Деформируемый сплав на основе алюминия



Деформируемый сплав на основе алюминия
Деформируемый сплав на основе алюминия

Владельцы патента RU 2621086:

Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)
Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") (RU)

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.

 

Предлагаемое 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 С22С 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 высокую прочность и недостаточно высокую электропроводность, что утяжеляет токопроводящие элементы конструкции и снижает тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

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

Скандий 0,15-0,28
Цирконий 0,05-0,15
Железо 0,01-0,06
Алюминий и неизбежные примеси,
в том числе магний в количестве не более 0,05 мас.%,
марганец в количестве не более 0,02 мас.%,
кремний в количестве не более 0,05 мас.%,
медь в количестве не более 0,05 мас.%,
цинк в количестве не более 0,05 мас.%,
титан в количестве не более 0,05 мас.%
и хром в количестве не более 0,02 мас.%
при суммарном содержании примесей магния, марганца,
кремния, меди, цинка, титана и хрома не более 0,15 мас.% Остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Скандий 0,15-0,28
Цирконий 0,05-0,15
Железо 0,01-0,06
Алюминий и неизбежные примеси,
в том числе магний в количестве не более 0,05 мас.%,
марганец в количестве не более 0,02 мас.%,
кремний в количестве не более 0,05 мас.%,
медь в количестве не более 0,05 мас.%,
цинк в количестве не более 0,05 мас.%,
титан в количестве не более 0,05 мас.%
и хром в количестве не более 0,02 мас.%
при суммарном содержании примесей магния, марганца,
кремния, меди, цинка, титана и хрома не более 0,15 мас.% Остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Технический результат - повышение прочности и электропроводности 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 при неизбежных технологических нагревах образуются дисперсные частицы фазы типа Al3(Sc, Zr), являющиеся продуктами распада твердого раствора скандия и циркония в алюминии и оказывающие сильное непосредственное упрочняющее действие и опосредованное за счет формирования в деформированном полуфабрикате нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры, сохраняющейся при нагревах благодаря высокой дисперсности и термической стабильности фазы Al3(Sc, Zr). Благодаря этому после высокотемпературного отжига деформированного полуфабриката, обедняющего твердый раствор, обеспечивается максимально возможный для данного химического состава уровень прочности и электропроводности отожженного полуфабриката. Дополнительное упрочнение достигается за счет образующейся в процессе кристаллизации фазы Al3Fe. Высокая электропроводность сплава достигается за счет того, что после выведения из твердого раствора скандия и циркония матрица сплава представляет собой сильно обедненный твердый раствор и электропроводность сплава приближается к электропроводности технического алюминия. Повышению электропроводности сплава способствует ограничение содержания в нем неизбежных примесей магния, марганца, кремния, меди, цинка, титана, хрома и их суммы. Предлагаемое соотношение между содержанием циркония и скандия является оптимальным с точки зрения усваиваемости этих элементов при приготовлении сплава.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия высокой чистоты марки А99, магния марки Мг95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий и алюминий-железо. 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°С на пруток диаметром 110 мм. Пруток подвергали отжигу при температуре 390°С с выдержкой при этой температуре 1 ч. Определяли прочностные свойства (предел прочности σВ и предел текучести σ0,2) и удельную электрическую проводимость у 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 1,2 раза более высокий предел прочности, в 1,3 раза более высокий предел текучести и в 1,11 раза более высокую электропроводность, что позволит в 1,1-1,2 раза 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 скандий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, 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.



 

Похожие патенты:

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.
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.

Изобретение относится к изготовлению расходуемого электрода для выплавки слитков титан-алюминиевых сплавов, содержащих 15-63 мас. % алюминия.

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.

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.

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 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 получению дисперсно-упрочненного нанокомпозитного материала на основе алюминия. Способ включает введение лигатуры в расплав матрицы на основе алюминия при одновременном воздействии на расплав ультразвукового поля. Лигатуру готовят в виде компактированных стержней из равномерно перемешанной смеси, состоящей из 90 мас.% порошка алюминия микронных размеров и 10 мас.% нанопорошка алмаза с диаметром частиц 4÷6 нм, полученные стержни вводят в расплав матрицы на основе алюминия с обеспечением содержания нанопорошка алмаза в получаемом нанокомпозитном материале 0,1÷0,5 мас.% и выдерживают в нем не менее 10 мин при одновременном воздействии на расплав ультразвукового поля интенсивностью 20÷22 Вт/см2. Обеспечивается повышение прочности, твердости и пластичности нанокомпозитного материала. 1 пр.

