Сверхпрочный сплав на основе алюминия


 


Владельцы патента RU 2449037:

Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)

Предлагается сплав на основе алюминия, предназначенный для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде листов, штамповок, прутков, труб или в другом виде для использования в газовых центрифугах, в компрессорах низкого давления, вакуумных молекулярных насосах и в других сильно нагруженных изделиях, работающих при умеренно повышенных температурах. Сплав содержит следующие компоненты, мас.%: цинк 6,6-7,4, магний 3,2-4,0, медь 0,8-1,4, скандий 0,12-0,30, цирконий 0,06-0,20, титан 0,01-0,07, молибден 0,01-0,07, никель 0,35-0,65, железо 0,35-0,65, кремний 0,10-0,30, алюминий остальное. Повышаются прочностные свойства сплава при комнатной температуре. 3 табл., 1 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии легких сплавов, в частности сплавов на основе алюминия, предназначенных для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде листов, штамповок, прутков, труб или другом виде для использования в газовых центрифугах, компрессорах низкого давления, вакуумных молекулярных насосах и в других сильно нагруженных изделиях, работающих при умеренно повышенных температурах.

Известен сплав на основе системы Al-Zn-Mg-Cu марки В95, широко используемый в виде деформированных полуфабрикатов в тяжело нагруженных изделиях и имеющий следующий химический состав, мас.%:

Цинк 5,0-7,0

Магний 1,8-2,8

Медь 1,4-2,0

Марганец 0,2-0,6

Хром 0,10-0,25

Алюминий - остальное

(Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Справочник. Ответственные редакторы В.И.Елагин, В.А.Ливанов, Москва, «Металлургия», 1984 г.).

Сплав В95 обладает хорошим сочетанием служебных и технологических характеристик, но прочностные характеристики этого сплава недостаточно высоки, как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Известен алюминиевый сплав марки В96Цпч следующего химического состава, мас.%:

Цинк 8,0-9,0

Магний 2,3-3,0

Медь 2,0-2,6

Цирконий 0,1-0,2

Алюминий - остальное

(Сплавы алюминиевые деформируемые повышенной чистоты. Марки. ОСТ 1 90026-80).

В целом сплав В96Цпч обладает достаточной прочностью при комнатной температуре. Однако жаропрочность сплава низкая и при повышении температуры прочностные характеристики быстро снижаются. Длительная прочность сплава и сопротивление ползучести при повышенных температурах низкие. Кроме того полуфабрикаты из этого сплава, полученные с большой степенью пластической деформации, например листы, обладают низкими прочностными свойствами. Сплав имеет повышенный удельный вес.

Предлагается сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:

Цинк 6,6-7,4

Магний 3,2-4,0

Медь 0,8-1,4

Скандий 0,12-0,30

Цирконий 0,06-0,20

Титан 0,01-0,07

Молибден 0,01-0,07

Никель 0,35-0,65

Железо 0,35-0,65

Кремний 0,10-0,30

Алюминий остальное

Предлагаемый сплав отличается от сплава прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий, титан, молибден, никель, железо и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк 6,6-7,4

Магний 3,2-4,0

Медь 0,8-1,4

Скандий 0,12-0,30

Цирконий 0,06-0,20

Титан 0,01-0,07

Молибден 0,01-0,07

Никель 0,35-0,65

Железо 0,35-0,65

Кремний 0,10-0,30

Технический результат - повышение прочностных свойств при комнатной температуре, в особенности у полуфабрикатов, получаемых с высокой степенью деформации, таких как, например, листы, раскатные трубы, а также повышение жаропрочности, т.е. снижение темпа разупрочнения при повышении температуры испытания. Сплав характеризуется высокими значениями длительной прочности при умеренно повышенных температурах.

Предлагаемый сплав позволяет получать любые виды деформированных полуфабрикатов (кованых, катаных, прессованных) со стабильной нерекристаллизованной структурой благодаря присутствию дисперсных вторичных частиц фазы Al3 (Sc, Zr, Ti, Mo), тормозящих рекристаллизацию. Присутствие также в структуре сплава частиц фазы Al9Fe, Ni и частиц фазы Mg2Si эвтектического происхождения обуславливают достижение высоких прочностных свойств у всех видов полуфабрикатов при комнатной и повышенной температурах. Сплав имеет высокие значения длительной прочности при умеренно повышенных температурах. Удельный вес сплава меньше удельного веса прототипа.

Пример. Методом непрерывного литья были получены слитки диаметром 95 мм двух сплавов: известного сплава среднего состава и предлагаемого сплава среднего химического состава. Химический состав сплавов представлен в таблице 1.

