Деформируемый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве электропроводного конструкционного материала, в частности для токопроводящих элементов, а также в качестве заготовки для получения электропроводов. Деформируемый сплав на основе алюминия содержит, мас.%: магний 0,45-0,6, скандий 0,1-0,15, цирконий 0,1-0,15, кальций 0,02-0,1, железо 0,4-0,7, кремний 0,45-0,65, алюминий и неизбежные примеси - остальное, в том числе медь не более 0,05, цинк не более 0,05, марганец не более 0,02, хром не более 0,02. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик материала. 1 пр., 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве электропроводного конструкционного материала преимущественно для токопроводящих элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности, а также в качестве заготовки для получения электропроводов.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электропроводного материала, содержащий 99,5 мас.% алюминия и примеси в количестве не более, мас.%: железо 0,3, кремний 0,3, медь 0,05, цинк 0,1, титан 0,15, марганец 0,025, магний 0,05, примеси в сумме 0,7 (см. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. М.: Металлургия. 1972. С. 238).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электропроводного материала (см. патент RU №2416658, МПК C22C 21/06 - прототип), следующего химического состава, мас.%:

Магний 0,55-0,85
Скандий 0,2-0,4
Гафний 0,02-0,05
Иттрий 0,0001-0,005
Алюминий Остальное

Однако известный сплав имеет недостаточно высокие прочностные свойства, что утяжеляет токопроводящие элементы конструкции и снижает тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

Предлагается деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий магний и скандий, который дополнительно содержит цирконий, кальций, железо, кремний и неизбежные примеси, основными из которых являются медь, цинк, марганец и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний 0,45-0,6
Скандий 0,1-0,15
Цирконий 0,1-0,15
Кальций 0,02-0,1
Железо 0,4-0,7
Кремний 0,45-0,65
Алюминий и неизбежные примеси, в том числе медь в количестве не более 0,05 мас.%, цинк в количестве не более 0,05 мас.%, марганец в количестве не более 0,02 мас.% и хром в количестве
не более 0,02 мас.% Остальное

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит цирконий, кальций, железо, кремний и неизбежные примеси, основными из которых являются медь, цинк, марганец и хром, и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Магний 0,45-0,6
Скандий 0,1-0,15
Цирконий 0,1-0,15
Кальций 0,02-0,1
Железо 0,4-0,7
Кремний 0,45-0,65

Алюминий и неизбежные примеси, в том числе медь в количестве не более 0,05 мас.%, цинк в количестве не более 0,05 мас.%, марганец в количестве не более 0,02 мас.% и хром в количестве
не более 0,02 мас.% Остальное

Технический результат - повышение прочностных характеристик сплава, что позволяет снизить массу и габариты токопроводящих элементов конструкции, повышая тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве за счет образующихся при неизбежных технологических нагревах вторичных выделений дисперсных интерметаллидов типа Al3(Sc,Zr), а также образующихся при кристаллизации расплава фаз Mg2Si, CaSi2 и Al(Fe,Si), оказывающих непосредственное упрочняющее воздействие, достигается повышенный уровень прочностных свойств в состоянии после высокотемпературного отжига, обеспечивающего максимально возможный для данного химического состава уровень электропроводности. Ограничение содержания неизбежных примесей меди, цинка, марганца и хрома, обладающих заметной растворимостью в алюминии, способствует сохранению достаточно высокого уровня электропроводности сплава.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия марки А99, магния марки Мг95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий, алюминий-железо, кальция металлического и силумина. Сплав готовили в электрической печи сопротивления и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 370 мм. Химический состав сплава приведен в таблице 1.

Слитки гомогенизировали, после чего резали на заготовки длиной 600 мм, которые затем обтачивали до диаметра 345 мм. Обточенные заготовки прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе с максимальным усилием 5000 тс при температуре 390°C на пруток диаметром 120 мм. Пруток подвергали отжигу при температуре 390°C с выдержкой при этой температуре 1 ч. Определяли механические свойства (предел прочности σВ, предел текучести σ0,2, относительное удлинение δ) при испытании на растяжение и удельную электрическую проводимость γ отожженных прессованных прутков. Также определяли механические свойства и удельную электрическую проводимость изготовленных тем же способом прутков из сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таким образом, предлагаемый сплав имеет в 1,08 раза более высокий предел прочности и в 1,11 раза более высокий предел текучести, что позволит на 8-10% снизить массу и габариты токопроводящих элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом, что принципиально важно для авиакосмической техники, судостроения и других отраслей промышленности.

Деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, скандий, алюминий и неизбежные примеси, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий, кальций, железо и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

магний 0,45-0,6
скандий 0,1-0,15
цирконий 0,1-0,15
кальций 0,02-0,1
железо 0,4-0,7
кремний 0,45-0,65

неизбежные примеси, в том числе

медь не более 0,05
цинк не более 0,05

марганец не более 0,02
хром не более 0,02

алюминий остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению лигатурного сплава на основе алюминия, который может быть использован для очистки алюминия, получаемого электролизом, от переходных элементов.

Изобретение относится к порошковой металлургии с использованием технологии быстрой кристаллизации, в частности к получению заготовок из алюминиевых сплавов. Предложенный способ включает приготовление алюминиевого расплава, центробежное литье гранул, их охлаждение и последующую ступенчатую вакуумную дегазацию в герметичных технологических капсулах, затем ведут компактирование гранул в герметичных технологических капсулах без дополнительного нагрева в контейнере пресса, нагретом до температуры не менее 400°C, и механическую обточку скомпактированных брикетов с получением компактных заготовок.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению сплава алюминия с редкоземельными металлами, и может быть использовано для получения алюминиевого сплава с 0,2-0,4 мас.

Изобретение относится к алюминиевым сплавам для использования в производственной технологии ударного прессования для создания формованных контейнеров и других изделий промышленного производства.

Изобретение относится к полуфабрикатам из алюминиевого сплава, изготовленным полунепрерывной вертикальной разливкой с прямым охлаждением, которые могут быть использованы для изготовления конструкционных элементов для авиационно-космической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению биметаллических заготовок из алюминиево-оловянных антифрикционных сплавов путем изменения их физической структуры сочетанием термической обработки и пластической деформации, и может быть использовано, например, в производстве подшипников скольжения.

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.
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.

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.

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 относится к области металлургии и может быть использовано для получения поршней двигателей внутреннего сгорания из заэвтектического силумина. В способе осуществляют расплавление шихты в печи, рафинирование расплава от водорода, внепечное модифицирование расплава лигатурой, содержащей соединения фосфора, получение поршневой заготовки и ее гомогенизацию. При этом внепечное модифицирование расплава проводят с обеспечением измельчения первичных кристаллов кремния путем подачи лигатурного прутка из быстрозакристаллизованного со скоростью охлаждения не менее 1×102 К/с, сплава на основе алюминия, содержащего дисперсные фазы соединения алюминия с фосфором (AIP) с размером частиц от 50 нм до 10 мкм, а рафинирование расплава проводят до уровня содержания водорода не более 0,35 см3/100 г, при этом заготовку получают путем полунепрерывного литья. Изобретение позволяет изготавливать поршневые заготовки из заэвтектического силумина методом полунепрерывного литья с физико-механическими характеристиками, близкими к прессованной заготовке из гранул. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к изготовлению расходуемого электрода для выплавки слитков титан-алюминиевых сплавов, содержащих 15-63 мас. % алюминия. Способ включает приготовление шихты путем смешивания титановой губки и алюминиевого полуфабриката, подачу порций шихты в коническую матрицу и последующее проходное прессование. Титановую губку используют в виде сферических тел диаметром 10-25 мм, а алюминиевый полуфабрикат - в виде прутков с соотношением диаметр : длина = 1:1. Отношение линейных размеров алюминиевого полуфабриката к линейным размерам титановой губки составляет 2,5-3,5. Обеспечивается повышение механических свойств электродов. 1 з.п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композитов на основе металлической матрицы из алюминия или его сплавов c наполнителем из частиц борсодержащего материала и вольфрама. Способ получения алюмоматричного композитного материала, содержащего матрицу из алюминия или его сплава и наполнитель из частиц борсодержащих порошковых материалов и порошка вольфрама, включает приготовление исходной композиционной смеси из порошка матричного материала с порошками наполнителя, при этом в качестве наполнителя используют порошок, полученный путем механического смешивания порошка борсодержащего материала, преимущественно карбида бора или нитрида бора, со средним размером частиц 0,5-5 мкм в количестве 5-15 мас.% от состава исходной композиционной смеси с порошком вольфрама со средним размером частиц 0,1-1 мкм в количестве 15-20 мас.% от состава исходной композиционной смеси, механическое смешивание полученного наполнителя с порошком алюминия или его сплавом со средним размером частиц до 100 мкм в количестве до 100 мас.% состава исходной композиционной смеси в течение 0,5-6 часов со скоростью 10-60 об/мин, холодное прессование полученной исходной композиционной смеси при давлении до 1000 МПа на ультразвуковом гидравлическом прессе в закрытой жесткой пресс-форме с усилием, достаточным для достижения указанного давления на заданной площади гидравлического сечения изделия, с приложением к пресс-форме ультразвуковых механических колебаний частотой 18-24 кГц и амплитудой колебательного смещения формообразующих поверхностей пресс-формы 1-10 мкм. Изобретение направлено на разработку композиционного материала с малым удельным весом, высокими теплопроводностью, гамма- и нейтронной поглощаемостью и механическими свойствами. 4 пр.

