Алюминиевый сплав



Алюминиевый сплав
Алюминиевый сплав
Алюминиевый сплав
Алюминиевый сплав

 


Владельцы патента RU 2570684:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, предназначенным для производства электропроводников, работающих при высоких температурах. Алюминиевый сплав содержит, мас.%: лантан и церий в сумме до 9, никель до 0,7, стронций до 0,001, алюминий - остальное, при соотношении церия к лантану 1,0-1,5 и никеля к сумме лантана и церия 0,1-0,3. Технический результат заключается в улучшении пластических свойств и электропроводности сплава, что позволяет расширить технологические возможности производства из него холоднодеформированных полуфабрикатов в виде проволоки и повышает технологичность обработки. 1 пр., 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к алюминиевым сплавам, предназначенным для производства электропроводников, работающих при повышенных температурах, а также в качестве изделий в машиностроении, самолетостроении, ракетостроении, судостроении, автомобилестроении, медицинской технике, строительстве и в бытовом оборудовании.

Известен сплав на основе алюминия (RU 2344187 С2, 10.07.2008), содержащий, мас. %: по меньшей мере один редкоземельный металл, и дополнительно он содержит кислород, азот и водород при следующем соотношении компонентов, мас. %:

по меньшей мере, один редкоземельный металл 5,0-10,0
кислород 0,002-1,5
азот 0,002-1,2
водород 0,0002-0,5
алюминий остальное

В частном случае выполнения алюминиевый сплав дополнительно содержит, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы: кремний, медь, магний, хром, цирконий, бор, марганец, цинк, никель, иттрий, скандий, титан, ванадий, молибден, ниобий, тантал, железо в количестве 0,005-2,2 мас. %.

Данный сплав обладает стабильными механическими свойствами при температурах до 350°С, однако высокое содержание редкоземельных металлов приводит к снижению электропроводности по сравнению с электротехническим алюминием и существенному удорожанию сплава.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является сплав на основе алюминия (RU 2458170 C1, 10.08.2012), содержащий, мас. %: гафний, рутений, сурьма, бериллий, стронций, углерод в сумме 0,001-0,4; никель и железо в сумме 0,2-0,7, при соотношении никеля к железу 1,0-4,0; кремний, бор, титан, цинк, марганец, медь в сумме 0,001-0,4 при соотношении бора к титану 0,01-3,0; по меньшей мере, один редкоземельный металл 0,5-5,0; алюминий - остальное.

Данный сплав обладает стабильными механическими свойствами при температурах от 20°С до 200°С и хорошей электропроводностью, однако при приготовлении этого сплава с использованием мишметалла (церий, лантан, празеодим и др.) или лигатуры Al-La, в которых содержится лантан, возникает веерная структура, которая негативно отражается на свойствах сплава. При этом снижается пластичность металла и технологичность обработки, а получение деформированных полуфабрикатов в виде проволоки из них становится практически невозможным из-за обрывов, что приводит к увеличению трудоемкости производства и снижению выхода годной продукции (см. Падалка В.А., Довженко Н.Н., Сидельников С.Б. и др. Особенности технологии получения и свойства литых и деформированных полуфабрикатов электротехнического назначения из низколегированных сплавов системы Al - РЗМ. Литейщик России, 2011. №8, с. 26-29). Присутствие никеля в сплаве повышает пластические и прочностные свойства сплава, однако, при избыточных концентрациях по сравнению с содержанием редкоземельных металлов возрастает электросопротивление.

Технической задачей данного изобретения является создание жаропрочного алюминиевого сплава, обладающего одновременно стабильными прочностными, пластическими и электрофизическими свойствами, а также расширение технологических возможностей его обработки.

Достигается это тем, что алюминиевый сплав, содержащий редкоземельные элементы, никель и стронций, дополнительно содержит лантан и церий в качестве редкоземельных элементов при следующем соотношении компонентов, мас.%: лантан и церий в сумме до 9, никель до 0,7, стронций до 0,001, алюминий - остальное, при соотношении церия к лантану 1,0-1,5 и никеля к сумме лантана и церия 0,1-0,3.

