Способ изготовления листов из сплава системы алюминий-магний-марганец


 


Владельцы патента RU 2451105:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение предназначено для оптимизации технологии получения листов из сплава Al-Mg-Mn, предназначенных для сверхпластической формовки. Возможность усложнения геометрической формы изделий за счет увеличения относительного удлинения при высокотемпературной деформации с повышенными скоростями обеспечивается за счет того, что расплав с температуры 800°С заливают в водоохлаждаемую изложницу, кристаллизацию проводят со скоростью охлаждения не менее 15 К/с, далее проводят гомогенизационный отжиг при температуре 480°C в течение 6 ч, подвергают горячей прокатке при температуре 430°C с суммарным обжатием 50%, проводят холодную прокатку по следующей схеме: прокатка с обжатием 70%, промежуточный рекристаллизационный отжиг при температуре 510°С в течение 30 мин, прокатка с обжатием 70%. Полученный лист имеет δт=320%, σ=17 МПа при температуре 500°С и скорости деформации 10-2 с-1. 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к термической обработке и обработке давлением металлов, и предназначено для изготовления сверхпластичных листов из алюминиевого сплава.

Одним из основных способов сверхпластического состояния в алюминиевых сплавах является достижение мелкозернистой структуры (И.И.Новиков, В.К.Портной «Сверхпластичность сплавов с ультрамелким зерном», 1981 г.).

В промышленности известен ряд способов изготовления алюминиевых сплавов с мелкозернистой структрой (патент Японии N 3100146 от 13.09.89, патент США N 4284437 от 18.08.81), в которых сплав разливают непрерывным способом в полосу толщиной 5-10 мм, отжигают и прокатывают вхолодную до конечного размера, затем проводят рекристаллизационный отжиг. Но ввиду сложности технологического процесса (литье полосы) и недостаточной степени деформации при холодной прокатке структура в подложках получается неоднородной с включениями крупных интерметаллидов (до 9 мкм) и достаточно большим размером зерна (20 мкм), что является неприемлемым для сверхпластической формовки.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является патент РФ №2042736 от 27.08.1995, по которому в результате горячего прессования, горячей прокатки, холодной прокатки и рекристаллизационного отжига получают листы из алюминиевого сплава с размером частиц интерметаллидов не более 2 мкм и размером зерна не более 20 мкм. Однако такой технологический процесс не позволяет получить значения структурных характеристик, необходимых для сверхпластияческой формовки (размер зерна менее 10 мкм).

Технической задачей данного изобретения является получение листа из алюминиевого сплава с однородной мелкозернистой структурой и равномерным распределением дисперсных частиц интерметаллидов, детали из которого могут быть получены методом сверхпластической формовки. Для решения поставленной задачи предлагается следующая технология: расплав с температуры 800°С заливают в водоохлаждаемую изложницу (скорость охлаждения не менее 15 К/с), далее проводят гомогенизационный отжиг при температуре 480°С в течение 6 ч, подвергают горячей прокатке при температуре 430°C с суммарным обжатием 50%. Далее проводят холодную прокатку по следующей схеме: прокатка с обжатием 70%, промежуточный рекристаллизационный отжиг при температуре 510°С в течение 30 мин, прокатка с обжатием 70%. В результате последующего нагрева под сверхпластическую формовку формируется однородная ультрамелкозернистая структура (размер зерна менее 5 мкм), за счет равномерного распределения частиц интерметаллидов, содержащих совместно хром и марганец. Равномерность распределения частиц достигается за счет относительно быстрой кристализации расплава, а также тщательной проработки структуры в процессе горячей и холодной пластической деформации.

Пример

Сплав состава Al - 6,0-6,5 Mg - 0.2-0.6 Mn - 0,08-0,2 0Cr - 0,05-0,30 Fe был обработан следующим образом.

1. Для приготовления сплава использовался алюминий марки А7 или более чистый, магний Мг90, лигатуры, например « Al - 10 мас.% Мn», «Al - 5 мас.% Ti» и «Al - 10 мас.% Сr». Плавку вели в графито-шамотных тиглях с последовательным введением в расплавленный алюминий лигатур «Аl - 10% Сr»; «Аl - 10% Мn»; «Al - 5% Ti» и магния в чистом виде. Перед введением магния расплав доводили до температуры 780°С для более быстрого растворения и меньших потерь на угар во время последующего нагрева до 800°С. Для более полной гомогенизации расплава перед разливкой выдерживали его в течение 15 мин при 800°С. Температура разливки объясняется тем, что ниже 700°С из расплава выделяются первичные алюминиды хрома, что впоследствии снижает сверхпластические свойства материала.

