Сплав на основе магния и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению высокопрочных сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления корпусов приборов, кронштейнов, барабанов колес и других деталей, применяемых в авиационной технике. Предложен сплав на основе магния следующего химического состава, мас.%: цинк 8,0-8,5; цирконий 0,7-0,9; кадмий 0,1-0,2; серебро 2,5-3,0; бор 0,10-0,15; магний - остальное. Изобретение направлено на повышение предела прочности и текучести, а также технологичности сплава и его литейных свойств, что позволяет получать отливки высокой сложности. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления корпусов приборов, кронштейнов, барабанов колес и других деталей, применяемых в авиационной технике.

Известен сплав марки МЛ8 на основе магния следующего химического состава, мас. %:

Цинк	5,5-6,6
Цирконий	0,7-1,1
Кадмий	0,2-0,8
Примеси	≤0,2
Магний	остальное

(ГОСТ 2856-79 Сплавы магниевые литейные. Технические требования).

Механические свойства сплава после термической обработки: предел прочности 264 МПа, предел текучести 166,5 МПа, удлинение 4%. Изделиями из этого сплава являются, например, колеса самолетов и их составные детали.

Недостатками сплава и изделий, выполненных из него, являются низкие механические свойства, склонность к горячеломкости, склонность к появлению трещин в отливках в процессе литья и ограниченная номенклатура производства изделий.

Известен сплав фирмы Magnesium Elektron, Ltd. следующего химического состава, мас.%:

Цинк	до 1,3
Цирконий	0,2-0,7
Неодим	2,0-4,5
РЗМ (с атомным номером 62-71)	0,2-0,7
Магний	остальное

(Заявка № WO 2005035811).

Механические свойства этого сплава после термической обработки составляют: предел прочности 270-300 МПа, удлинение 4-7%.

Недостатками сплава являются низкие механические свойства, высокая стоимость сплава за счет большого содержания неодима и других редкоземельных металлов.

Недостатками изделий из этого сплава является повышенная трудоемкость при производстве.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав марки МЛ18 следующего химического состава, мас.%:

Цинк	7,0-8,0
Цирконий	0,7-1,1
Кадмий	0,4-1,0
Серебро	1,0-1,6
Магний	остальное

(Справочник «Магниевые сплавы», том 1. М.: «Металлургия», 1978, стр.70).

Недостатком сплава-прототипа является недостаточно высокий предел текучести, недостаточно высокие литейные свойства, а также сравнительно большое содержание токсичного кадмия.

Недостатками изделий из сплава-прототипа является склонность к образованию горячих трещин, невозможность получения отливок высокой сложности, повышенная токсичность в процессе их производства и загрязнение токсичными веществами окружающей среды.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава на основе магния и изделия, получаемого из него, с высокими механическими и литейными свойствами, пониженной токсичностью при его плавке и механической обработке.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, включающий цинк, цирконий, кадмий, серебро, который дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк	8,0-8,5
Цирконий	0,7-0,9
Кадмий	0,1-0,2
Серебро	2,5-3,0
Бор	0,1-0,15
Магний	остальное

Авторами установлено, что дополнительное содержание бора при заявленных соотношениях других компонентов в сплаве на основе магния обеспечивает повышение механических и литейных свойств и понижение токсичности в процессе плавки сплава и эксплуатации деталей из него.

Пример осуществления.

В тигельную печь загружали магний, после его расплавления в расплав вводили компоненты сплава. Цирконий вводили в жидкий сплав из лигатуры магний-цирконий, бор из борного ангидрида. Затем выполнялись технологические операции, необходимые в процессе приготовления сплава. Готовый жидкий сплав разливали в литейные песчаные формы или в кокиль. Исследования проводились на трех составах предлагаемого сплава и на одном составе сплава-прототипа, указанных в табл.1.

Таблица 1 Химический состав магниевых сплавов
Состав сплава	Химический состав, мас.%
Zn	Zr	Cd	Ag	В	Mg
1	8.0	0.7	0.1	2.5	0.1	ост
2	8.2	0.8	0.15	2.8	0.12	ост
3	8.5	0.9	0.2	3.0	0.15	ост
прототип	7.5	0.85	0.70	1.4	-	ост

В табл.2 представлены механические свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа.

Таблица 2 Механические свойства сплавов
Состав сплава	Вид термической обработки	Предел прочности, МПа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение, %
20°С	150°С
1	Т6	342,0	290,0	190,0	4,5
2	Т6	345,0	297,0	200,0	4,2
3	Т6	347,0	310,0	195,0	4,0
Прототип	Т6	335,0	245,0	160,0	5,0

Как видно из табл.2, предлагаемый сплав в сравнении со сплавом-прототипом обладает более высокими механическими свойствами: предел прочности повышается на 10%, предел текучести при температуре 20°С и 150°С - на 20%.

Кроме того, как показали исследования, у предлагаемого сплава меньшая склонность к образованию горячих трещин при литье, горячеломкость по ширине кольца у предлагаемого сплава 25 мм, а у сплава-прототипа - 30 мм.

Таким образом, применение предлагаемого сплава в нагруженных изделиях авиационного назначения способствует повышению их надежности и ресурса при эксплуатации, а также позволит получать изделия высокой сложности.

1. Сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, кадмий, серебро, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк	8,0-8,5
Цирконий	0,7-0,9
Кадмий	0,1-0,2
Серебро	2,5-3,0
Бор	0,10-0,15
Магний	Остальное

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