Алюминиевый сплав и его применение в способах литья под давлением


 


Владельцы патента RU 2453622:

АЛЮМИНИУМ ЛЕНД ГМБХ УНД КО КГ (AT)

Изобретение относится к алюминиевому сплаву, детали из которого получают литьем под давлением. Алюминиевый сплав содержит следующие компоненты: от 4,5 до 6,5% по весу магний, от 1,0 до 3,0% по весу кремний, от 0,3 до 1,0% по весу марганец, от 0,02 до 0,3% по весу хром, от 0,02 до 0,2% по весу титан, от 0,02 до 0,2% по весу цирконий, от 0,0050 до 1,6% по весу один или более редкоземельных металлов, макс. 0,2% железо и остальное - алюминий. Сплав обладает высокими прочностными свойствами и предусмотрен для применения в литье под давлением и родственных способах. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к алюминиевому сплаву, в частности алюминиевому сплаву, который наряду с алюминием содержит в качестве основных составляющих сплава магний и кремний и предусмотрен для применения в литье под давлением и родственных способах.

Алюминиевые детали, отлитые под давлением, приобрели, в частности, в автомобилестроении особое значение. Повышенным механическим требованиям к алюминиевым деталям, отлитым под давлением, в автомобилестроении, заменившим прежде всего из соображений экономии веса стальные детали на такие же из алюминиевых сплавов, отвечает применение специальных AlSiMg- или AlMgSi-сплавов для литья под давлением с последующей после процесса литья термической обработкой.

Из AT 407533 известен, например, алюминиевый сплав с >3,0 до 7,0% по весу магния, от 1,0 до 3,0% по весу кремния, от 0,3 до 0,49% по весу марганца, от 0,1 до 0,3% по весу хрома, от 0 до 0,15% по весу титана, макс. 0,15% по весу железа и соответственно макс. 0,00005% по весу кальция и натрия и макс. 0,0002% по весу фосфора.

В ЕР-В-0792380 описан сплав, который содержит от 3,0 до 6,0, предпочтительно от 4,6 до 5,8% по весу магния, от 1,4 до 3,5, предпочтительно от 2,0 до 2,8% по весу кремния, от 0,5 до 2,0, предпочтительно от 0,6 до 1,5% по весу марганца, макс. 0,2, предпочтительно от 0,1 до 0,2% по весу титана и макс. 0,15, предпочтительно макс. 0,1% по весу железа и уже имеется в реструктурном состоянии.

Эти известные AlMgSi-сплавы предусмотрены для литья под давлением и применения в родственных способах. Они уже в литом состоянии обладают показателями прочности и удлинения, что и AlSiMg-сплавы, например известный сплав типа AlSi7Mg 0,3 в состоянии полного отверждения (который обозначается как "Т6"). Существенным недостатком этих типов AlMgSi-сплавов, однако, является очень низкий, в сравнении с AlSiMg-сплавами, 0,2%-ный предел прочности при растяжении.

0,2%-ный предел прочности при растяжении характеризует переход от упругой к пластической деформации литой детали и, в частности, также имеет значение в связи с важностью значащих при столкновении структурных деталей.

В литературе имеются сведения о возможности краткой, продолжающейся макс. 2 часа термической обработки для повышения 0.2%-ного предела прочности при растяжении.

Термическая обработка деталей, отлитых под давлением, из приведенных выше AlMgSi-сплавов несет с собой, однако, многочисленные недостатки. В первую очередь сводится на нет преимущество в издержках производства. Далее существенными недостатками термической обработки являются типичные дефекты в деталях, отлитых под давлением, например коробление и, прежде всего, раздувы, которые возникают вследствие термического разрушения замкнутых материалов для форм, которые известны под термином "Blister". Коробление сводит на нет преимущество изготовления деталей методом литья под давлением, которое заключается в получении деталей с конечными размерами.

Для деталей, отлитых под давлением, которые не подвергаются термической обработке для повышения, в частности, 0,2%-ного предела прочности при растяжении, ограничивается, вследствие сравнительно низкого 0,2%-ного предела прочности при растяжении, область применения описанных выше алюминиевых сплавов, так как к нагруженным деталям, отлитым под давлением, предъявляются повышенные требования к прочностным свойствам. Применению деталей, отлитых под давлением, из таких сплавов может способствовать в этом случае только увеличение толщины стенки. Однако увеличение толщины стенки снижает преимущество, получаемое за счет снижения веса при применении алюминия, или сводит это преимущество на нет.

