконий 0,5 — 1,2

Титан 0,05-0,3

Бериллий 0,0005-0,2

Окисьалюминия 0,01-0,5

Церий 0,01-0,3 по крайней мере, один металл, выбранный иэ гы, содержащей медь и хром 0,005-0,3 по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей железо, никель 05-0,3 алюминия остал ьное.

Обладая достаточно высокой прочностью при комнатной температуре и свэриваемо тью, сплав резко раэупрочнялся при повышенных температурах 100-150" С, особенно при длительных нагревах 500 — 1000 ч.

4,0 — 8, 2,0 — 5,0

0,5 в 1,2

Предлагается сплав следующего состава; цинк, магний, цирконий, бериллий, окись алюминия и, по крайней мере, один металл. выбранный из группы, содержащей титан, хром, медь, церий, железо, кобальт, никель. дополнительно содержит оксид и/или нитрид циркония и оксид и/или нитрид тугоплавкого переходного металла, при следующем содержании компонентов, мас. :

Цинк

Магний

Цирконий

Бериллий 0.0005 — 0,2

Окись алюминия 0,01 — 0,5

Оксид и/или нитрид циркония 0,01 — 0,1

Оксид и/или нитрид тугоплавкого переходного металла 0,01-0,1 и, по крайней мере один, металл, выбранный из группы, содержащей титан, хром, медь, церий,железо, кобальт, никель

0,1 — 0,5 алюминий — остальное, причем, отношение цинка к магнию составляет (1 — 1,2):(0,5-0,6), а сумма переходных металлов находится в пределах t,0-2,0 .

Отличие предложенного сплава, от известного, заключается в том, что в сплав дополнительно введен оксид и/или нитрид циркония и оксид и/или нитрид тугоплавкого переходного металла, при следующем содержании компонентов,мас. :

Цинк 4,0-8,0

Магний 2.0-5,0

Цирконий 0,5 — 1,2

25 0,0005-0,2

Окисьалюминия 0.01 — 0,5

Оксид и/или нитрид циркония 0.01 — 0,1

Оксид и/или нитрид тугоплавкого переходного металла 0,01 — 0,1 и. по крайней мере, один металл, выбранный из группы, содержащей титан, хром, медь, церий, железо, кобальт, никель

0,1-0,5

Алюминий остальное, 35 причем, отношение цинка к магнию составляет (1-1,2):(0,5-0,6), а сумма переходных металлов находится в пределах

1,0 — 2,0%.

40 Введение в сплав оксидов и/или нитридов тугоплавких металлов обеспечивает получение в структуре очень стабильных, не растворяем ых в матрице интерметаллидных выделений, а литье сплава в виде порошка или гранул обеспечивает дисперсность и равномерность распределения этих интерметаллидных фаз в матрице сплава. Размер таких выделений составляет сотые доли микрометра. Наличие матрицы сплава с равномерно распределенными выделениями оксидов и/или нитридов тугоплавких металлов, которые являются стабильными и практически не коагулируют при нагревах, обеспечивающих тем самым повышенную стабильность свойств при длительных высокотемпературных нагревах.

Пример ы получения сплава, Сплавы, приведенные в табл. 1 отливали в виде гранул диаметром 1-2 мм, Гранулы после сушки засыпали в технологические стаканы и подвергали дегазации в вакууме при темпе° ll ° ° Ф

° ° В ° С °

I ° °

° : ° °

° °

° °

° ° °

Ф, ° ° ° .

° 3 ° ° ° I

° c, - ° ° ° ° с. ° °

° б ° °

° ° °

3 Ф ° ° . t °

° °

° °

° ° 1

° ° ° ФФС.

° ° 1 °

° ° °

° I . °

В.

° ° °

° ° ° °

° ° б ° В Ф

° ° В

° ° ° .

