Антифрикционный сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии литейных сплавов, в частности антифрикционных сплавов на основе алюминия, и может быть использовано для деталей, работающих в условиях трения скольжения. Антифрикционный сплав на основе алюминия содержит, мас %: кремний <1,2; медь 0,7-1,1; магний 3,5-5,5; цинк 4,0-5,5; олово 3,5-4,5; марганец <1,0; титан 0,05-0,25; кремний <1,2; железо <1,2; алюминий остальное. По второму варианту сплав на основе алюминия содержит, мас. %: кремний <1,2; медь 0,7-1,1; магний 3,5-5,5; цинк 4,0-5,5; олово 3,5-4,5; марганец <1,0; цирконий 0,05-0,25; кремний <1,2; железо <1,2; алюминий остальное. При этом в обоих вариантах прочих примесей каждой в отдельности содержится не более 0,2%, а сумма всех примесей не должна превышать 1,2%. Техническим результатом изобретения является снижение металлоемкости, повышение надежности и стабильности работы деталей. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии литейных сплавов, в частности антифрикционных сплавов на основе алюминия, преимущественно для деталей, работающих в условиях трения скольжения.

Известен «АНТИФРИКЦИОННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ» RU 2049140 [2], содержащий олово, кремний и медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цинк, магний и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олово 0,5 - 5,0
Кремний 1,0 - 6,0
Медь 0,5 - 1,5
Цинк 0,5 - 5,0
Магний 0,3 - 0,8
Никель 0,3 - 1,5
Алюминий остальное

Недостатком сплава является наличие низкотехнологичного в металлургии никеля.

Наиболее близким техническим решением является «АНТИФРИКЦИОННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ» RU 2329321 [1], содержащий кремний, медь, магний, цинк, олово, марганец, железо, титан и алюминий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит свинец и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний 4,0...7,0
Медь 2,5...4,5
Магний 1,9...3,0
Цинк 0,3...2,5
Олово 1,5...3,5
Свинец 0,7...1,8
Марганец 0,3... 0,7
Титан 0,15...0,25
Цирконий 0,15...0,25
Железо 0,3...0,7
Алюминий остальное

при этом олово и свинец введены в сплав в виде лигатуры олово-свинец, в которой соотношение свинца к олову составляет 0,47...0,51.

Сплав не содержит никеля, что повышает технологичность его производства по сравнению с [2].

Недостатком известного сплава является нестабильность параметров из-за перераспределения свинца при плавке, что приводит к неравномерности состава слитка, что, в свою очередь, приводит к неравномерности механических свойств слитка. Неравномерность свойств приводит к увеличению металлоемкости и массогабаритных показателей изделия, обусловленного необходимостью вынужденного запаса при производстве изделия и повышенному расходу материала. Недостатком также является пониженная надежность и стабильность работы, обусловленная нестабильностью состава различных частей изделия.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение металлоемкости, повышение надежности и стабильности работы.

Технический результат достигается тем, что антифрикционный сплав на основе алюминия содержит кремний, медь, магний, цинк, олово, марганец, железо, титан и алюминий, при следующем соотношении ингредиентов:

Кремний <1,2
Медь 0,7…1,1
Магний 3,5…5,5
Цинк 4,0…5,5
Олово 3,5…4,5
Марганец <1,0
Титан 0,05…0,25
Кремний <1,2
Железо <1,2
Алюминий остальное

при этом прочих примесей каждой в отдельности не более 0,2%, а сумма всех примесей не должна превышать 1,2%.

Допускается замена титана цирконием в равном долевом отношении. Замена цирконием позволит повысить технологичность плавки без снижения прочности изделия.

Существенные признаки и заявленные соотношения, указанные в формуле изобретения, взаимосвязаны и изменение любого из них ведет к ухудшению характеристик сплава.

Содержание меди 0,7...1,1 мас.%

Медь с алюминием образует фазу (CuAl2) и обеспечивает благоприятную морфологию многокомпонентной эвтектики, положительно влияет на триботехнические характеристики, способствует упрочнению и повышению несущей способности сплава, снижает температурный коэффициент линейного расширения.

Присутствие меди в количестве более 1,1 мас.% способствует возникновению горячих кристаллизационных трещин и снижает задиростойкость.

Содержание меди менее 0,7 мас.% недостаточно для эффективного легирования и снижает износостойкость.

Содержание олова 3,5...4,5 мас.%

При обозначенном содержании олова при трении в триботехнической паре на поверхности трения образуется эффективная легкоплавкая фаза, обеспечивающая создание субмикроскопического соединения (пленки) "металлического мыла".

Содержание олова более 4,5 мас.% снижает предельную нагрузку и допустимое [PV], без заметного прироста задиростойкости.

Содержание олова менее 3,5 мас.% значительно увеличивает возможность схватывания.

Содержание магния 3,5...5,5 мас.%

Присадка магния содействует эффекту упрочнения сплава при старении и улучшает литейные свойства сплава.