В связи с этим целью настоящего изобретения является разработка алюминиевых сплавов типа AlMgSi, которые пригодны для использования в литье под давлением и имеют, однако, более высокие показатели относительно 0,2%-ного предела прочности на растяжение, в сравнении со сравнимыми прочностными свойствами известных из уровня техники сплавов. Другой целью изобретения является разработка подобного рода алюминиевых сплавов, которые желательные прочностные свойства имеют уже на стадии отливки, так что отсутствует необходимость в термической обработке и исключаются недостатки, связанные с ней. Еще одной целью настоящего изобретения является разработка алюминиевых сплавов, которые могут применяться для алюминиевых компонентов в автомобилестроении, которые должны удовлетворять высоким механическим требованиям, что позволило бы расширить область применения алюминиевых компонентов, например, в автомобилестроении.

Эти цели согласно изобретению достигаются с помощью сплава, который имеет следующий состав: от 4,5 до 6,5% по весу магний, от 0,1 до 3,0% по весу кремний, от 0,3 до 1,0% по весу марганец, от 0,02 до 0,3% по весу хром, от 0,02 до 0,2% по весу титан, от 0,02 до 0,2% по весу цирконий, от 0,0050 до 1,6% по весу один или несколько редкоземельных металлов, макс. 0,2% по весу железо и остальное - алюминий.

В другом варианте осуществления предложенный в соответствии с изобретением сплав имеет следующий состав: от 5,5 до 6,5% по весу магний, от 2,4 до 2,8% по весу кремний, от 0,4 до 0,6% по весу марганец, от 0,05 до 0,15% по весу хром.

В другом предпочтительном варианте осуществления предложенного в соответствии с изобретением сплава предусмотрено содержание циркония от 0,05 до 0,2% по весу.

В качестве редкоземельных металлов предпочтительны самарий, церий или лантан. Они могут добавляться в качестве легирующей добавки по одному или в любой комбинации друг с другом. Особо предпочтительна комбинация самария с церием или самария с лантаном. Особо предпочтительный сплав содержит редкоземельный металл самарий и церий в количестве от 0,0050 до 0,8% по весу самария и от 0,0050 до 0,8% по весу церия.

Добавка самария и церия ведет при застывании сплава к образованию выделений типа AlCe и AlSm в различных составах, которые способствуют эффекту упрочнения.

За счет добавки церия, кроме того, предотвращается склонность к прилипанию сплава в формах при литье под давлением, что дополнительно благоприятно сказывается на качестве деталей, отлитых под давлением.

Настоящее изобретение далее более наглядно показывается с помощью механических показателей, определенных для нижеследующих сплавов. Механические показатели определялись для секционных пластин, изготовленных с помощью литья под давлением, в испытаниях на растяжение по DIN EN 10002, причем при испытаниях на растяжение вытягивалась 2,7 мм секция. Эта область толщин стенки предпочтительно применяется для изготовления свариваемых и значащих при обстоятельствах столкновений структурных частей. Механические показатели представляют средние величины из 25 измерений. Результаты проведенных испытаний на растяжение приведены в таблице 1. В приведенных там сплавах в опытах 1-4 это сплавы, предложенные в соответствии с изобретение, в справочном сплаве речь идет о сплаве, состав которого соответствует сплаву, предложенному согласно изобретению, который, однако, не содержит в качестве легирующих добавок редкоземельных металлов.

Таблица 1
Опыт Вариант Прочность на растяжение, Rм, МПа 0,2%-ный предел прочности при растяжении, Rp0,2, МПа Растяжение при разрыве А,%
1 AlMg5Si2MnCr + 0,02% Sm 330 200 10,4
2 AlMg5Si2MnCr + 0,04%Sm + 0,02% Ce 360 220 9,8
3 AlMg5Si2MnCr + 0,05% Sm + 0,03% Ce 330 200 11,5
4 AlMg5Si2MnCr + 0,11% Sm + 0,06% Ce 340 200 9,5
Справоч-
ный сплав
AlMg5Si2MnCr 297 179 12,8

Как видно из таблицы, добавка церия и самария ведет по сравнению с немодифицированным базовым сплавом AlMg5Si2MnCr к существенному повышению 0,2%-ного предела прочности при растяжении.

Показатели прочности, которые могут быть достигнуты у алюминиевых сплавов, предложенных в соответствии с изобретением, лежат к тому же на уровне, который достигается у кованых изделий из AlSiMgMn в состоянии Т6, т.е. после термической обработки. В связи с этим и на основе 0,2%-ного предела прочности при растяжении, улучшенного по сравнению с известными алюминиевыми сплавами типа AlMgSi, сплавы, предложенные в соответствии с изобретением, подходят для новых областей применения, в частности для изготовления деталей из алюминия, отлитых под давлением, испытывающих высокие нагрузки, к которым проявляется все больший интерес в автомобильной промышленности.

Подобные результаты, касающиеся механических показателей прочности, могли бы быть у предложенных в соответствии с изобретением сплавов, если бы церий частично или полностью был заменен лантаном.

