Сплав на основе магния и изделие, выполненное из него

 

Изобретение относится к металлургии, авиационной технике, а именно к получению высокочистых коррозионно-стойких сплавов на основе магния. Технической задачей изобретения является повышение коррозионной стойкости и чистоты сплава, а также изготовление из него изделий при сохранении стабильно хороших механических свойств. Предложен сплав на основе магния, включающий Al, Zn, Mn и примеси, который дополнительно содержит Cd, Ca, Zr, Ti и пониженное количество примесей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Al 7,3-8,7, Zn 0,4-1,0, Mn 0,18-0,7, Cd 0,2-0,4, Са 0,04-0,2, Ti 0,004-0,007, Zr 0,003-0,004; примеси, не более Fe 0,004, Si 0,03, Ni 0,001, Cu 0,02, Mg - остальное и изделие, изготовленное из него. Техническим результатом данного изобретения является получение сплава с улучшенными механическими свойствами, повышенной коррозионной стойкостью и чистотой по примесям, а также изготовление из него изделий при сохранении стабильно хороших механических свойств. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, авиационной техники, а именно к получению высокочистых коррозионно-стойких сплавов на основе магния.

Известен и широко применяется в промышленности сплав марки МЛ5 [1] на основе магния, включающий, мас.%: Mg - Основа Аl - 7,5 - 9,0 Zn - 0,2 - 0,8 Мn - 0,15 - 0,5 примеси, не более Si - 0,25 Fe - 0,06 Ni - 0,01 Сu - 0,1
Изделиями (деталями) из этого сплава являются, например, корпуса приборов, кронштейны, рамы и т.д.

Недостатками известного сплава являются низкая чистота сплава по примесям и невысокая коррозионная стойкость.

Недостатком изделий из известного сплава являются сравнительно ограниченные сроки их эксплуатации, невысокая коррозионная стойкость и нестабильные механические свойства.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе магния марки МЛ5пч [1] следующего химического состава, мас.%:
Mg - Основа
Аl - 7,5 - 9,0
Zn - 0,2 - 0,8
Mn - 0,15 - 0,5
примеси, не более
Si - 0,08
Fe - 0,007
Ni - 0,001
Сu - 0,04
Изделиями из сплава-прототипа являются, например, корпуса насосов и агрегатов, маслоотстойники, кронштейны и т.д.

Недостатками сплава-прототипа являются нестабильные механические свойства, недостаточно высокая коррозионная стойкость и чистота сплава по примесям.

Недостатками изделий из сплава-прототипа являются недостаточно высокая коррозионная стойкость, нестабильные механические свойства и по современным требованиям недостаточно длительный срок эксплуатации.

Технической задачей изобретения является повышение коррозионной стойкости и чистоты сплава и изделий из него при сохранении стабильно хороших механических свойств.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, включающий Al, Zn, Mn и примеси, который дополнительно содержит Cd, Ca, Zr, Ti и пониженное содержание примесей при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Mg - Основа
Al - 7,3 - 8,7
Zn - 0,4 - 1,0
Mn - 0,18 - 0,7
Cd - 0,2 - 0,4
Ca - 0,04 - 0,2
Ti - 0,004 - 0,007
Zr - 0,003 - 0,004
примеси не более
Fe - 0,004
Si - 0,03
Ni - 0,001
Сu - 0,02
и изделие, изготовленное из него.

Авторами установлено, что дополнительное содержание в сплаве Ti, Zr снижает содержание примесей Fe, Si, Ni, Сu в заявляемых пределах, повышает коррозионную стойкость и чистоту сплава. Эти качественные характеристики сплава повышаются за счет введения в сплав циркония и титана, которые образуют с вредными примесями железа, кремния, никеля в жидком металлическом расплаве твердые интерметаллические соединения, оседающие на дно печи из-за большей их плотности в сравнении с магниевыми сплавами. Высокая коррозионная стойкость предлагаемого сплава, повышенной по примесям чистоты, объясняется увеличением перенапряжения водорода в связи с уменьшением микрокатодов в сплаве. Микрокатодами в сплаве являются присутствующие в нем примеси. Кальций уменьшает микрорыхлоту в изделиях (деталях), а кадмий упрочняет твердый раствор сплава и этим вместе стабилизируют его механические свойства.

Пример осуществления.

В тигельную печь загружают магний, после его расплавления вводят компоненты сплава и проводят необходимые технологические операции в процессе его приготовления. Марганец вводят в расплав из лигатуры алюминий - марганец, цирконий из лигатуры магний - цирконий, а титан из лигатуры алюминий - титан, титановой губки или другим способом. Остальные компоненты вводят непосредственно из металлов. Готовый жидкий сплав разливают в литейные песчаные формы, кокиль и пресс-формы для литья под давлением.

Химический состав предлагаемого сплава и сплава прототипа представлен в таблице 1.

Механические свойства сплава исследовались на образцах, термообработанных по режиму Т4. Коррозионная стойкость определялась на нетермообработанных образцах посредством погружения их 3% раствор NaCl на 48 часов. Показателем коррозионной стойкости является количество выделившегося водорода с единицы поверхности образца. Коррозионная стойкость также определялась по потере массы образцов. Следует отметить, что чем больше водородный показатель коррозионной стойкости, тем ниже коррозионная стойкость сплава.

Сравнительные свойства сплавов приводятся в таблице 2.

Анализ таблицы 2 показывает, что коррозионная стойкость предлагаемого сплава превосходит в 4-5 раз коррозионную стойкость сплава-прототипа, а его чистота по примесям в 2-6 раз. Механические свойства предлагаемого сплава по сравнению со сплавом-прототипом выше:
по пределу прочности на 5%;
по пределу текучести на 30%;
по относительному удлинению на 28%.

Предлагаемый сплав не токсичен, его производство не требует дополнительного оборудования.

Изделия из предлагаемого сплава имеют более высокую надежность и длительный ресурс.

Литература
1. ГОСТ 2856-79 "Сплавы магниевые литейные". Технические требования.

Формула изобретения

1. Сплав на основе магния, включающий алюминий, цинк, марганец, титан и цирконий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кадмий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Al - 7,3-8,7
Zn - 0,4-1,0
Mn - 0,18-0,7
Cd - 0,2-0,4
Са - 0,04-0,2
Ti - 0,004-0,007
Zr - 0,003-0,004
Примеси, не более
Fe - 0,004
Si - 0,03
Ni - 0,001
Cu - 0,02
Mg - Остальное
2. Изделие, отличающееся тем, что оно изготовлено из сплава, выполненного по п.1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2