Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия

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 паяных узлов космической техники, получаемых методами высокотемпературной пайки. Предложен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: марганец 0,9-1,4, магний 0,5-0,7, скандий 0,17-0,35, цирконий 0,05-0,12, титан 0,01-0,05, железо 0,4-0,6, церий 0,0001-0,0009, алюминий остальное. Сплав характеризуется повышенной прочностью после высокотемпературной пайки, что позволит снизить массу и габариты паяного узла летательного аппарата. 1 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 паяных узлов космической техники, получаемых методами высокотемпературной пайки.

Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия АД1, применяемый для паяных узлов, получаемых методами высокотемпературной пайки, содержащий не менее 99,3% алюминия (см. Справочник по алюминиевым сплавам под. ред. В.И.Елагина - ВИЛС, 1978, с.54).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства до и после пайки.

Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, широко применяемый для паяных узлов, получаемых методами высокотемпературной пайки, 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), прототип.

Недостатком известного сплава является низкая прочность после пайки.

Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий марганец, магний, скандий, цирконий, титан, железо и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Марганец	0,9-1,4
Магний	0,5-0,7
Скандий	0,17-0,35
Цирконий	0,05 -0,12
Титан	0,01-0,05
Железо	0,4-0,6
Церий	0,0001-0,0009
Алюминий	Остальное.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит магний, скандий, цирконий, титан, железо и церий и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Марганец	0,9-1,4
Магний	0,5-0,7
Скандий	0,17-0,3 5
Цирконий	0,05-0,12
Титан	0,01-0,05
Железо	0,4-0,6
Церий	0,0001-0,0009
Алюминий	Остальное.

Технический результат - повышение прочности сплава после высокотемпературной пайки, что позволит снизить массу и габариты паяного узла летательного аппарата и, соответственно, повысить характеристики весовой отдачи летательного аппарата.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при распаде твердого раствора, зафиксированного при кристаллизации слитка, происходит образование вторичных мелкодисперсных интерметаллидов, содержащих в своем составе алюминий, скандий, цирконий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, упрочняющих сплав как непосредственно, так и за счет формирования в деформированном полуфабрикате нерекристаллизованной полигонизованной структуры. Упрочнение сплава происходит также за счет первичных интерметаллидов кристаллизационного происхождения, содержащих алюминий, марганец, железо, скандий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава. Матрица сплава, представляющая собой в основном твердый раствор марганца и магния в алюминии, упрочняется дополнительно по механизму твердорастворного упрочнения. Это позволяет повысить прочность сплава после высокотемпературной пайки.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А99, магния МГ95, церия, двойных лигатур алюминий-марганец, алюминий-скандий, алюминий-цирконий, алюминий-титан и алюминий-железо. Сплав готовили в электрической плавильной печи и в стальную изложницу отливали плоские слитки размером 16×160×200 мм. Химический состав сплава приведен в таблице.

Слитки гомогенизировали, фрезеровали до толщины 14 мм, после чего при 400°С прокатывали на листы толщиной 3 мм, которые подвергали отжигу при 300°С.

Из полученных таким образом листов вырезали стандартные образцы для испытаний на растяжение. Также из листов вырезали заготовки, которые подвергали нагреву в вакуумной печи по режиму высокотемпературной пайки алюминиевых сплавов силуминовыми припоями, а именно нагрев до 615°С, выдержка при этой температуре в течение 5-ти минут, охлаждение с печью до комнатной температуры, после чего из этих заготовок вырезали стандартные образцы для испытаний на растяжение. Образцы испытывали при комнатной температуре в соответствии с ГОСТ 1497-84 с определением предела прочности при растяжении. Также проводили испытания сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице.

Испытания показали, что предел прочности листов из предлагаемого сплава после нагрева по режиму высокотемпературной пайки силуминовыми припоями составляет 190 МПа, предел прочности листов из сплава-прототипа после аналогичного нагрева составляет 110 МПа.

Таким образом, предлагаемый сплав имеет прочность после пайки в 1,5-2 раза выше, чем известный сплав-прототип. Это позволит на 25-35% снизить вес паяного узла, изготавливаемого из предлагаемого сплава, что принципиально важно для изделий космической техники.

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий марганец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит магний, скандий, цирконий, титан, железо и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Марганец	0,9-1,4
Магний	0,5-0,7
Скандий	0,17-0,35
Цирконий	0,05-0,12
Титан	0,01-0,05
Железо	0,4-0,6
Церий	0,0001-0,0009
Алюминий	Остальное