Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия



Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия
Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия

 


Владельцы патента RU 2513492:

Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)
Открытое акционерное общество "Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева" (ОАО "ГРЦ Макеева") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов и в качестве конструкционного материала. Сплав, содержит, мас.%: магний 5,6-6,3; титан 0,01-0,03; бериллий 0,0001-0,005; цирконий 0,05-0,12; скандий 0,18-0,3; марганец 0,3-0,6; группу элементов, включающую железо и кремний 0,05-0,2; никель 0,01-0,05; кобальт 0,01-0,05; алюминий - остальное, при этом отношение суммарного содержания железа, никеля и кобальта к содержанию кремния равно или больше единицы. Техническим результатом является повышение прочностных характеристик материала. 1 пр., 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде поковок, в качестве конструкционного материала в космической технике, авиастроении, судостроении, транспортном машиностроении и других областях техники.

Известны в металлургии термически неупрочняемые сплавы на основе алюминия, в частности сплав АМг61 следующего химического состава, мас.%:

Магний 5,5-6,5
Марганец 0,8-1,1
Цирконий 0,02-0,1
Бериллий 0,0001-0,005
Алюминий Остальное

(см. Алюминиевые сплавы. Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство. М.: Металлургия. 1972. С.44).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства, в частности низкий предел текучести в отожженном состоянии.

Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, предназначенный для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала (см. патент RU №2233345, М. кл. C22C 21/08 - прототип), следующего химического состава, мас.%:

Магний 5,0-5,6
Титан 0,01-0,03
Бериллий 0,0002-0,005
Цирконий 0,05-0,12
Скандий 0,16-0,26
Церий 0,0002-0,0009
Марганец 0,15-0,5
Группа элементов, включающая
железо и кремний 0,05-0,12
Алюминий Остальное

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.

Известный сплав имеет недостаточно высокие прочностные характеристики при хорошей деформируемости в горячем состоянии, высокой коррозионной стойкости, хорошей свариваемости и высокой вязкости разрушения.

Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, титан, берилий, цирконий, скандий, марганец и группу элементов, включающую железо и кремний, который дополнительно содержит никель и кобальт и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Магний 5,6-6,3
Титан 0,01-0,03
Бериллий 0,0001-0,005
Цирконий 0,05-0,12
Скандий 0,18-0,3
Марганец 0,3-0,6
Группа элементов, включающая
железо и кремний 0,05-0,2
Никель 0,01-0,05
Кобальт 0,01-0,05
Алюминий Остальное

при этом величина отношения суммарного содержания железа, никеля и кобальта к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит никель и кобальт и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Магний 5,6-6,3
Титан 0,01-0,03
Бериллий 0,0001-0,005
Цирконий 0,05-0,12
Скандий 0,18-0,3
Марганец 0,3-0,6
Группа элементов, включающая
железо и кремний 0,05-0,2
Никель 0,01-0,05
Кобальт 0,01-0,05
Алюминий Остальное

при этом величина отношения суммарного содержания железа, никеля и кобальта к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.

Технический результат - повышение прочностных характеристик, что позволяет повысить характеристики весовой отдачи конструкций, в частности конструкций летательных аппаратов.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве за счет выделений дисперсных вторичных интерметаллидов, содержащих в своем составе алюминий, скандий, цирконий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, обеспечивается высокий уровень прочностных свойств. В то же время матрица, представляющая собой, в основном, твердый раствор магния и марганца в алюминии и обладающая большим запасом пластичности, обеспечивает высокую пластичность и хорошую деформируемость при горячей обработке давлением. Регламентируемая величина отношения суммарного содержания железа, никеля и кобальта к содержанию кремния при их низком суммарном содержании оптимизирует морфологию интерметаллидов эвтектического происхождения, содержащих, в основном, алюминий, железо, никель, кобальт и кремний, способствующих повышению прочностных свойств сплава при сохранении пластичности.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия марки А85, магния марки Мг95, двойных лигатур алюминий-титан, алюминий-бериллий, алюминий-цирконий, алюминий-скандий, алюминий-марганец, алюминий-железо, алюминий-никель, алюминий-кобальт и силумина. Сплав готовили в электрической печи сопротивления и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 178 мм.

Химический состав сплава приведен в таблице 1.

