Сплав на основе алюминия

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления деформированных полуфабрикатов, используемых в транспортном машиностроении и других областях народного хозяйства. Сплав содержит следующие компоненты, мас. %: цинк 3,6-4,1, магний 0,6-1,1, марганец 0,2-0,5, цирконий 0,05-0,12, хром 0,05-0,15, медь 0,1-0,2, титан 0,01-0,06, молибден 0,01-0,06, алюминий остальное. Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости и технологической пластичности полуфабрикатов при обработке давлением. 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, для изготовления деформированных полуфабрикатов, используемых в транспортном машиностроении и других областях народного хозяйства.

Известен сплав системы алюминий-цинк-магний состава, % масс:

Цинк	3,6-4,1
Магний	0,6-1,1
Марганец	0,2-0,5
Цирконий	0,15-0,22
Церий	0,0001-0,005
Алюминий	остальное

(Депонированная рукопись «Алюминиевый сплав 1935» № ДО 4460 от 19 сентября 1980 г.; опубликована МРС «ТТЭ», серия Т, выпуск 39, 1980 г.).

Недостатком сплава является низкая коррозионная стойкость и, как следствие, небольшой срок службы изделий из этого сплава.

Известен также сплав на основе алюминия состава, % масс:

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), прототип.

Недостатком этого сплава являются низкая технологическая пластичность при обработке давлением (низкие скорости истечения при прессовании, высокие удельные давления) и невысокая коррозионная стойкость.

Предлагается сплав на основе алюминия состава, % масс:

Цинк	3,6-4,1
Магний	0,6-1,1
Марганец	0,2-0,5
Цирконий	0,05-0,12
Хром	0,05-0,15
Медь	0,1-0,2
Титан	0,01-0,06
Молибден	0,01-0,06
Алюминий	остальное.

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит медь, титан и молибден при следующем соотношении компонентов, % масс:

Цинк	3,6-4,1
Магний	0,6-1,1
Марганец	0,2-0,5
Цирконий	0,05-0,12
Хром	0,05-0,15
Медь	0,1-0,2
Титан	0,01-0,06
Молибден	0,01-0,06
Алюминий	остальное.

Технический результат - повышение технологической пластичности при обработке давлением, что удешевляет производство полуфабрикатов и дает возможность получать изделия более сложной формы с одновременным повышением коррозионной стойкости получаемых из предлагаемого сплава изделий и, как следствие, повышение срока их службы.

Состав и соотношение компонентов в предлагаемом сплаве обеспечивает получение однородной структуры вследствие равномерного распределения по объему сплава компактных частиц цинк-магниевой фазы - tiMgZn₂ с растворенной в них медью и дисперсоидов Al₆Mn, Al₃Zr, Al₃Ti, Al₃Мо.

Однородность структуры обуславливает высокую технологическую пластичность слитков в металлургическом производстве и высокое сопротивление коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии.

Пример. Методом непрерывного литья были получены слитки диаметром 134 мм предлагаемого сплава и сплава прототипа. Химический состав сплавов отлитых слитков приведен в таблице 1.

Таблица 1
№ спл п/п	Сплав	Zn	Mg	Mn	Zr	Ti	Cu	Cr	Мо	Al
1	Известный	3,7	1,5	0,35	0,18	-	-	0,15	-	Остальное
2	Предлагаемый	3,9	0,9	0,35	0,09	0,03	0,12	0,11	0,03	Остальное

После гомогенизации слитки прессовали на полосы 8×100 мм при температуре 420-430°С, которые затем закаливали на прессе. Испытания проводили после искусственного старения по режиму 100°С, 20 час + 150°С, 10 час, и после естественного старения в течение 3-х месяцев.

Термически упрочненные полосы исследовали с использованием методов металлографии и определения коррозионных свойств. Технологичность в металлургическом производстве оценивали по скорости истечения при прессовании и по минимально возможной толщине стенки прессуемого профиля. 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 балла от 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
Естествен. старение	Искусствен. старение	Естествен. старение	Искусств. старение
Расслаивающая коррозия, балл	8	4	7	2
Время до разрушения при испытании на коррозию под напряжением при σ=200 МПа, сутки	14	36	>90	>90
Скорость истечения при прессовании, м/мин	˜10	˜18
Минимальная толщина стенки профиля, мм	2,0	1,4

Таким образом, предлагаемый состав сплава позволяет повысить технологическую пластичность в металлургическом производстве и коррозионную стойкость полуфабрикатов. Повышенная коррозионная стойкость удлиняет срок службы полуфабрикатов в зависимости от условий эксплуатации изделия в 1,5-4 раза.

Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, марганец, хром, цирконий, медь, титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк	3,6-4,1
Магний	0,6-1,1
Марганец	0,2-0,5
Цирконий	0,05-0,12
Хром	0,05-0,15
Медь	0,1-0,2
Титан	0,01-0,06
Молибден	0,01-0,06
Алюминий	Остальное