Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия
Владельцы патента RU 2384636:
Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (ФГУП "НПО им. С.А. Лавочкина") (RU)
Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым алюминиевым сплавам, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала преимущественно для теплообменников системы терморегулирования космических летательных аппаратов. Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия содержит следующие компоненты, мас.%: магний 0,9-1,4, скандий 0,2-0,4, цирконий 0,05-0,15, титан 0,01-0,05, церий 0,0001-0,005, алюминий остальное. Получается сплав, обладающий повышенной прочностью, что позволяет снизить массу изготавливаемых из него конструкций. 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала преимущественно для теплообменников системы терморегулирования космических летательных аппаратов.
Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия следующего химического состава (мас.%):
| Марганец | 1,0-1,6 |
| Алюминий | Остальное |
(см. Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд./ Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984, с.29).
Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства. Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия следующего химического состава (мас.%):
| Магний | 0,5-1,8 |
| Алюминий | Остальное |
(см. Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд. / Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984, с.44), прототип.
Недостатком известного сплава является низкая прочность, что утяжеляет конструкцию и снижает полетные характеристики летательного аппарата.
Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, который дополнительно содержит скандий, цирконий, титан и церий при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| Магний | 0,9-1,4 |
| Скандий | 0,2-0,4 |
| Цирконий | 0,05-0,15 |
| Титан | 0,01-0,05 |
| Церий | 0,0001-0,005 |
| Алюминий | Остальное. |
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, титан и церий и компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):
| Магний | 0,9-1,4 |
| Скандий | 0,2-0,4 |
| Цирконий | 0,05-0,15 |
| Титан | 0,01-0,05 |
| Церий | 0,0001-0,005 |
| Алюминий | Остальное. |
Технический результат - повышение прочности сплава, что позволит снизить массу и габариты теплообменника и соответственно повысить характеристики весовой отдачи летательного аппарата.
При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве происходит выделение вторичных мелкодисперсных интерметаллидов, содержащих в своем составе алюминий, скандий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, упрочняющих сплав как непосредственно, так и в результате формирования в деформированных полуфабрикатах устойчивой нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры, при этом матрица сплава, представляющая собой, в основном, низкоконцентрированный твердый раствор магния в алюминии, обеспечивает необходимый уровень теплопроводности.
Пример
Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А99, магния МГ95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий, алюминий-титан и алюминий-церий. Сплав готовили в электрической плавильной печи и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 97 мм. Химический состав сплава приведен в табл.1.
Слитки гомогенизировали, резали на заготовки, механически обрабатывали, после чего литые гомогенизированные, механически обработанные заготовки прессовали на горизонтальном прессе при 400°С на полосы сечением 5×60 мм. После прессования полосы подвергали правке растяжением и отжигу. Отожженные полосы испытывали при комнатной температуре с определением предела прочности при растяжении σв и теплопроводности λ. Также проводили испытания сплава-прототипа, химический состав которого приведен табл.1.
Результаты испытаний приведены в табл.2.
| Таблица 1 | ||||||
| Сплав | Химический состав, мас.% | |||||
| Магний | Скандий | Цирконий | Титан | Церий | Алюминий | |
| Предлагаемый | 1,2 | 0,3 | 0,1 | 0,02 | 0,001 | Остальное |
| Прототип | 1,6 | - | - | - | - | Остальное |
| Таблица 2 | ||
| Сплав | Прочность и теплопроводность отожженных полос | |
| Предел прочности, σв, МПа | Теплопроводность, λ, Вт/м·град | |
| Предлагаемый | 260 | 170 |
| Прототип | 154 | 170 |
Таким образом, предлагаемый сплав имеет в 1,6 раза более высокий предел прочности, что позволит в 1,3-1,6 раза снизить вес теплообменника и соответственно повысить основные характеристики летательного аппарата -дальность полета или вес полезной нагрузки.
Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, титан и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Магний | 0,9-1,4 |
| Скандий | 0,2-0,4 |
| Цирконий | 0,05-0,15 |
| Титан | 0,01-0,05 |
| Церий | 0,0001-0,005 |
| Алюминий | Остальное |
