Литейный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него



Литейный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него
Литейный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

 


Владельцы патента RU 2563416:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к производству фасонных отливок из сплава на основе алюминия системы Al-Si-Cu-Mg, применяемых в качестве базовых деталей агрегатов управления топливной системой в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Литейный сплав на основе алюминия содержит, мас.%: кремний 7,0-12,0; медь 1,0-3,5; магний 0,1-0,9, титан 0,01-0,4; цирконий 0,01-0,4; скандий 0,01-0,5, алюминий - остальное. Технический результат изобретения заключается в предотвращении охрупчивания сплавов на основе алюминия, уменьшении материалоемкости, сокращении отходов, упрощении технологии производства. 2 н.п. ф-лы, 3 пр., 2 табл.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к производству фасонных отливок из сплава на основе алюминия системы Al-Si-Cu-Mg, применяемых в качестве базовых деталей агрегатов управления топливной системой в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Известен (Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Aluminum Alloys in the Form of Casting and Ingot. The Aluminum Association, Inc. 900 19th Street N.W. Washington. D.C. 200078 Revised. September 1, 1987 Supersedes July, 1985) литейный сплав на основе алюминия, содержащий (мас.%):

Si 6,5-7,5
Mg 0,55-0,60
Ti 0,10-0,20
Al остальное

Известен также (Патент РФ №2082806, опубл. 27.06.1997) сплав на основе алюминия, содержащий (мас.%):

Si 5,0-13,0
Cu 1,2-3,5
Mg 0,3-1,5
Ti 0,10-0,30
Be 0,001-0,1
Cr 0,015-0,05
Sc 0,01-0,2
Sr 0,015-0,05
al остальное

Недостатками вышеперечисленных и большинства других сплавов-аналогов являются невысокие механические свойства (до 300 МПа), что не позволяет использовать их в деталях агрегатов управления топливной системой технологичность при литье в песчаные формы.

Аналогом настоящего изобретения (Патент РФ №2237096, опубл. 27.09.2004 г.) является литейный сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, скандий, цирконий, сурьму, титан, кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Si 5,0-10,0
Cu 2,0-5,0
Mg 0,3-0,7
Ti 0,05-0,4
Zr 0,01-0,3
Sb 0,2-0,4
Sc 0,05-0,5
Nd 0,1-0,3
Ca 0,3-2,0
Al остальное

Недостатком сплава, известного из прототипа являются многокомпонентность, дороговизна некоторых добавок.

Из предшествующего уровня техники известен (Заявка EP 2241644 (A1), опубл. 20.10.2010) алюминиевый сплав состава, мас.%:

Mg 0,2-3,0

По крайней мере один из элементов:

Si 0,1-2,0
Cu 0,2-6,5
Mn 0,1-2,0

По крайней мере один из элементов (группа 1):

Sc 0,1-0,5
Er 0,1-6,0
Tm 0,1-10,0
Yt 0,1-15,0
Lu 0,1-12,0

По крайней мере один из элементов (группа 2):

Gd 0,1-4,0
Y 0,1-4,0
Ti 0,05-2,0
Zr 0,05-1,0
Hf 0,05-2,0
Nb 0,05-1,0и
Al остальное

Сплав типа твердого раствора содержит множество дисперсных частиц состава Al3X со структурой L12, где X включает по крайней мере один элемент из группы 1 и по крайней мере один элемент из группы 2.

Наиболее близким аналогом является (Заявка EP 2112239 (A2), опубл. 28.10.2009) алюминиевый сплав состава, мас.%:

Mg 1,0-8,0

По крайней мере один из элементов:

Si 4-25
Cu 0,2-3,0
Li 0,5-3,0
Zn 3,0-12,0

По крайней мере один из элементов (группа 1):

Sc 0,1-4,0
Er 0,1-20,0
Tm 0,1-15,0
Yt 0,1-15,0
Lu 0,1-15,0

По крайней мере один из элементов (группа 2):

Gd 0,1-20,0
Y 0,1-20,0
Ti 0,05-10,0
Zr 0,05-4,0
Hf 0,05-10,0
Nb 0,05-5,0

Сплав типа твердого раствора содержит множество дисперсных частиц состава Al3X со структурой L12, где X включает по крайней мере один элемент из группы 1 и по крайней мере один элемент из группы 2.

Основным недостатком данных сплавов является повышенное содержания магния, что ведет к охрупчиванию сплава, а также увеличение материалоемкости при его приготовлении. Другими недостатками являются сложность приготовления - необходимо подготовить интерметаллидные частицы, также для получения нужных свойств, сплав необходимо охлаждать с высокой скоростью - до 103°C/с.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание литейного сплава на основе алюминия с механическими свойствами на уровне прототипа, экономно легированного.

Техническим результатом является предотвращение охрупчивание сплавов на основе алюминия, уменьшение материалоемкости, сокращение отходов, упрощение технологии производства, литейный сплав можно использовать для получения сложных по конфигурации фасонных отливок.