Слитки гомогенизировали, после чего резали на заготовки длиной 350 мм, которые затем обтачивали до диаметра 165 мм. Обточенные заготовки осаживали при температуре 390°C на вертикальном гидравлическом прессе с максимальным усилием 6000 тс на плоских бойках за один жим. Степень деформации при этом составляла 65%. Получили круглые осесимметричные поковки высотой 122,5 мм. Механические свойства (предел прочности σB, предел текучести Сод и относительное удлинение δ) поковок в отожженном состоянии определяли при испытании на растяжение в соответствии с ГОСТ 1497-84 цилиндрических образцов, вырезанных из поковок в хордовом направлении. Также определяли механические свойства изготовленных тем же способом поковок из сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Примечания: (Fe+Ni+Co)/Si - отношение суммарного содержания железа, никеля и кобальта к содержанию кремния; Fe/Si - отношение содержания железа к содержанию кремния.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав обладает более высокими прочностными характеристиками по сравнению с известным. Применение предлагаемого сплава в качестве конструкционного материала позволит на 8-10% снизить вес конструкции, что особенно важно для космической техники. Благодаря хорошей свариваемости и высокой коррозионной стойкости, свойственным деформируемым термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, предлагаемый сплав может быть использован в нагруженных сварных конструкциях как в качестве основного материала, так и в качестве присадочного материала при сварке плавлением.

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, титан, бериллий, цирконий, скандий, марганец и группу элементов, включающую железо и кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель и кобальт при следующем соотношении компонентов, в мас.%:

магний 5,6-6,3
титан 0,01-0,03
бериллий 0,0001-0,005
цирконий 0,05-0,12
скандий 0,18-0,3
марганец 0,3-0,6
группа элементов, включающая
железо и кремний 0,05-0,2
никель 0,01-0,05
кобальт 0,01-0,05
алюминий остальное,

при отношении суммарного содержания железа, никеля и кобальта к содержанию кремния, равном или большем единицы.



 

Похожие патенты:
Сплав на основе алюминия предназначен для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде штамповок и труб для использования в газовых центрифугах, в компрессорах низкого давления, вакуумных молекулярных насосах и в других сильно нагруженных изделиях, работающих при умеренно повышенных температурах.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов, упрочненных нанодисперсными частицами. Упрочняющие нанодисперсные частицы оксида циркония вводят в расплав на основе сплава алюминий-магний.

Изобретение относится к производству алюминиевых сплавов, в частности алюминиевых сплавов, содержащих обладающий высокой реакционной способностью магний. При приготовлении алюминиевого сплава, содержащего Mg, к расплаву сплава добавляют Са, Sr и Ва в таком количестве, чтобы содержание кальция составляло 0,001-0,5 мас.%, а их соотношение находилось в пределах, заключенных между линиями, соединяющими пять точек на фиг.1: точку Е (Са: 28 ат.%, Sr: 0 ат.%, Ва: 72 ат.%), точку F (Са: 26 ат.%, Sr: 30 ат.%, Ва: 44 ат.%), точку G (Са: 54 ат.%, Sr: 46 ат.%, Ва: 0 ат.%), точку Н (Са: 94 ат.%, Sr: 6 ат.%, Ва: 0 ат.%), точку I (Са: 78 ат.%, Sr: 0 ат.%, Ва: 22 ат.%), при исключении соотношений на образованных между указанными точками линиях.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке новых сплавов и технологий получения из них листовых полуфабрикатов методами термической обработки и обработки давлением.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления отливок, предназначенных для получения деталей ответственного назначения, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 300-350°С, автомобильных двигателей, деталей водозаборной арматуры, ступеней погружного насоса для нефтегазового комплекса, деталей радиаторов отопления и др.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, используемым в качестве конструкционного материала в авиационной промышленности.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть применено при получении сплавов системы алюминий-свинец. .

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 области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам системы алюминий-магний, используемым для сварных конструкций в судостроении, авиакосмической технике и транспортном машиностроении.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым алюминиевым сплавам, используемым в качестве высокопрочного конструкционного материала пониженной плотности разового применения. Сплав содержит, мас.%: цинк 6,0-8,0; магний 3,4-4,2; медь 0,8-1,3; скандий 0,07-0,15; цирконий 0,08-0,12; бериллий 0,0005-0,004; церий 0,01-0,15; титан 0,02-0,08; кремний 0,01-0,15; железо 0,01-0,15; водород 0,05-0,35 см3/100 г металла; неизбежные примеси из группы Mn, Cr, V, Mo, Li, Ag, K, Na, O в суммарном количестве не более 0,10; алюминий - остальное, при соотношении между содержанием магния и цинка от 0,53 до 0,57. Техническим результатом изобретения является повышение уровня прочности сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu с пониженной плотностью и разовых изделий, выполненных из них. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл.