Наличие в составе сплава церия и лантана в заявленных количествах приводит к оптимальному сочетанию механических свойств, термостойкости и электропроводности. Так при их количестве в сплаве до 9% по массе возможно изготовление бортовых проводов самолетов, работающих при повышенных температурах (сплав 01417). При наличии в составе никеля, железа, кремния и др. элементов суммарное содержание церия и лантана в количествах, превышающих 9%, приводит к резкому снижению электропроводности и пластичности металла. Соотношение церия к лантану 1,0-1,5 мас.% является оптимальным, так как при отношениях меньше 1,0 (большом количестве лантана по сравнению с церием) лантан резко снижает пластичность сплава и технологичность его обработки, так как велика вероятность образования веерной структуры (фиг. 1).

Макроструктурный анализ показывает, что слитки исследуемых сплавов преимущественно состоят из зоны столбчатых кристаллов, которая занимает более половины слитка, и центральной зоны равноосных кристаллов. Грубые веерные кристаллы с двойникованными границами приводят при кристаллизации к формированию характерного расположения ветвей дендритов относительно плоскости двойникования. Такие участки структуры могут оказывать неблагоприятное воздействие при изготовлении деформированных полуфабрикатов, так как значительно снижается их пластичность. При отношениях церия к лантану больше 1,5 снижается электропроводность сплава.

Легирование сплава никелем в заявленных количествах повышает пластичность и технологичность обработки. При производстве деформированных полуфабрикатов из сплавов системы Аl-РЗМ и Al-PЗM-Ni происходит характерное распределение структурных составляющих по сечению образцов, которое приводит к макро- и микронеоднородности (фиг. 2). При этом, чем больше количество никеля в сплаве по сравнению с содержанием РЗМ, тем больше неоднородность структуры металла. Поэтому важно не только количество вводимого никеля, но и отношение содержания никеля к сумме редкоземельным металлов. При величинах этого отношения меньше 0,1 не достигается повышения механических характеристик металла, а изготовление сплавов с отношением никеля к РЗМ больше 0,3 приводит к снижению электропроводности и пластичности металла (см. Довженко Н.Н., Сидельников С.Б., Дроздова Т.Н. и др. Исследование структуры и оценка свойств литых и деформированных полуфабрикатов из сплавов системы Al-РЗМ с различным содержанием никеля. Вестник магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2013. №.1, с. 45-48).

Пример реализации изобретения.

Подготовка сплава осуществляется в индукционной печи из первичного алюминия и лигатур Аl-Мишметалл и Al-La с добавками никеля, железа, титана, бора и др. элементов. В качестве модификатора вводили один или несколько элементов из группы: гафний, рутений, сурьма, бериллий, стронций, сурьма, углерод в заявленных количествах. Далее с помощью кристаллизатора получали литую заготовку, которую затем подвергали обработке давлением и получали катанку диаметром 9 мм. На полученных деформированных полуфабрикатах замеряли механические свойства и электропроводность.

Для опробования предложенного сплава были приготовлены композиции с различным соотношением церия и лантана, а также с различным соотношением никеля к сумме церия и лантана, состав и свойства которых в сопоставлении с известными сплавами приведены в таблицах 1, 2.

Как показывает анализ приведенных данных, предложенный сплав обладает по сравнению с прототипом повышенными пластическими свойствами и более высокой электропроводностью. Высокий уровень пластических свойств расширяет технологические возможности производства из него холоднодеформированных полуфабрикатов в виде проволоки и повышает технологичность обработки. Таким образом, заявляемый сплав может успешно использоваться для производства электропроводников, работающих в условиях высоких механических нагрузок и повышенных температур.

Алюминиевый сплав, содержащий редкоземельные элементы, никель и стронций, отличающийся тем, что он содержит лантан и церий в качестве редкоземельных элементов при следующем соотношении компонентов, мас.%: лантан и церий в сумме до 9, никель до 0,7, стронций до 0,001, алюминий - остальное, при соотношении церия к лантану 1,0-1,5 и никеля к сумме лантана и церия 0,1-0,3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству. Алюминиевый сплав, содержащий в мас.%: никель 2-6, цирконий 0,1-0,4, ванадий 0,1-0,4, марганец до 5, железо до 2, титан до 1, алюминий, содержащий не более 1 мас.% производственных примесей, - остальное, заливают в форму машины литья под давлением.