Поставленный технический результат достигается тем, что литейный сплав на основе алюминия содержит кремний, медь, магний, титан, цирконий, скандий, отличающийся тем, что упомянутые элементы содержатся при следующем соотношении, мас.%:

Кремний 7,0-12,0
Медь 1,0-3,5
Магний 0,1-0,9
Титан 0,01-0,4
Цирконий 0,01-0,4
Скандий 0,01-0,5
Алюминий остальное

Установлено, что при данном экономном легировании, а также соотношении и содержании введенных компонентов сохраняются высокие значения прочности на уровне прототипа.

Примеры осуществления

Пример 1.

Сплав Состава 1 (см. Таблицу 1) готовили в электрических печах сопротивления в графитово-шамотных тиглях. Литьем в металлические формы отливали заготовки, из которых вытачивали стандартные образцы ⌀12 мм для определения механических свойств при комнатной температуре. Образцы испытывали в закаленном и искусственно состаренном состоянии по режиму Т5: нагрев под закалку 3-ступенчатый: 490±5°C - 4 ч, +500±5°C - 4 ч, +510±5°C - 6 ч, охл. в воде с т-рой 20°C, старение при 160±5°C - 10 ч, охлаждение на воздухе.

Пример 2. То же, что в Примере 1, только для Состава 2 (Таблица 1).

Пример 3. То же, что в Примере 1, только для Состава 3 (Таблица 1).

В Таблице 1 приведен химический состав предлагаемого сплава и сплава-прототипа.

Из таблицы 2 следует, что предлагаемый сплав имеет более высокие литейные свойства, а также, более низкую плотность.

Фасонные отливки, изготовленные из сплава по настоящему изобретению, прошли контроль качества. Брака по литью не обнаружено.

Таким образом, применение предлагаемого сплава на основе алюминия в изделиях агрегато-, самолето- и автомобилестроения в качестве корпусных деталей агрегатов управления топливной системой позволит снизить массу изделий на 15%, увеличить ресурс в 4 раза, а также ликвидировать брак по качеству литья.

1. Литейный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, медь, магний, титан, цирконий, скандий, отличающийся тем, что упомянутые элементы содержатся при следующем соотношении, мас.%:

кремний 7,0-12,0
медь 1,0-3,5
магний 0,1-0,9
титан 0,01-0,4
цирконий 0,01-0,4
скандий 0,01-0,5
алюминий остальное

2. Изделие из литейного сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п. 1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству. Алюминиевый сплав содержит, вес.%: кремний 8-11,6, марганец 0,8-1,9, железо 0,1-0,5, магний 0,2-0,7, бор 0,002-0,15, стронций 0,006-0,017, медь 0-0,25, цинк 0-0,35, титан 0-0,25, алюминий - остальное.

Изобретение относится к способам, специально предназначенным для изготовления или обработки микроструктурных устройств или систем, и может быть использовано при изготовлении композитных материалов.

Изобретение относится к способу изготовления многослойного материала для высокотемпературной пайки и может быть использовано, например, для изготовления тонких листов в теплообменниках.
Изобретение относится к области металлургии, в частности для получения пропиткой композиционных материалов, имеющих пористый углеграфитовый каркас, и может быть использовано для получения вкладышей радиальных и упорных подшипников, направляющих втулок, пластин, поршневых колец, щеток, вставок пантографов, токосъемников, а также в различных узлах и изделиях ракетно-космического назначения.

Изобретение относится к многослойной трубе и ее применению. Многослойная труба включает металлическую трубу с внутренней поверхностью и внешней поверхностью, первый полимерный слой, связанный с внешней поверхностью, и, предпочтительно, второй полимерный слой, связанный с внутренней поверхностью, и при этом металлическая труба изготовлена из алюминиевого сплава, содержащего, вес.%: Si от 1,5 до 2,45, Fe от 0,5 до 1,2, Mn от 0,5 до 1,2, Cu от 0,3 до 1, Mg от 0,04 до 0,3, Ti<0,25, Zn<1,2 и другие примеси или случайные элементы <0,05 каждого, включая Cr<0,05 и Zr<0,05, всего <0,25, а остальное - алюминий.
Изобретение относится к листовому припою из многослойного алюминиевого сплава и может быть использовано при изготовлении теплообменников. Листовой припой из многослойного алюминиевого сплава, состоящий из: материала основного слоя, который на одной или двух сторонах имеет промежуточный слой, состоящий из Al-Si твердого припоя, расположенного между основным слоем и тонким покрывающим слоем поверх промежуточного слоя.
Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, обладающим хорошей электропроводностью и теплопроводностью, и может быть использовано для производства деталей посредством литья под давлением, например радиаторов, применяемых для защиты электроники в автомобилях.
Изобретение относится к экструдированному или катаному плакированному металлическому изделию и может быть использовано в транспортной промышленности, аэрокосмических изделиях, судах.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к созданию легких материалов с низким коэффициентом линейного расширения, и может быть использовано в качестве конструкционного материала при создании командных приборов систем управления летательных аппаратов с высокими эксплуатационными характеристиками.

