Сплав на основе алюминия
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия для изготовления деформированных полуфабрикатов, используемых в промышленности и строительстве. Предложенный сплав включает следующие компоненты, мас.%: цинк 4,5-5,6, магний 1,6-2,1, марганец 0,2-0,8, скандий 0,03-0,09, цирконий 0,05-0,12, медь 0,1-0,3, титан 0,01-0,07, молибден 0,01-0,07, церий 0,001-0,01, алюминий остальное, при этом соотношение содержания цинка к магнию составляет 2,6-2,9. Техническим результатом изобретения является создание сплава, обеспечивающего повышение коррозионной стойкости изделий. 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности сплавов на основе алюминия, для изготовления деформированных полуфабрикатов, используемых в промышленности и строительстве.
Известен сплав системы алюминий - цинк - магний состава, мас.%:
| Цинк | 3,4-4,0 |
| Магний | 1,3-1,8 |
| Марганец | 0,2-0,6 |
| Цирконий | 0,15-0,22 |
| Хром | 0,08-0,20 |
| Алюминий | остальное |
(Алюминиевые сплавы. Справочник. Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1984 г., стр.276-282).
Недостатком этого сплава являются низкие прочностные характеристики полуфабрикатов.
Предлагается сплав на основе алюминия состава, мас.%:
| Цинк | 4,5-5,6 |
| Магний | 1,6-2,1 |
| Марганец | 0,2-0,8 |
| Скандий | 0,03-0,09 |
| Цирконий | 0,05-0,12 |
| Медь | 0,1-0,3 |
| Титан | 0,01-0,07 |
| Молибден | 0,01-0,07 |
| Церий | 0,001-0,01 |
| Алюминий | остальное. |
Соотношение между цинком и магнием составляет 2,6-2,9.
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит молибден и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цинк | 4,5-5,6 |
| Магний | 1,6-2,1 |
| Марганец | 0,2-0,8 |
| Скандий | 0,03-0,09 |
| Цирконий | 0,05-0,12 |
| Медь | 0,1-0,3 |
| Титан | 0,01-0,07 |
| Молибден | 0,01-0,07 |
| Церий | 0,001-0,01 |
| Алюминий | остальное, |
при этом соотношение между содержанием цинка и магния составляет 2,6-2,9.
Технический результат - повышение коррозионной стойкости получаемых из предлагаемого сплава изделий и, как следствие, повышение срока их службы.
Состав и соотношение компонентов в предлагаемом сплаве обеспечивает получение однородной зеренной, субзеренной структуры и равномерное распределение по объему сплава упрочняющих частиц цинк-магниевой фазы вследствие высокой плотности и термической стабильности вторичных частиц Al (Sc, Zr, Mo, Ti), образующихся при гомогенизации слитка и горячей обработке давлением. Такая структура характеризуется высокой электрооднородностью, и как следствие, высокой коррозионной стойкостью. Кроме того, повышению коррозионной стойкости способствует плотная окисная пленка, покрывающая поверхность предлагаемого сплава.
Пример. Методом непрерывного литья были получены слитки диаметром 134 мм предлагаемого состава.
Химический состав отлитых слитков приведен в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||||||||
| № спл п/n | Сплав | Zn | Mg | Mn | Sc | Zr | Ti | Cu | Мо | Се | Al |
| 1 | Предлагаемый | 4,5 | 1,6 | 0,2 | 0,03 | 0,05 | 0,01 | 0,1 | 0,01 | 0,001 | Ост |
| 2 | Предлагаемый | 5,0 | 1,8 | 0,5 | 0,06 | 0,09 | 0,04 | 0,2 | 0,03 | 0,005 | Ост |
| 3 | Предлагаемый | 5,6 | 2,1 | 0,8 | 0,09 | 0,12 | 0,07 | 0,3 | 0,07 | 0,01 | Ост |
После гомогенизации слитки прессовали на полосы 8×100 мм, которые затем закаливали с температуры 460°С в воду и искусственно старили по режиму 100°С, 20 час + 150°С, 10 час.
Термически упрочненные полосы исследовали с использованием методов металлографии и определения механических и коррозионных свойств. Технологичность в металлургическом производстве оценивали по скорости истечения при прессовании. Результаты исследования прессованных полос приведены в таблице 2.
Испытания на расслаивающую коррозию проводили по ГОСТ 9.904-82. Оценка стойкости против расслаивающей коррозии проводится по 10-балльной шкале (стойкость снижается по мере возрастания балласт 1 к 10).
Испытания на коррозию под напряжением проводили по ГОСТ 9.901.4-89. База испытаний 90 суток.
| Таблица 2 | |||
| Свойство | Известный сплав | Предлагаемый сплав | |
| №1 | №2 | №3 | |
| Временное сопротивление, МПа | 460 | 480 | 510 |
| Предел текучести, МПа | 400 | 410 | 440 |
| Относительное удлинение,% | 18 | 17 | 16 |
| Расслаивающая коррозия, балл | 2 | 2 | 2 |
| Время до разрушения при испытании на коррозию под напряжением, сутки | >90 | >90 | >90 |
| Скорость истечения при прессовании м/мин | 26 | 22 | 19 |
Таким образом, предлагаемый состав сплава позволяет повысить коррозионную стойкость полуфабрикатов (сопротивление расслаивающей коррозии с 5 до 2 балла и коррозии под напряжением в несколько раз) и, как следствие, увеличить срок их службы полуфабрикатов по крайней мере в два раза.
Сплав на основе алюминия, включающий цинк, магний, марганец, скандий, цирконий, медь, титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цинк | 4,5-5,6 |
| Магний | 1,6-2,1 |
| Марганец | 0,2-0,8 |
| Скандий | 0,03-0,09 |
| Цирконий | 0,05-0,12 |
| Медь | 0,1-0,3 |
| Титан | 0,01-0,07 |
| Молибден | 0,01-0,07 |
| Церий | 0,001-0,01 |
| Алюминий | Остальное |
при этом соотношение содержания цинка к магнию составляет 2,6-2,9.