Изобретение относится к получению наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения износо-коррозионностойких покрытий гизодинамическим и газотермическим напылением.

Изобретение относится к получению упрочненных легких сплавов на основе алюминия. В расплав алюминиевого сплава при температуре 750÷800ºС вводят 6 мас.% порошка криолита Na3AlF6, через промежуток времени не менее 10 мин в расплав вводят 5÷6 мас.% модификатора при одновременной активации расплава в течение не менее 20 мин механическим перемешиванием и/или воздействием ультразвуковых колебаний частотой 10 кГц, и/или воздействием электромагнитного поля частотой 40 Гц.

Группа изобретений относится к получению сплава на основе титана из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения титана. Способ включает генерацию магнитных полей, накладываемых на порции перерабатываемой сырьевой массы, восстановление металлов из руд при непрерывном перемешивании сырьевой массы с последующим накоплением и формированием продукта в виде кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего из интерметаллида, выбранного из ТiАl3, TiFeAl2, TiAl2Fe, TiFe3, и его выгрузку.

Изобретение относится к получению литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава для изготовления деталей сложной формы. Расплавляют основу, вводят в нее композицию, включающую армирующие частицы Аl2О3, на поверхности которых механической активацией предварительно сформирован слой Аl, и разливают в форму.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к карбонатным смесям, используемым при рафинировании и модифицировании алюминиевых сплавов. Карбонатная смесь содержит, мас.%: 50-95 карбоната кальция и 5-50 карбоната стронция, при этом смесь состоит из частиц фракции 40-60 мкм.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке цирконийсодержащих оксидных материалов для получения алюминий-циркониевого сплава.

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для применения в паяных конструкциях. Деформируемый сплав на основе алюминия для паяных конструкций содержит, мас.

Изобретение относится к способу изготовления многослойного материала для высокотемпературной пайки и может быть использовано, например, для изготовления тонких листов в теплообменниках.