Таблица 1
Сплав Zn Mg Cu Sc Zr Ti Mo Ni Fe Si
Известный 8,5 2,7 2,3 - 0,12, - - - 0,02 0,01
Предлагаемый 7,0 3,6 1,1 0,22 0,11 0,03 0,02 0,5 0,5 0,21

Слитки гомогенизировали по ступенчатому режиму, резали на заготовки и прессовали на пруток диаметром 50 мм, из которого осадкой делали поковку, и на прессованную полосу сечением 6×60 мм, которую раскатывали на лист толщиной 1 мм. Полученные полуфабрикаты (прессованная полоса, катаный лист и поковка) закаливали в холодной воде и искусственно старили.

Проводили следующие испытания полученных полуфабрикатов: испытания на растяжение с определением σв, σ02, δ при комнатной и повышенных температурах, определение длительной (сточасовой) прочности при 75, 100 и 125°С. Для понимания полученных результатов проводили структурные исследования.

В таблице 2 представлены результаты испытаний на растяжение при комнатной температуре и рассчитанная плотность.

Таблица 2
Свойство, единица измерения Вид полуфабриката Известный сплав Предлагаемый сплав Квота преимуществ, %
Плотность, г/см3 Все виды 2,90 2,82 3
Временное сопротивление, МПа Прессованная полоса 650 680 4,6
Лист 610 710 16
Предел текучести, МПа Прессованная полоса 610 670 13
Лист 555 680 22
Ударная вязкость, кгм/см2 Прессованная полоса 0,4 0,9 125

Предлагаемый сплав легче и прочнее известного, обладает значительно более высоким сопротивлением ударному изгибу.

При повышении температуры испытания преимущества предлагаемого сплава возрастают (табл.3).

Таблица 3
Свойства прессованных полос предлагаемого и известного сплава при температуре 150°С
Сплав σв, МПа σ02, МПа δ, %
Предлагаемый 524 515 5,4
Известный 470 420 7,0

Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, цирконий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, титан, молибден, никель, железо и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк 6,6-7,4
Магний 3,2-4,0
Медь 0,8-1,4
Скандий 0,12-0,30
Цирконий 0,06-0,20
Титан 0,01-0,07
Молибден 0,01-0,07
Никель 0,35-0,65
Железо 0,35-0,65
Кремний 0,10-0,30
Алюминий Остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к литейным сплавам на основе алюминия, применяемым в авиационной технике и других отраслях машиностроения для нагруженных деталей внутреннего набора фюзеляжа, деталей управления, силовых кронштейнов и др.
Изобретение относится к сплаву серии АА7000 и к способу изготовления продуктов из этого алюминиевого сплава, а именно к алюминиевым деформированным продуктам относительно большой толщины, в частности от 30 до 300 мм.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве полуфабрикатов в виде поковок, штамповок, прессованных прутков и профилей, катаных плит и листов из высокопрочных сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для применения в силовых конструкциях авиакосмической техники и транспортных средств, к которым предъявляются повышенные требования по прочности, трещиностойкости, усталостной долговечности, коррозионной стойкости.

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, а именно к Аl-Zn-Cu-Mg сплавам на основе алюминия, а также способу изготовления катаного или кованого деформированного продукта из него и к самому катаному или кованому деформированному продукту.
Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150-200°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря.

Изобретение относится к продукту из свариваемого деформируемого алюминиевого сплава и способу его получения. .

Изобретение относится к деформированным сплавам системы алюминий-цинк-магний-скандий и способу их получения. .
Изобретение относится к деформированному продукту из высокопрочного, высоковязкого Al-Zn сплава и к способу изготовления такого продукта. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы для изготовления монет. .
Изобретение относится к металлургии протекторных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии алюминиевых теплообменников на самолетах, морских и пресноводных судах, бытовых нагревателях, а также для защиты фюзеляжей гидросамолетов и кораблей из алюминиевых сплавов.
Изобретение относится к получению высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для изготовления прессованных, кованых и катаных полуфабрикатов
Изобретение относится к способу изготовления слоистой плиты на основе алюминия для противопульной сварной брони

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, в частности к сплавам алюминия серии 7000, подходящим для изготовления элементов конструкции коммерческих самолетов
Изобретение относится к металлургии легких сплавов, в частности к сверхпрочным деформируемым термически упрочняемым алюминиевым сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu, которые предназначены для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде прессованных и катаных труб, штампованных крышек, используемых в виде деталей газовых центрифуг

Изобретение относится к алюминиевоцинкомагниевым сплавам и к продуктам, выполненным из таких сплавов, которые могут быть использованы для изготовления литейных форм для производимых литьем под давлением пластмасс

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 100-150°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря и др

Изобретение относится к металлургии, в частности к протекторным сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии морских сооружений и судов из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150°С, деталей летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, деталей спортинвентаря и др
Изобретение относится к алюминиевым сплавам, в частности к тем, из которых получают высокопрочный алюминиевый полуфабрикат, а также к способу получения таких алюминиевых полуфабрикатов

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении крупногабаритных отливок сложной формы, предназначенных для изготовления деталей ответственного назначения, в частности корпусов редукторов, применяемых в авиастроении
Наверх