Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности. Сплав и изделие, выполненное из него, содержат следующее соотношение компонентов, мас.%: цинк 4,4-9,0, магний 0,5-3,5, медь 0,01-1,2, железо до 0,35, кремний до 0,25, никель до 0,1 и/или кобальт до 0,1, хром до 0,35, ванадий до 0,15, титан до 0,15, бор до 0,03, кальций до 0,05, по крайней мере один элемент из группы: марганец до 0,8, цирконий до 0,25, скандий до 0,25, гафний до 0,25, алюминий - остальное, при этом соотношение Mg/Cu больше или равно 1,8. Повышают пластичность и свариваемость сплавов на основе алюминия, а также прочность и пластичность сварного соединения, что увеличивает ресурс и надежность работы изделий, расширяет их сортамент.2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности сплавам на основе алюминия, и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности.

Известен конструкционный сплав на основе алюминия, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Цинк7-11
Магний2,5-4,0
Медь1,0-2,6
Цирконий0,1-0,3
Марганец0,2-1,2
Титан0,02-0,3
Бериллий0,05-0,3
Кобальт0,05-0,3
Ниобий0,005-0,2
По крайней мере один элемент,
выбранныйиз группы: хром,
бор, ванадий, вольфрам, кадмий,
железо, кремний 0,0001-0,3 каждого
Алюминийостальное

(Авторское свидетельство СССР №530919, С22С 21/18, опубл. 05.10.76).

Сплав обладает высокой прочностью, но недостаточной пластичностью, связанной с большим содержанием дисперсионно-твердеющих фаз. Кроме того, при изготовлении изделий из упомянутого выше сплава сваркой формируется большое количество трещин в зоне сварного шва, что значительно снижает прочность сварных соединений.

Наиболее близким к предложенному изобретению является сплав на основе алюминия, используемый в качестве конструкционного материала, по патенту РФ №2215807, опубликованному 10.11.2003 (кл. С22С 21/10), мас.%:

Цинк5,0-9,0
Магний0,3-3,0
Медь0,3-1,3
Цирконий0,05-0,3
Железо0,005-0,3
Кремний0,01-0,2
По крайней мере один элемент из группы:
Никель0,01-0,2
Кобальт0,01-0,2

При этом соотношение одного элемента из группы никель, кобальт к цирконию составляет не более 1, а сумма по крайней мере одного элемента из группы никель и кобальт с железом составляет не более 0,4.

Недостатком известного сплава является плохая свариваемость и низкие значения прочности и пластичности сварных соединений, являющихся следствием образования трещин при сварке в околошовной зоне.

Задачей изобретения является создание конструкционного сплава на основе алюминия, обладающего свойствами, позволяющими получать качественные сварные изделия.

Техническим результатом изобретения является повышение пластичности сплавов на основе алюминия и повышение их свариваемости за счет снижения трещинообразования в процессе сварки и повышения прочности и пластичности сварного соединения, что увеличивает ресурс и надежность работы изделий, расширяет их сортамент.

Технический результат достигается тем, что сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, железо, кремний, никель и/или кобальт, дополнительно содержит хром, ванадий, титан, бор, кальций и, по крайней мере один элемент из группы: марганец, цирконий, скандий, гафний, при следующем соотношении компонентов:

Цинк4,4-9,0
Магний0,5-3,5
Медь0,01-1,2
Железодо 0,35
Кремнийдо 0,25
Никельдо 0,1
и/или кобальтдо 0,1
Хромдо 0,35
Ванадийдо 0,15
Титандо 0,15
Бордо 0,03
Кальцийдо 0,05
По крайней мере один элемент из группы:
Марганецдо 0,8
Цирконийдо 0,25
Скандийдо 0,25
Гафнийдо 0,25

При этом соотношение Mg/Cu больше или равно 1,8

Задача также решается изделием, выполненным из вышеприведенного сплава.

В предлагаемом сплаве за счет выбора химического состава повышается пластичность металла в твердо-жидком состоянии, что уменьшает образование трещин при сварке, а образование сложных интерметаллидов, содержащих Cr, V, Ti, В, Са, способствует повышению пластичности и прочности сварных соединений, содержание этих элементов выше указанных пределов приводит к огрублению интерметаллических фаз и снижает пластичность сварного соединения. Добавка по крайней мере одного из элементов Mn, Zr, Sc, Hf затрудняет процесс укрупнения зеренной структуры при технологических нагревах сварных соединений и способствует стабильности механических свойств в эксплуатации изделий.