Изобретение относится к области обработанных прецизионным точением деталей, полученных из выдавленных продуктов типа прутков, стержней, брусков, или даже труб из деформируемого алюминиевого сплава для прецизионного точения. Сплав имеет следующий состав, мас.%: 0,8<Si<1,5, предпочтительно 1,0≤Si<1,5; 1,0<Fe<1,8, предпочтительно 1,0<Fe≤1,5; Cu <0,1; Mn <1, предпочтительно <0,6; Mg 0,6-1,2, предпочтительно 0,6-0,9; Ni <3,0%, предпочтительно 1,0-2,0; Cr <0,25%; Ti <0,1%; другие элементы <0,05 каждый и 0,15 в сумме, остальное - алюминий. Объектом изобретения является также деталь, полученная прецизионным точением из такого выдавленного продукта, как определено выше. Изобретение направлено на улучшение обрабатываемости резанием сплавов на основе алюминия с содержанием кремния, не превышающим 1,5 %. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 табл., 3 ил.
Изобретение относится к металлургии деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала в виде деформируемых полуфабрикатов в морской и авиакосмической технике, транспортном и химическом машиностроении, в т.ч. в криогенной технике, например судах-газовозах для перевозки сжиженных при низких температурах газов. Способ включает получение слитка из алюминиевого сплава, содержащего магний и скандий, методом полунепрерывного литья, гомогенизирующий отжиг при температуре 300-360°C продолжительностью до 8 часов, механическую обработку слитка, нагрев литых заготовок под прокатку при 340-380°C до 8 часов, горячую прокатку с получением листа или плиты и последующий отжиг при температуре 380-440°C до 4 часов. Способ обеспечивает получение высоких механических свойств при комнатной и низких (криогенных) температурах. 1 пр., 1 табл.
Изобретение относится к экструдированному или катаному плакированному металлическому изделию и может быть использовано в транспортной промышленности, аэрокосмических изделиях, судах. Изделие содержит плакируемый металлический слой и плакирующий металлический слой на по меньшей мере одной поверхности плакируемого слоя, при этом плакируемый и плакирующий металлические слои выполнены из алюминиевых сплавов, содержащих, вес.%: от 3 до 8 Mg и Sc в диапазоне от 0,05 до 1 и при этом содержание Sc в сплаве плакируемого слоя ниже, чем его содержание в сплаве плакирующего слоя на 0,02% или более. Изобретение также относится к сварной структуре, включающей такое металлическое изделие. В результате использования изобретения получают изделия из алюминиевого сплава, содержащего Sc, с улучшенным балансом прочности и свариваемости. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к листам из алюминиевого сплава. Лист алюминиевого сплава, содержит подложку из алюминиевого сплава с составом, содержащим, в мас.%: 3,0-4,0 магния, 0,2-0,4 марганца, 0,1-0,5 железа, не менее 0,03 - менее 0,10 меди, и менее 0,20 кремния, причем остаток составляют алюминий и неизбежные примеси. Пиковая концентрация в распределении концентрации меди в направлении толщины в области на глубине от 15 нм до 200 нм от поверхности подложки из алюминиевого сплава равна или больше 0,15 мас.%. Подложка из алюминиевого сплава имеет рекристаллизованную структуру со средним размером зерна в 15 мкм или менее. Лист имеет высокую формуемость и способность к химической конверсионной обработке. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 6 пр.

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, полученным без вреда для окружающей среды и имеющим отличную устойчивость к окислению. Способ получения продукта из алюминиевого сплава включает получение магниевой лигатуры путем введения в расплав магния частиц на основе Ca размером 0,1-500 мкм в количестве 0,001-30 мас.%, введение полученной лигатуры в расплав алюминия в количестве 0,0001-30 мас. частей на 100 мас. частей Al, выдерживание или перемешивание расплава в течение от 1 до 400 мин и последующую экструзию или литье под давлением полученного сплава. При этом полученный алюминиевый сплав содержит от 0,1 мас.% до 15 мас.% магния и кальций в количестве от 0,0001 мас. части до 10 мас. частей на 100 мас. частей алюминия, причем кальций содержится в алюминиевой матрице в виде по меньшей мере одного из соединений, выбранных из Mg2Ca, Al2Ca, Al4Ca, (Mg,Al)2Ca. Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости сплава к окислению. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 табл., 21 ил.