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.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к кремнийсодержащим алюмоматричным композиционным сплавам антифрикционного назначения. Способ включает введение кремнезема в расплавленный алюминий и обработку расплава продуктами реакции водяного пара с материалом, содержащим восстановитель. Водяной пар получают термической дегидратацией кремнеземсодержащей шихты, вводимой в расплавленный алюминий, а в качестве материала, содержащего восстановитель, используют обрабатываемый расплавленный алюминий. Обработку производят при 690-700°С в течение 1-2 мин. Обеспечивается получение алюмоматричного композиционного сплава, содержащего микрочастицы кремния, обладающего высокими механическими свойствами в сочетании с малым удельным весом. 1 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в которой получают многокомпонентные металлические сплавы, содержащие алюминий и кремний. Способ включает размещение предварительно сформированной и содержащей соединения всех перечисленных выше элементов исходной сырьевой смеси во внутреннем объеме применяемого для ее переработки устройства. В устройстве генерируют физические поля, накладываемые на все зоны его полости, в которых находится перерабатываемая в сплав исходная сырьевая масса. С помощью этих физических полей производят восстановление составляющих этот сплав Al и Si, т.е. компонентов исходного рудного материала. При проведении указанной выше операции осуществляется соединение входящих в сырьевую смесь отдельных уже восстановленных фрагментов готового конечного продукта в целостное монолитное структурное образование, состоящее из самого сплава. При выполнении способа производят перемешивание сырьевого материала. Техническим результатом является возможность получения указанного сплава непосредственно из рудного сырья. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в которой получают многокомпонентные металлические сплавы, содержащие алюминий, цинк и кремний. Способ включает размещение предварительно сформированной и содержащей соединения всех перечисленных выше элементов исходной сырьевой смеси во внутреннем объеме применяемого для ее переработки устройства. В устройстве генерируют физические поля, накладываемые на все зоны его полости, в которых находится перерабатываемая в сплав исходная сырьевая масса. С помощью этих физических полей производят восстановление составляющих этот сплав Al; Zn; Si, т.е. компонентов исходного рудного материала. При проведении указанной выше операции осуществляется соединение входящих в сырьевую смесь отдельных уже восстановленных фрагментов готового конечного продукта в целостное монолитное структурное образование, состоящее из самого сплава. При выполнении способа производят перемешивание сырьевого материала. Техническим результатом является возможность получения указанного сплава непосредственно из рудного сырья. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления дисков автомобильных колес. Литейный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, магний, марганец, железо, дополнительно содержит, мас.%: кремний 10,0-13,0, магний не более 0,15, железо не более 0,5, марганец не более 0,5, элементы-модификаторы для измельчения эвтектики из ряда Sb, Sr, Na, K, Ca в сумме не более 0,05, элементы-модификаторы для измельчения α-твердого раствора из ряда Ti, B, Zr, Sc в сумме не более 0,12, алюминий - остальное, при соотношении железа к марганцу 1:1. Технический результат заключается в повышении условного предела текучести, временного сопротивления разрыву и твердости. 1 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 8-13, медь 0,1-10, германий 1,5-8, железо 0,5-3, хром 0,1-2,1, марганец 0,5-3, кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, стронций 0,001-0,2, бериллий 0,001-0,1, титан 0,001-0,1, натрий 0,001-0,2 и ванадий 0,001-0,2, алюминий остальное. Суммарное содержание меди и германия не превышает 14 мас.%. Отношение содержания железа к марганцу составляет 1:1. Отношение содержания хрома к железу составляет от 1:1 до 1:1,2. При вакуумной пайке припой дополнительно содержит магний в количестве 0,1-1 мас.%. Изобретение обеспечивает понижение температуры плавления припоя, повышение прочности паяных конструкций, что позволяет увеличить срок их службы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: кремний 5-13, медь 4-7, цинк 4-7, никель 0,5-3, марганец 0,3-3, железо 0,3-3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2, бериллий 0,001-0,1, титан 0,001-0,1, натрий 0,001-0,2 и ванадий 0,001-0,2, остальное - алюминий. Отношение содержания железа к марганцу составляет от 1:1 до 1:1,1. Отношение содержания никеля к железу составляет не более 1:2. При вакуумной пайке припой дополнительно содержит магний в количестве 0,1-1 мас. %. При пайке с длительным термическим циклом припой дополнительно содержит, мас.%: кобальт 0,001-0,8 и молибден 0,001-0,8. Технический результат заключается в понижении температуры плавления припоя, повышении прочности и коррозионной стойкости получаемых паяных конструкций из алюминиевых сплавов, что обеспечивает повышение их срока службы. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.
Наверх