l I ° !1. ° I

° ° ° ° t

° С ° °

I . °

° ° °

С- Ф ° б

° б ° °

° °

° 1

3 . ° ° Ф

° ° °

° ° °

В °

° ° °, °

° ° °

° г

В С 3

° ° ° б

Ф Ф

С ° В

° 3

° 3

° I

° !1 ° °, °

° ° ° ° °

° ° ° °

Фгс

° I

° ° °! °

Ф °

° ° с °

Ф °

° ° °

° с ° б °

ll 1

° ° °

° °

° В ° °

° °

3 . °

Ф

Ф I

В ° °

° I с ° с

° Ф

° °

° ° °

° В

ФВ °

Ф Ф

II

llll

° Ф

° Ф б

° °

° В

° Ф1

° °

° °

° °

° °

Ф c ° с

3 I

° °

° ° °

° б ° ° ° б I

Ф ф ° ° ° °

° °

° ° В

° В °

° ° ° °

° °! II °

° 1

1 1! °

t ° ° 3 °

3 ° c

° В

I °

° 3 °

° ° В 3 °

° ° ° II

3 ° Ф

° °

° °! ! ° ! ! ! I

1 I

С ° ° ° ° ° б

° ° 3

° °

° В

° Ф ° Ф °

Ф II. ° Ф . Фб °

° ° . °

2001153

Т л 0 л и тт а 2

Влеканические своиства про4 илеи и

5000! кт и/и осле нагрева гег г кг/мм

7 ста 2 кг/мм (};

Ок кг/лглт

2

4

6

8

11

12

13

14

15 и токио

61,4

62.1

64,8

62.8

62,4

63.1

62.4

62.3

63.1

62.8

62,2

62.4

48.4

47.8

54.8

57.8

58 8

60.8

59,6

59.Э

58.5

57,1

58.5

59. 1

58,7

58,4

58.0

44,2

43,6

50,2

10.8

11.3

10.1

10.4

11.2

10.1

10.1

10.8

10,4

10.2

10.4

10,4

10.6

l t.2

14,1

r rrr кг!мкт

60,6

61.3

63. 7

61.7

62.2

62 8

61.7

61 8

62.6

62.1

62.0

61.8

41,4

40.3

48,7 при 1Э5 С в течение

1000

56.4

58. 7

60.4

58.7

59.1

58.5

56,4

58.1

57.8

58. 1

58. 1

57.6

40,6

39.3

44,6

l 14 тдллмение такте 1

Гlродолпмлние тлгтл l

11.2

114

I 0.5

11,7

11.4

10,4

10.3

11,7

10,8

10,4

10 8

10.9

13,7

12.8

14,6

Продолмение табл 2

2001153

Таблица3

Температура нагрева

М сплава

Механические свойства

Длительность Выдержки, ч

Прочность сварного соединения

o",,"êã/ìì

0s. кгl мм

00,2 кг/мм

Беэ нагрева

43,6

100

Без нагрева

45,4

100

Без нагрева

47,1

100

Беэ нагрева

43,6

150

Без нагрева

150

45,4

47,1

Без нагрева

150

46.6

15 прототип

Без нагрева

150

46.6

15 прототип

Беэ нагрева

150

0,0005 - 0,2

0.01 - 0,5

001-0,1

Бериллий

Окись алюминия

Оксид и/или нитрид циркония

Оксид и/или нитрид тугоплавкого переходного металла 0.01 - 0,1

По крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей титан, хром, медь, церий, железо, кобальт, никель 0.1 - 0,5

Алюминий Остал ьчое причем соотношение цинка и магния составляет 1 - 1,2: 0,5-0,6. а сумма тугоплавких переходных металлов находится в пределах 1,0 - 2,0 мас. .

Составитель Б,Бондарев

Техред M.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор H.Ñåìåíoeà

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3114

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 (1В (13

11Â (M (1В

{Л й

Формула изобретения сплав на основе алюминия, содержащий цинк. магний, цирконий, бериллий, окись алюминия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид и/или нитрид циркония, оксид и/или нитрид тугоплавкого переходного металла и по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей титан, хром, медь, церий, железо, кобальт. никель, при следующем соотношении компонентов, мас. :

Цинк 4,0 - 8,0

Магний 2,0 - 5.0

Цирконий 0,5 - 1.2

61,8

61,8

61.7

62,4

62,4

62.3

65,3

65,3

65,3

61,8

60,4

59,8

62.4

61.7

61.1

65,3

64,8

64,2

63,6

58,4

54,6

63,6

44,2

35,4

58,4

58.4

58.3

59.3

59,2

59,2

61,1

61.2

61,1

58,4

56.8

55,6

59,3

58.7

58,3

61.1

60,8

60,1

59,6

54.3

50.1

59,6

40,1

31,2

10,6

10.7

10.8

11,3

1 1.4

1 1,4

9,4

9,5

9,8

10,6

11,7

11,9

11.3

12,4

12,5

9,4

10,2

11,4

10,8

1 1,7

12.8

10.8

14,8

16.3