Изобретение относится к способу термической обработки алюминиевой заготовки и может быть использовано для изготовления конструкционных компонентов. Способ термической обработки алюминиевой заготовки (304, 404, 504, 604, 710, 802) в структурном состоянии Т4 включает проведение на первом участке (328, 422, 522, 626, 720) заготовки (304, 404, 504, 604, 710, 802) первого процесса дисперсионного твердения посредством искусственного старения для изменения структурного состояния первого участка (328, 422, 522, 626, 720) заготовки, причем в течение первого процесса дисперсионного твердения осуществляют активное охлаждение таким образом, что температура второго участка (330, 424, 524, 628, 722) заготовки, отделенного от первого участка заготовки охлаждаемой частью, поддерживается ниже температуры искусственного старения для сохранения неизменным структурного состояния второго участка заготовки. Кроме того, изобретение относится к устройству (302, 402, 502, 602, 702) для термической обработки алюминиевой заготовки и к алюминиевой заготовке (304, 404, 504, 604, 710, 802), а именно к алюминиевой заготовке, изготовленной способом согласно изобретению. Изобретение направлено на получение алюминиевой заготовки, содержащей участки, отличающиеся по свойствам. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.

Изобретение относится к получению материала на основе алюминида никеля. Способ включает приготовление экзотермической шихты путем смешивания порошков алюминия, оксида никеля и по крайней мере одной легирующей добавки и инициирование в экзотермической шихте металлотермической реакции с обеспечением восстановления оксидов и образования алюминида никеля. Экзотермическую шихту готовят с добавлением балластной добавки, выполняющей роль флюса, в виде фтористого кальция. Порошок алюминия используют в избытке относительно стехиометрического соотношения порошков в смеси. В качестве легирующей добавки используют оксиды хрома, или оксиды молибдена, или оксиды вольфрама, или оксиды титана в количестве не более 15 мас.%. Металлотермическую реакцию в экзотермической шихте проводят без внешнего подогрева в реакторе или на открытом воздухе с получением материала на основе алюминида никеля в виде слитка. Обеспечивается уменьшение количества технологических циклов и повышение чистоты и выхода материала на основе алюминида никеля. 1 табл., 3 пр.

Изобретение откосится к стальному листу с покрытием для горячего прессования, способу горячего прессования, а также к детали автомобиля, сделанной способом горячего прессования. Предложенный стальной лист с покрытием включает сформированный на одной стороне или на обеих сторонах стального листа слой алюминиевого покрытия, содержащий один или более элементов в общем количестве от 0,02 до 2 мас.%, выбираемых из Mg, Ca, Sr, Li, Na и K, и 15 мас.% Si или менее, остальное - алюминий и примеси, и слой поверхностного покрытия, нанесенный на слой алюминиевого покрытия и содержащий по меньшей мере ZnO, причем количество слоя поверхностного покрытия на одной стороне стального листа, в пересчете на металлический Zn, составляет от 0,3 до 4 г/м2. Изобретение обеспечивает превосходную смазывающую способность с меньшим количеством отложений и может улучшить формуемость и производительность горячего штампования, а также может улучшить способность к обработке химическим преобразованием после горячего прессования. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

Группа изобретений относится к получению суперсплава, состоящего из титана, алюминия, железа, хрома, меди и кремния, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения титана, алюминия, железа, хрома, меди и кремния. 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 структурного образования суперсплава. При этом устройство содержит горизонтальный корпус, состоящий из двух частей, одна из которых является съемной и выполнена в виде накидного съемного колпака, соединенного при помощи кольцевых плоских фланцев с неподвижной его основой в виде цилиндрической обечайки. Техническим результатом является возможность получения упомянутого сплава непосредственно из рудного сырья. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-03-28 2017-06-19T01:38:31
Наверх