Изобретение относится к области цветной металлургии и электротехники, в частности к материалам на основе алюминия, и может быть использовано при получении изделий электротехнического назначения: проводников круглого и квадратного сечения, проводов линий электропередач и токопроводящих элементов, работающих при повышенных температурах и механических нагрузках. Проводниковый ультрамелкозернистый алюминиевый сплав содержит по крайней мере один легирующий компонент, выбранный из группы редкоземельных металлов, железо и кремний, при этом редкоземельные элементы выбраны из группы, содержащей La, Ce, Nd, Pr, при следующем содержании компонентов, мас. %: по крайней мере один легирующий компонент, выбранный из группы La, Се, Nd, Pr 7,0-9,0, железо 0,05-0,1, кремний 0,05-0,1, алюминий - остальное, при этом сплав имеет структуру со средним размером зерна не более 400 нм и частицами эвтектической фазы Al11RE3, которые равномерно распределены по объему зерен и имеют сферическую форму с размером не более 50 нм, а межчастичное расстояние составляет не более 150 нм. Способ получения сплава включает интенсивную пластическую деформацию с истинной накопленной степенью деформации е≥4 при приложении давления 0.5-6.0 ГПа в интервале гомологических температур 0.3-0.5Тпл, и отжиг в температурном интервале 280-400°C продолжительностью не менее 1 часа. Техническим результатом является повышение механической прочности и термостойкости при удовлетворительной электрической проводимости в сплаве. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве электропроводного конструкционного материала преимущественно для токопроводящих элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности, а также в качестве заготовки для получения электропроводов. Деформируемый сплав на основе алюминия содержит, мас.%: скандий 0,15-0,28, цирконий 0,05-0,15, железо 0,01-0,06, неизбежные примеси, в том числе магний не более 0,05, марганец не более 0,02, кремний не более 0,05, медь не более 0,05, цинк не более 0,05, титан не более 0,05, хром не более 0,02 при их суммарном содержании не более 0,15, алюминий остальное, при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75. Техническим результатом является повышение прочности и электропроводности материала. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для получения сплава алюминий-скандий в условиях промышленного производства. Способ получения сплава на основе алюминия, содержащего 1-3 мас.% скандия, включает приготовление и расплавление смеси, содержащей фториды натрия, калия и алюминия, непрерывную подачу в расплав при температуре 800 – 950 0С оксида скандия в количестве, обеспечивающем поддержание оксида скандия в расплаве на уровне 1-8%, одновременное алюмотермическое восстановление скандия из его оксида и электролитическое разложение образующегося оксида алюминия, периодическую выгрузку полученного сплава с заданным составом и заливку расплавленного алюминия после выгрузки сплава в количестве, равном по массе выгруженному сплаву. Устройство для получения сплава содержит стальной кожух, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом, с подиной и крышкой, анод, катод, графитовый тигель, размещенный на подовом графитовом блоке, который с установленным в него блюмсом является токоподводом к катоду, причем между внутренней футеровкой кожуха и внешней стороной тигля размещены нагревательные элементы, а в крышке установлен дозатор для непрерывной подачи оксида скандия и выполнено отверстие для периодической загрузки алюминия и периодической выгрузки полученного сплава. Изобретение позволяет получать сплав алюминий-скандий с заданным составом, обеспечивает высокую чистоту конечного продукта и высокий уровень извлечения скандия. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности легированным сплавам на основе TiAl с преобладающей фазой γ-TiAl, и может быть использовано при изготовлении компонентов авиационных газотурбинных двигателей. Сплав на основе TiAl содержит, ат.%: алюминий 44-47, ниобий 5-8, хром 1-3, цирконий 1-3, Ti – остальное. Суммарное содержание переходных металлов Nb, Cr и Zr составляет не более 12 ат.%. Сплав имеет упорядоченную дуплексную структуру (γ+α2)/γ/В2. Сплав характеризуется высокими механическими свойствами, в частности жаропрочностью и сопротивлением ползучести до температур 900-950°С при низкой плотности менее 4,2 г/см3. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии высокопрочных материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря и др. Способ получения прутков из алюминиевых сплавов системы алюминий-цинк-магний-никель-железо-цирконий включает приготовление расплава на основе алюминия, полученного по технологии электролиза с инертным анодом и содержащего железо, введение в него цинка, магния, никеля, меди и циркония, получение цилиндрического слитка, его термическую и деформационную обработку методом радиально-сдвиговой прокатки при температуре от 270 до 300°C с суммарным обжатием от 65 до 85% и частоте вращения валков от 40 до 60 об/мин и упрочняющую термообработку полученного прутка, включающую закалку и искусственное старение. Изобретение направлено на получение высокопрочных калиброванных прутков со следующим уровнем механических свойств: временное сопротивление (σв) - не менее 600 МПа, предел текучести (σ0,2) - не менее 550 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл., 3 ил.