Разливку расплава проводили на установке полунепрерывного литья со скоростями охлаждения не менее 15 К/с. Меньшие скорости охлаждения могут привести к обеднению алюминиевого твердого раствора из-за выделения первичных кристаллов.

Следующим этапом технологического процесса является гомогенизирующий отжиг слитков. Гомогенизацию проводили при 480°С в течение 6 ч. При таком режиме полностью успевает пройти гомогенизация слитков и образование дисперсоидов. После гомогенизации слитки следует обработать для удаления поверхностных дефектов и отрезать усадочную раковину.

Горячую прокатку проводили при 430±5°C с суммарным обжатием 50%.

Холодную прокатку проводили с суммарным обжатием 70%.

Рекристаллизационный отжиг при 510°С проводили в течение 30 мин.

Заключительную холодную прокатку проводили с суммарным обжатием 70%.

Оценку твердости готовых листов проводили по методу Виккерса на твердомере ИТ 5010 (ГОСТ 23677-79). Твердость листа оказалась 168±5 HV, что впоследствии гарантировало формирование микрозеренной структуры при нагреве листов в течение 20 мин до температуры сверхпластической деформации.

Данный режим обеспечил получение структуры с размером зерна 5 мкм, что в отличие от наиболее схожей технологии позволяет осуществлять сверхпластическую формовку листов, что подтверждает тот факт, что максимальное удлинение до разрыва, полученное при испытаниях с постоянной максимальной скоростью деформации (1·10-2 с-1) при температуре 500°С, составило 320%.

Способ изготовления листов из сплава системы алюминий-магний-марганец, пригодных для сверхпластической формовки деталей сложной формы, включающий кристаллизацию слитков со скоростью не менее 15 К/с с температурой разливки не менее 800°С, гомогенизацию, совмещенную с гетерогенизационным отжигом при температуре 480°С в течение 6 ч, горячую прокатку при температуре 430°C с суммарным обжатием 50%, предварительную холодную прокатку с обжатием 70%, промежуточный отжиг при температуре 510°С в течение 30 мин и окончательную холодную прокатку с обжатием 70%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в большей степени к термической обработке и обработке металлов давлением, и предназначено для изготовления сверхпластичных листов из алюминиевого сплава системы Al-Ni-Zn-Mg-Cu-Zr.

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 сваренным кузнечным способом изделиям и конструкционным элементам из алюминиевого сплава, в частности для авиастроения. .
Изобретение относится к металлургии и может быть применено при термической обработке отливок из сплава АК8М при изготовлении высокоточных деталей. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении горячей объемной штамповкой изделий из алюминиевых сплавов, преимущественно, системы алюминий-магний.

Изобретение относится к области изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, которые могут быть использованы в качестве элементов конструкции в авиационной промышленности, машиностроении и приборостроении.

Изобретение относится к способу термической обработки отливок из дисперсионно-твердеющих алюминиевых сплавов, полученных методом литья под высоким давлением. .

Изобретение относится к области термической обработки металлов и сплавов, а именно к термообработке сварных конструкций из алюминиевых сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке алюминиевых сплавов. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения деформированных заготовок из алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-марганец-скандий-цирконий, применяемых в качестве конструкционного материала

Изобретение относится к листовому изделию из алюминиевого сплава и может быть использовано для изготовления броневого листа
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения сверхпластичных заготовок из алюминиевых сплавов на основе системы алюминий-магний-скандий (Al-Mg-Sc), содержащих также цирконий или цирконий и марганец, применяемых для сверхпластической формовки изделий сложной формы, а также в качестве конструкционного материала

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии термомеханической обработки алюминиевых или магниевых сплавов при получении из них изделий с нано- и микрокристаллической структурой
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий методами обработки давлением

Изобретение относится к способам получения сверхпластичных листов из алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-литий, применяемых для формовки изделий сложной формы, используемых в качестве конструкционных материалов
Изобретение относится к способу изготовления пустотелых изделий из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке способов повышения характеристик усталостной долговечности конструкционных металлов на основе преобразования энергетической структуры материалов как на стадии производства сплавов и полуфабрикатов, так и в эксплуатации
Наверх