1. Алюминиевый сплав, отличающийся тем, что он содержит: от 4,5 до 6,5% по весу магний, от 1,0 до 3,0% по весу кремний, от 0,3 до 1,0% по весу марганец, от 0,02 до 0,3% по весу хром, от 0,02 до 0,2% по весу титан, от 0,02 до 0,2% по весу цирконий, от 0,0050 до 1,6% по весу один или более редкоземельных металлов, макс. 0,2% железо и остальное алюминий.

2. Алюминиевый сплав по п.1, отличающийся тем, что он содержит: от 5,5 до 6,5% по весу магний, от 2,4 до 2,8% по весу кремний, от 0,4 до 0,6% по весу марганец, от 0,05 до 0,15% по весу хром.

3. Алюминиевый сплав по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит цирконий в количестве от 0,05 до 0,2% по весу.

4. Алюминиевый сплав по п.1 или 2, отличающийся тем, что редкоземельный металл представлен самарием, церием или лантаном.

5. Алюминиевый сплав по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве редкоземельного металла содержит церий и самарий.

6. Алюминиевый сплав по п.1 или 2, отличающийся, тем, что в качестве редкоземельного металла содержит лантан и самарий.

7. Алюминиевый сплав по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит: от 0,0050 до 0,8% по весу самарий и от 0,0050 до 0,8% по весу церий.

8. Применение алюминиевого сплава по одному из пп.1-7 в деталях, отлитых способом литья под давлением, который основан на формовке в частично жидком состоянии.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для изготовления прессованных, кованых и катаных полуфабрикатов.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве деформированных полуфабрикатов из термически неупрочняемых свариваемых коррозионно-стойких сплавов на основе алюминия, применяемых в качестве конструкционного и проводникового материала преимущественно в авиакосмической и атомной технике.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически упрочняемым высокопрочным алюминиевым сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенным для изготовления всех видов деформируемых полуфабрикатов, в том числе и тонких листов, используемых в авиастроении, машиностроении и других областях промышленности.
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 сварных конструкций космической техники, работающих при криогенных температурах.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия системы алюминий-магний-кремний, применяемых для изготовления изделий на линиях скоростного резания, а также изделий, предназначенных для последующей механической обработки.

Изобретение относится к производству изделий из высокоустойчивого к повреждениям алюминиевого катаного сплава. .
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и авиационной промышленности, в частности для производства сотовых конструкций.

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия на основе системы Al-Mg-Mn, применяемых для изготовления броневых полуфабрикатов и изделий из него, используемых в авиа- и судостроении, в производстве наземных бронированных транспортных средств и других объектов гражданского и специального назначения.
Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности к деформируемым термически упрочняемым, высокотехнологичным, коррозионно-стойким и свариваемым сплавам на основе системы Al-Mg-Si и изделиям из них.

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению композиционных материалов с матрицей из алюминиевого сплава, армированной стальными волокнами, для изготовления элементов планера самолета, стрингерного набора, обшивки и т.д.

Изобретение относится к алюминиевым сплавам и способу их изготовления, а конкретнее к содержащим магний высококремниевым алюминиевым сплавам, используемым в качестве конструкционных материалов, и способу их изготовления
Изобретение относится к области металлургии, в частности к содержащим бор алюмоматричным композиционным материалам, и может быть использовано при получении изделий, к которым предъявляются требования низкого удельного веса в сочетании со специальными свойствами, в частности высокий уровень поглощения при нейтронном излучении. Композиционный материал содержит медь, марганец, цирконий, железо, кремний бор и имеет структуру, состоящую из алюминиевого твердого раствора и равномерно распределенных в нем фаз при следующем их соотношении в твердом растворе, в мас.%: 6-15 В4С, 2-6 Al15(Fe, Mn)3Si2, 2-6 Al20Cu2Mn3, 0,4-0,8 Al3Zr. Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости материала к нагревам до 350°С при достаточном уровне механических свойств, составляющих: временное сопротивление (σв) - не менее 450 МПа, предел текучести (σ0,2) - не менее 400 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 4%, твердость не менее 2,7 ГПа. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к способу изготовления полосы, выполненной из сплава Al-Mg-Si, в котором слиток для прокатки отливается из сплава Al-Mg-Si, подвергается гомогенизации, слиток для прокатки, доведенный до температуры горячей прокатки, подвергается горячей прокатке и затем при необходимости холодной прокатке до его конечной толщины, при этом горячая полоса имеет температуру не выше 130°С непосредственно на выходе с последнего прохода горячей прокатки, преимущественно температуру не выше 100°С, после чего полоса сматывается при этой или более низкой температуре. Способ позволяет производить алюминиевые полосы из сплава Al-Mg-Si, которые обладают более высоким относительным удлинением и, следовательно, более высокими степенями деформации при изготовлении структурированных металлических листов. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 табл., 4 ил.