Все это повышает ресурс работы изделий, способствует повышению пластичности и прочности сварных соединений, расширяет сортамент изготавливаемых изделий из предлагаемого сплава.

Примеры.

Для сравнительного анализа были изготовлены листы толщиной 6 мм из сплава, принятого за прототип, и сплава предлагаемого химического состава.

Химический состав представлен в таблице 1. Оценивали склонность к горячим трещинам, определяли коэффициент трещинообразования по пробе «рыбий скелет», а также механические свойства сварных соединений как при сварке электронным лучом (ЭЛС), так и при автоматической аргоно-дуговой сварке (ААрДЭС). Сварку проводили после закалки и искусственного старения. Данные представлены в таблице 2.

Как видно, изобретение позволяет уменьшить трещинообразование при сварке в 6-8 раз, повысить прочность сварного соединения на 30-50%, а пластичность в 1,5-2 раза.

1. Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, железо, кремний, никель и/или кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром, ванадий, титан, бор, кальций и по крайней мере один элемент из группы: марганец, цирконий, скандий, гафний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк4,4-9,0
Магний0,5-3,5
Медь0,01-1,2
Железодо 0,35
Кремнийдо 0,25
Никельдо 0,1
и/или кобальтдо 0,1
Хромдо 0,35
Ванадийдо 0,15
Титандо 0,15
Бордо 0,03
Кальцийдо 0,05

по крайней мере один элемент из группы:

Марганецдо 0,8
Цирконийдо 0,25
Скандийдо 0,25
Гафнийдо 0,25
Алюминийостальное,

при этом соотношение Mg/Cu больше или равно 1,8.

2. Изделие из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к ферросплавному производству. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам деформируемых сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в авиастроении, автомобильной промышленности.
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к составам литейных сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в авиастроении. .

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, а именно к изготовлению продуктов с большим и малым поперечным сечением. .
Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к сплавам системы алюминий-цинк-магний-медь, используемых в качестве конструкционных материалов для изготовления деталей газовых центрифуг, используемых в атомной энергетике, а также в качестве конструкционных материалов в электротехнике, авиа- и ракетостроении.

Изобретение относится к сплавам типа Al-Zn-Mg, а именно к сплавам, предназначенным для сварных конструкций, таких как конструкции, используемые в области морского строительства, при изготовлении кузовов автомобилей, промышленных транспортных средств и неподвижных или подвижных резервуаров.

Изобретение относится к производству изделий из высокоустойчивого к повреждениям алюминиевого катаного сплава. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам деформируемых сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в автомобилестроении.
Изобретение относится к металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, которые могут быть использованы в авиастроении и автомобильной промышленности.
Изобретение относится к металлургии, в частности к составам деформируемых сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в авиастроении и автомобильной промышленности.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в машиностроении
Изобретение относится к металлургии легких сплавов на основе алюминия для изготовления деформируемых полуфабрикатов, используемых в качестве конструкционного материала в летательных аппаратах
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе алюминия, а именно к металлургии свариваемых сплавов системы алюминий-цинк-магний, и может найти применение при изготовлении брони для защиты механизированных броненесущих и бронекорпусных объектов от воздействия средств поражения - осколков гранат, минного подрыва, пуль, снарядов и др

Изобретение относится к толстостенной плите из алюминиевого сплава с высокой прочностью и малой чувствительностью к быстрому охлаждению, а также к способу изготовления таких толстостенных плит и может быть использовано в автомобилестроении
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам деформируемых сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в автомобилестроении
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в автомобильной промышленности
Изобретение относится к области металлургии легких сплавов, в частности сплавов на основе алюминия для изготовления кованых, прессованных и катаных полуфабрикатов, используемых в качестве конструкционного материала в изделиях авиастроения

Изобретение относится к деформируемому алюминиевому сплаву типа Al-Zn-Mg-Cu (или к алюминиевым сплавам серий 7000 или 7ххх, как их обозначает Алюминиевая Ассоциация)
Наверх