Изобретение относится к коррозионностойким алюминиевым сплавам с высоким содержанием магния и способам их получения. Разработаны системы и способы для непрерывной отливки изделий в виде листов или пластин из Al-Mg сплава, имеющих высокое содержание магния. Способ включает непрерывное литье Al-Mg сплава, содержащего от 6 вес.% до 10 вес.% Mg, горячую прокатку Al-Mg сплава до толщины, составляющей менее 6,35 мм, отжиг Al-Mg сплава в печи. Стадия отжига включает нагревание Al-Mg сплава при повышенной температуре и в течение периода времени, достаточного для получения отожженного состояния, и охлаждение Al-Mg сплава. Этап нагревания при отжиге включает нагревание Al-Mg сплава до температуры Т1 в диапазоне от приблизительно 365°С до приблизительно 500°С, в течение, по меньшей мере, около 2 часов. После стадии охлаждения Al-Mg сплав включает множество зерен, имеющих границы, и по существу свободен от сплошной пленки из β-фазы на границах зерен. Изделия из Al-Mg сплава устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением и межкристаллитной коррозии. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно к способам изготовления листовых заготовок из деформируемых термически неупрочняемых алюминиево-магниевых сплавов с добавками переходных металлов. Изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности: судостроении, автомобилестроении, авиакосмической и других. Способ изготовления листовой заготовки из деформируемого термически неупрочняемого алюминиево-магниевого сплава, содержащего переходные металлы, образующие алюминиды переходных металлов, включает деформирование исходной заготовки при температуре выше температуры сольвуса β-фазы сплава, Тс, за несколько переходов и последующую за несколько проходов холодную прокатку, при этом деформирование исходной заготовки осуществляют с истинной суммарной степенью деформации, e, выбираемой в интервале 3-7, в интервале температур на 45-77°С выше температуры сольвуса β-фазы сплава, Тс, а холодную прокатку осуществляют с суммарным обжатием 65-80%. Технический результат заключается в обеспечении возможности изготовления листовой заготовки, обладающей как высокой прочностью, так и технологической пластичностью, при деформировании в разных условиях, а именно при холодной штамповке и сверхпластической формовке. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 6 пр.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термически неупрочняемым алюминиевым сплавам системы алюминий - магний, и может быть использовано для изготовления высоконагруженных элементов изделий. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: магний 5,0-5,8, скандий 0,15-0,28, никель 0,02-0,7, цирконий 0,05-0,2, марганец 0,2-1,0, бериллий 0,0001-0,005, индий - до 0,005, железо 0,02-0,3, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей серебро, медь, цинк 0,01-0,8, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей ванадий, хром, титан 0,01-0,12, бор, углерод 0,0001-0,08, алюминий - остальное. Технический результат заключается в повышении характеристики кратковременной прочности сплава при температуре 100-150°C с обеспечением высоких значений предела текучести, прочности и относительного удлинения в отожженном состоянии при комнатной температуре и сохранении хорошей свариваемости и коррозионной стойкости. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к способу получения фасонной панели из алюминиевого сплава, в частности сплава серии 5000, который может быть использован в аэрокосмической или автомобильной промышленности. Способ получения фасонной панели из алюминиевого сплава включает обеспечение листа, выполненного из сплава серии 5000, имеющего толщину 0,05-10 мм и длину в наибольшем измерении по меньшей мере 800 мм, и вытяжку листа при температуре формования между -100°C и -25°C для получения фасонной панели из алюминиевого сплава, причем температуру формования выбирают в указанном интервале в зависимости от скорости деформации ниже критической температуры, Tкрит, рассчитываемой по следующей формуле: Tкрит[°C]=log10(ε′[с-1])×18,8+13,8°C, где Tкрит - температура, ниже которой на фасонной панели при формовании не образуются PLC-полосы, ε′ - скорость деформации во время формования. Изобретение направлено на получение из алюминиевого сплава фасонных панелей, обладающих хорошим сочетанием относительного удлинения, прочностью на растяжение и коррозионной стойкостью. 13 з.п. ф-лы, 1 пр., 3 табл., 11 ил.
Наверх