Изобретение относится к производству изделий из алюминиевых сплавов, в частности к изготовлению алюминиевой фольги, которая может быть использована в качестве бытовой фольги, для изготовления упаковочной тары и т.д.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных алюминиевых антифрикционных сплавов, используемых в машиностроении при изготовлении монометаллических подшипников скольжения. Литейный антифрикционный сплав содержит, мас. %: олово 5-11, свинец 2-4, медь 1,5-4,5, кремний 0,4-1,5, цинк 1,5-4,5, магний 1,5-4,5, титан 0,03-0,2, алюминий - остальное. Способ получения сплава включает расплавление алюминия, введение легирующих компонентов, выдержку при 800-840°C, дегазацию и модифицирование расплава в промежуточной емкости при температуре 780°C комплексным реагентом, содержащим гексафтортитан, тетрафторборат калия, гексафторсиликат калия, хлорид калия и гексахлорэтан, и заливку расплава с температурой 740-760°C в кокили или формы. Обеспечивается повышение антифрикционных и механических свойств монометаллических подшипников скольжения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Группа изобретений относится к способу и устройству получения содержащего алюминий и титан сплава - интерметаллида. Способ включает получение сплава из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения алюминия и титана. Для этого генерируются физические магнитные поля, которые накладываются на зоны с рудной массой. С их помощью производится восстановление металлов в целостную монолитную структуру - сплав. Техническим результатом является возможность получения указанного сплава непосредственно из рудного сырья. 2 н.п. ф-лы, 6 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам антифрикционных сплавов на основе алюминия, а также к способам изменения их металлографической структуры сочетанием термической обработки и пластической деформации, и может быть использовано, например, в производстве подшипников скольжения. Антифрикционный сплав содержит, мас.%: олово 8,0-12,0; свинец 2,0-4,0; медь 2,0-5,0; кремний 0,1-1,0; цинк 1,5-4,0; титан 0,02-0,2; алюминий - остальное. Способ получения антифрикционного сплава включает выплавку антифрикционного сплава указанного состава для чего в процессе выплавки нагревают расплав алюминия с легирующими компонентами до температуры 750-850°С, проводят его дегазацию и модифицирование, после чего разливают расплавленный металл при температуре 740-760°С в предварительно нагретые формы. Техническим результатом является повышение прочности, твердости и износостойкости антифрикционного сплава при сохранении высокого уровня износостойкости за счет снижения уровня внутренних напряжений и создания мелкозернистой структуры с равномерным распределением мягкой структурной составляющей и мелких включений твердых фаз на основе меди и кремния. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Fe-Si в виде тонколистового проката, фольги, листов, плит, прессованных профилей, проволоки и др. Из деформированных полуфабрикатов могут быть получены изделия, предназначенные для использования в качестве упаковочного материала пищевых продуктов, изделия, используемые в строительстве в качестве отделочно-декоративного материала, химической промышленности для хранения и транспортировки различных химических веществ и т.д. Способ получения деформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава включает приготовление расплава, содержащего алюминий, железо и кремний, получение слитка путем кристаллизации расплава, получение деформированных полуфабрикатов путем деформации слитка и отжиг деформированных полуфабрикатов, при этом расплав готовят на основе алюминия, полученного по технологии инертного анода, при следующем соотношении компонентов в расплаве, мас. %: железо - 0,5-1,6, кремний - 0,25-0,4, алюминий - остальное, при отношении железа к кремнию, составляющем 2-4, кристаллизацию расплава проводят со скоростью охлаждения не менее 20 К/с, деформацию слитка проводят по меньшей мере в 2 этапа с промежуточным отжигом между этапами при 300-450°C, на первом этапе со степенью деформации не менее 90%, на последующем этапе со степенью деформации не менее 60%, отжиг готового деформированного полуфабриката проводят при 300-400°C, при этом получают деформированные полуфабрикаты со структурой, содержащей алюминиевую матрицу с содержанием кремния до 0,1 мас. % и равномерно распределенными частицами фазы Al8Fe2Si со средним поперечным размером не более 1 мкм и массовой долей от 0,5 до 2%. Техническим результатом изобретения является создание нового деформированного сплава, выполненного в виде тонколистового проката, плиты, фольги и проволоки с высоким комплексом механических и электрических свойств, в частности с временным сопротивлением после отжига, превышающим 130 МПа, электропроводностью более 60% IACS, относительным удлинением, превышающим 20%. 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к высокопрочным кованым изделиям из алюминиевых сплавов и способам их получения. Кованое изделие, выполненное из деформируемого алюминиевого сплава, упрочняемого термообработкой, имеет кристаллическую микроструктуру, содержащую зерна первого типа с отклонением зерен от ориентации текстуры ≤3°, имеющие среднее отношение размеров в плоскости LТ-ST по меньшей мере 3,5:1, и зерна второго типа, отличные от зерен первого типа, причем зерна первого типа содержатся в количестве от 5 об.% до 50 об.%, при этом максимальная интенсивность текстуры по графику ODF составляет по меньшей мере 30. Способ получения кованого изделия включает прессование алюминиевого сплава методом выдавливания с обратным истечением с получением прессованного профиля с максимальной интенсивностью текстуры по графику ODF в прессованном состоянии, ковку прессованного профиля в кованое изделие путем горячей обработки прессованного профиля давлением при температуре на 20 °F ниже температуры начала плавления сплава и термообработки на твердый раствор. Изобретение направлено на получение изделий с повышенной прочностью. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл., 12 ил.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для производства лигатуры алюминий-скандий-иттрий, применяемой для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий включает приготовление флюса, содержащего смесь солей фторида иттрия, фторида алюминия, фторида скандия, фторида калия, хлорида магния, плавление алюминиевого сплава и флюса и осуществление высокотемпературной обменной реакции фторида скандия с алюминием в среде расплавленных галогенидов металлов, при этом флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: фторид иттрия 3-10, фторид алюминия 11-15, фторид скандия 21-24, фторид калия 13-20, хлорид магния - остальное, причем в качестве восстановителя используют алюминиево-магниевый сплав, содержащий от 15 до 30% магния, который подают через приемник на пенокерамические фильтры через расплавленные фториды во встречном потоке аргона, выдерживают в тигле и затем разделяют расплав солей и алюминиево-скандиево-иттриевый сплав. Изобретение направлено на получение слитков лигатуры с равноосной мелкозернистой структурой, стабилизацию и упрощение процесса. 3 пр., 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению травленой конденсаторной алюминиевой фольги. Способ получения травленой катодной конденсаторной алюминиевой фольги, содержащей 0,001-0,1 мас.% скандий, толщиной 20-60 мкм, включает легирование алюминия высокой чистоты скандием, горячую прокатку и холодную прокатку до толщины 20-60 мкм, при этом легирование осуществляют путем добавления к алюминию чистотой 99,99% лигатуры Al-Sc2% в соотношении по массе от 1:2000 до 1:20, а после холодной прокатки гладкую фольгу подвергают электрохимическому травлению в водном электролите, содержащем, г/л: NaCl - 150-300, Na2SO4 - 15-30, полиэтиленгликоль - 0,1-1, при температуре 85-95°С и плотности тока - 0,5-0,7 А/см2. Изобретение направлено на повышение электромеханических характеристик, в частности получение конденсаторов с высоким удельным зарядом, и улучшение свариваемости и коррозионной стойкости. 2 пр., 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении деформированных полуфабрикатов в виде прессованных профилей, прутков, труб, катаных плит и листов, предназначенных для использования в строительстве, судостроении, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: марганец 0,5-2,0, железо 0,2-0,6, магний 0,5-1,5, цирконий 0,2-0,6, кремний 0,15-0,6, медь 0,1-0,3, цинк 0,05-0,5, алюминий остальное, при соотношении Zr/Si=1-2, при этом цирконий в структуре сплава присутствует в виде вторичных выделений кубической фазы Al3Zr с решеткой L12 и со средним размером не более 20 нм. Способ получения деформированного полуфабриката из сплава на основе алюминия включает получение расплава, получение слитка путем кристаллизации расплава, получение деформированного полуфабриката путем деформирования литого слитка и термической обработки деформированного полуфабриката, при этом кристаллизацию расплава проводят при температуре, превышающей температуру ликвидуса сплава не менее чем на 50°C, а скорость охлаждения в интервале кристаллизации составляет не менее 20 K/с, деформирование литой заготовки проводят при температуре, не превышающей 450°C, а термическую обработку готового деформированного полуфабриката проводят при температуре 300-400°C. Техническим результатом изобретения является повышение уровня механических свойств, в том числе после нагревов при температурах до 300°C включительно, достигаемых без использования гомогенизации слитков и закалки деформированных полуфабрикатов. В частности, временное сопротивление превышает 250 МПа, относительное удлинение превышает 8%, а предел текучести выше 200 МПа. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 3 табл., 5 ил.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформированным борсодержащим алюмоматричным композиционным материалам в виде листов, к которым предъявляются специальные требования по поглощению нейтронного излучения в сочетании с низким удельным весом. Способ включает приготовление алюминиевого расплава, содержащего, мас.%: марганец от 0,5 до 2, магний от 0,5 до 4, кремний от 0,1 до 0,3, скандий от 0,15 до 0,3, формирование борсодержащих частиц в алюминиевом расплаве путем введения в расплав лигатуры, содержащей смесь порошка TiB2 и солей NaCl2, MgCl2 и KCl, причем температуру расплава в процессе замешивания лигатуры поддерживают в пределах от 720 до 800°С в течение 30-45 минут, получение слитка путем кристаллизации расплава, получение листа путем деформирования слитка и отжиг деформированного полуфабриката при температуре 250-350°С, при этом получают листы со структурой композиционного материала, содержащего частицы TiB2 в количестве от 4 до 8%. Техническим результатом изобретения является достижение высокого уровня прочностных характеристик (временное сопротивление при растяжении (σв) - не менее 280 МПа) без использования операции гомогенизации для слитков и закалки для листов. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.

Изобретение относится к брикетам для легирования при выплавке алюминиевых сплавов. Брикет содержит стружку сплава алюминия с медью и частицы меди в количестве 20-40 мас.% от общей массы брикета. Частицы меди могут быть использованы в виде стружки. Обеспечивается погружение брикета в расплав при выплавке алюминиевых сплавов, а также обеспечивается утилизация отходов в виде стружки сплава алюминия с медью. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.
Наверх