Изобретение относится к алюминиевому сплаву для производства подложек для офсетных печатных форм. Алюминиевый сплав содержит следующие компоненты, в мас.%: 0,2% ≤ Fe ≤0,5%, 0,41% ≤ Mg ≤ 0,7%, 0,05% ≤ Si ≤ 0,25%, 0,31% ≤ Mn ≤0,6%, Cu ≤0,04%, Ti ≤ 0,05%, Zn ≤ 0,05%, Cr ≤ 0,01%, остальное - Al и неизбежные примеси, каждая из которых присутствует в количестве не более 0,05%, а в целом они составляют максимум 0,15%. Техническим результатом изобретения является создание алюминиевого сплава и алюминиевой ленты, изготовленной из алюминиевого сплава, которая пригодна для производства подложек для печатных форм, обладающих более высоким сопротивлением усталости при изгибе поперек направления вращения и большей термической устойчивостью без снижения способности к зернению. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области технологии производства прессованных полуфабрикатов из алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, с улучшенными эксплуатационными и технологическими свойствами в виде длинномерных, тонкостенных панелей и профилей, предназначенных для использования на железнодорожном транспорте, монорельсовом транспорте и в других транспортных системах. Способ включает литье слитка из алюминиевого сплава серии 6000, гомогенизацию, горячее прессование при скорости истечения 3,0-30,0 м/мин из подогреваемого контейнера, термическую обработку на твердый раствор путем закалки в воду, проведение после закалки правки растяжением и искусственное старение. Техническим результатом изобретения является создание технологии производства прессованных полуфабрикатов из высоколегированного алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, обладающего хорошими механическими, технологическими и коррозионными свойства. 5 табл., 3 ил.

Изобретение относится к листам из алюминиевых сплавов для высокотемпературной пайки, которые могут быть использованы для изготовления радиаторов. Лист состоит из сердцевины, выполненной из алюминиевого сплава, и материала плакировки, нанесенного на по меньшей мере одну сторону сердцевины и выполненного из алюминиевого сплава с более низким коррозионным потенциалом, чем у материала сердцевины, причем материал плакировки представляет собой самый внешний слой листа для высокотемпературной пайки и выполнен из алюминиевого сплава, содержащего, в мас.%: от 0,8 до 1,3 Mg, от 0,5 до 1,5 Si, от 1,0 до 2,0, предпочтительно 1,4-1,8 Mn, ≤0,7 Fe, ≤0,1 Cu, и ≤4 Zn, ≤0,3 каждого из Zr, Ti, Ni, Hf, V, Cr, In, Sn, и ≤0,5 суммы Zr, Ti, Ni, Hf, V, Cr, In, Sn, а остальное - Al и неизбежные примеси. Изобретение позволяет создавать тонкие листы из алюминиевых сплавов, имеющие высокую прочность, хорошую коррозионную стойкость и обрабатываемость давлением. 27 з.п. ф-лы, 3 ил., 7 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области металлургии и, в частности, к составу высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, которые можно использовать для получения сварных конструкций. Высокопрочный литейный свариваемый алюминиевый сплав содержит, мас.%: кремний от 1,0 до 4,0, магний от 1,7 до 8,0, скандий от 0,1 до 0,5, кобальт от 0,3 до 0,6, титан и/или цирконий от 0,2 до 1,2, железо не более 0,4, алюминий остальное. При этом соотношение скандия к титану и/или цирконию составляет от 1,5 до 2,5, а отношение суммарного содержания магния и кремния к кобальту составляет от 8 до 14. Техническим результатом изобретения является повышение прочности сварных конструкций. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способу получения полосы из сплава серии АА6ххх и может быть использовано для изготовления конструктивных элементов в автомобилестроении, самолетостроении или производстве рельсовых транспортных средств, в частности в качестве конструктивного элемента в автомобилестроении, предпочтительно в качестве конструктивного элемента кузова. Способ получения полосы из алюминиевого сплава серии АА6ххх включает отливку из сплава слитка для прокатки, его гомогенизацию, нагрев слитка до температуры горячей прокатки и проведение горячей прокатки, затем при необходимости холодную прокатку слитка до конечной толщины, диффузионной отжиг и охлаждение готовой прокатанной полосы, при этом в процессе горячей прокатки полосу охлаждают во время последних двух проходов непосредственно после выхода из валков после последнего прохода горячей прокатки до температуры от более 130 до 250°С, предпочтительно до 230°С, и сматывают при этой температуре. Техническим результатом изобретения является повышение деформируемости сплава и надежности изготовления из него полос. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Наверх