Изобретение относится к литейному производству в области металлургии, в частности к модифицированию литейных алюминиевых сплавов. Пруток изготавливают путем раскатки алюминиевой пластины до толщины 0,2-0,3 мм, рекристаллизации полученной алюминиевой ленты при температуре 200-300°С, нанесения на нее рассыпчатого модификатора на основе наноуглерода и последующей запрессовки ленты с модификатором в пруток. Изобретение позволяет улучшить усвоение модификатора сплавом и тем самым повысить механические и эксплуатационные характеристики отливок, изготавливаемых из этих сплавов, за счет уменьшения размеров дендритов алюминия, α-твердого раствора, эвтектики и первичных кристаллов кремния. 4 ил.

Изобретение относится к способу получения алюминиевой лигатуры с 2 мас.% скандия. Способ включает электролиз расплава, содержащего фториды калия, натрия, алюминия, загрузку в расплав оксида скандия и проведение электролиза расплавленной смеси с оксидом скандия в электролизере при температуре 800-850°С и катодной плотности тока не выше 1А/см2 с периодической выгрузкой алюминиевой лигатуры из электролизера и загрузкой оксида скандия и металлического алюминия в электролизер с расплавленной смесью, при этом оксид скандия в расплавленную смесь загружают в количестве 3-6 мас.% от расплавленной смеси, а металлический алюминий – в количестве, обеспечивающем соотношение масс алюминия и расплавленной смеси в электролизере, составляющее 1:1-4. Обеспечивается непрерывное получение лигатуры и снижение себестоимости получаемого из лигатуры алюминиевого сплава. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве электропроводного конструкционного материала, в частности для токопроводящих элементов, а также в качестве заготовки для получения электропроводов. Деформируемый сплав на основе алюминия содержит, мас.: магний 0,45-0,6, скандий 0,1-0,15, цирконий 0,1-0,15, кальций 0,02-0,1, железо 0,4-0,7, кремний 0,45-0,65, алюминий и неизбежные примеси - остальное, в том числе медь не более 0,05, цинк не более 0,05, марганец не более 0,02, хром не более 0,02. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик материала. 1 пр., 2 табл.

Наверх