Содержание магния более 5,5 мас.% повышает температурный коэффициент линейного расширения, способствует образованию магнезиальной шпинели MgO⋅Al2O3, что охрупчивает сплав.

При содержании магния менее 3,5 мас.% эффект легирования не проявляется.

Содержание кремния <1,2 мас.%

При содержании кремния более 1,2 мас.% коэффициент упрочнения растет незначительно, при этом выделяется грубодисперсный первичный кремний, что снижает конструктивную прочность, ухудшаются триботехнические параметры и увеличивается склонность сплава к схватыванию.

Содержание цинка 4,0...5,5 мас.%

Цинк в заданных соотношениях упрочняет сплав, в том числе при старении, не создавая при этом предпосылок для возникновения горячих кристаллизационных трещин.

При содержании цинка более 5,5 мас.% значительно повышается температурный коэффициент линейного расширения, а это приводит к потере натяга и проворачиванию втулок в парах трения при работе с повышенными температурами.

При содержании цинка менее 4,0 мас.% эффект легирования не проявляется.

Содержание марганца <1,0 мас.%

Марганец нейтрализует вредное влияние железа и кремния, изменяя их стехиометрический и гранулометрический состав, не влияет на температурный коэффициент линейного расширения.

При содержании марганца более 0,7 мас.% образуются крупные кристаллы железо-кремний содержащих фаз, что ухудшает триботехнические параметры и характеристики конструктивной прочности сплава.

Содержание титана или циркония 0,05...0,25 мас.%

Титан и цирконий значительно измельчают зерно.

Содержание титана и циркония свыше 0,25 мас.% влечет за собой эффект перемодифицирования, что инициирует образование грубодисперсных кристаллов железа и кремния, охрупчивает сплав, снижает триботехнические параметры.

Содержание титана и циркония менее 0,05 мас.% недостаточно для одновременного модифицирования сплава по кремнию и изменения гранулометрической формы железосодержащих фаз. Температурный коэффициент линейного расширения снижается незначительно, что уменьшает вероятность сохранения натяга в парах трения при повышенных температурах.

Содержание железа <1,2 мас.%

Железо снижает температурный коэффициент линейного расширения, связывает медь в нерастворимые интерметаллидные фазы, что снижает эффект от легирования сплава медью.

Содержание железа более 1,2 мас.% увеличивает количество грубодисперсных железосодержащих фаз, что способствует охрупчиванию сплава, увеличивает коэффициент трения, снижает показатели конструктивной прочности сплава.

Сплав для отливок выплавляют в электрических печах с графитовым тиглем. Допускается выплавлять сплав в тиглях другого типа при условии обеспечения химического состава. Отливки изготавливают литьем в металлический кокиль или в сухие песчано-глинистые формы. Сплав для отливок при выплавке рафинируют. Способ рафинирования устанавливается технологией приготовления сплава.

Рекомендуемые области применения отливок из предлагаемого сплава.

1. Монометаллические вкладыши подшипников скольжения.

2. Тяжело нагруженные подшипники скольжения с постоянной подачей смазки в зону трения и рабочих температур, не превышающих 150°С.

3. Монометаллические вкладыши подшипников скольжения с толщиной стенки не менее 2,5 мм, смонтированные в стальном или чугунном корпусе, работающие при температурах, не превышающих 150°С.

4. Подшипники скольжения двигателей внутреннего сгорания.

5. Втулки шкворневые рулевой системы управления и втулки тормозной системы.

Расчет посадок с зазором (подвижные посадки) проводить для значения ТКЛ, равного α=22,1⋅10-6, 1/°C.

В условиях граничного (полусухого) режима трения применять при удельной нагрузке на подшипник и напряженности работы [PV] ≤ 120 МПа⋅м/с.

Физико-механические свойства предлагаемого сплава приведены в таблице 1.

Технический результат – снижение металлоемкости - достигается отсутствием необходимости делать значительный конструктивный запас, обусловленный неравномерностью распределения свинца в изделии.

Технический результат – повышение надежности - достигается отсутствием зон с пониженными прочностными свойствами.

Технический результат – повышение стабильности работы - достигается повышением стабильности характеристик изделия.

Промышленное применение

Изобретение может с успехом применяться для производства и эксплуатации изделий из антифрикционного сплава на основе алюминия.

1. Антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, медь, магний, цинк, олово, марганец, железо, титан и алюминий, при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

кремний <1,2

медь 0,7-1,1

магний 3,5-5,5

цинк 4,0-5,5
олово 3,5-4,5

марганец <1,0

титан 0,05-0,25

кремний <1,2
железо <1,2
алюминий остальное

при этом прочих примесей каждой в отдельности не более 0,2%, а сумма всех примесей не должна превышать 1,2%.

2. Антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, медь, магний, цинк, олово, марганец, железо, цирконий и алюминий, при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

кремний <1,2

медь 0,7-1,1

магний 3,5-5,5

цинк 4,0-5,5
олово 3,5-4,5

марганец <1,0
цирконий 0,05-0,25
кремний <1,2
железо <1,2
алюминий остальное

при этом прочих примесей каждой в отдельности не более 0,2%, а сумма всех примесей не должна превышать 1,2%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии высокопрочных материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150°С, таких как детали летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, ракет), автомобилей и других транспортных средств (велосипедов, самокатов, тележек), детали спортинвентаря и др.

Изобретение относится к деформируемым свариваемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в качестве противометеоритной защиты критических элементов космических аппаратов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству высокопрочных материалов на основе алюминия, и может быть использовано для получения ответственных изделий, работающих под действием высоких нагрузок, в частности для изготовления деталей, используемых для автомобилестроения, летательных аппаратов, спортивного инвентаря, корпусов электронных устройств и др.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе алюминия. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: медь 0,5-3,5; магний 1,5-4,5; цинк 7,0-10,0; марганец 0,005-0,9; цирконий 0,005-0,5; кобальт 0,005-0,5; церий 0,005-0,5; бериллий 0,0001-0,01; по крайней мере один элемент из группы, содержащей железо, никель 0,005-0,35 каждого, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей скандий, титан 0,001-0,35 каждого, бор, углерод 0,0001-0,02 каждого, алюминий остальное.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 5-13, медь 1-13,5, цинк 2-10, никель 0,5-4,5, олово 0,1-0,3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2, натрий 0,001-0,2, титан 0,001-0,1, ванадий 0,001-0,2, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, бериллий 0,001-0,1, алюминий остальное.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Изобретение относится к получению изделий из алюминиевых сплавов 7ххх. Способ получения продуктов из деформируемого алюминиевого сплава 7ххх, содержащего 2,0-22 мас.% цинка и по меньшей мере 1,0 мас.% меди, включает приготовление изделия из алюминиевого сплава для послезакалочной холодной обработки давлением, холодную обработку давлением изделия на более чем 50% и термическую обработку с приданием формы во время этапа термической обработки, при этом упомянутое приготовление содержит этап закалки, а холодную обработку давлением и термическую обработку осуществляют для получения нерекристаллизованной микроструктуры, имеющей менее чем 50%-ю объемную долю зерен, имеющих разброс ориентации зерен не более 3°.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии термической обработки изделий из высокопрочных алюминиевых сплавов для использования в судостроении и конструкциях, эксплуатирующихся в морских условиях, авиакосмической технике, транспортном машиностроении.

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.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде листов, в качестве конструкционного материала.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения листов из алюминиевых сплавов на основе системы алюминий-магний-марганец, применяемых для изготовления ряда ответственных конструкций в судостроении, авиационной и ракетной промышленности, в вагоностроении для скоростных поездов, а также для изготовления корпусов автомобилей.

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, которые могут быть использованы для высоконагруженных конструкций. Сплав на основе алюминия содержит магний, скандий, по крайней мере один элемент из группы, содержащей хром, цирконий, гафний и титан, по крайней мере один элемент из группы, содержащей цинк, медь и марганец, по крайней мере один элемент из группы, содержащей церий, лантан, иттрий, эрбий, иттербий, гадолиний, диспрозий, европий, лютеций и тулий.

Изобретение относится к алюминиевому сплаву и может быть использовано для изготовления конструкционных элементов в производстве автомобилей, летательных аппаратов и кораблей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде листов, в качестве конструкционного материала.

Изобретение относится к холоднокатаной полосе, изготовленной из алюминиевого сплава AlMg, а также к способу ее изготовления и может быть использовано для изготовления компонентов автомобиля, в частности частей кузова и его комплектующих.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению полосы из алюминиевого сплава типа AA 5xxx с содержанием Mg по меньшей мере 4 мас. %, и может быть использовано для изготовления компонентов автомобиля.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала.
Изобретение относится к продуктам из алюминиевых сплавов и может быть использовано в транспортной промышленности. Продукт из высокопрочного коррозионностойкого свариваемого алюминиевого сплава содержит, мас.%: Mg от 3,5 до 6,0, Mn от 0,4 до 1,2, Fe < 0,5, Si < 0,5, Cu < 0,15, Zr от 0,05 до 0,25, Cr от 0,03 до 0,3, Ti от 0,03 до 0,2, Sc от 0,1 до 0,3, Zn < 1,7, Li < 0,5, Ag < 0,4, необязательно, один или более из следующих образующих дисперсоиды элементов, выбранных из группы, состоящей из эрбия, иттрия, гафния, ванадия, каждый < 0,5 мас.%, и примеси < 0,05 каждый, в сумме < 0,15, а остальное - алюминий.

Изобретение относится к способу получения фасонной панели из алюминиевого сплава, в частности сплава серии 5000, который может быть использован в аэрокосмической или автомобильной промышленности.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным конструкционным композиционным материалам на основе алюминия, используемым в различных областях промышленности, в частности в транспортных и космических сферах.

Изобретение относится к области металлургии литейных сплавов, в частности антифрикционных сплавов на основе алюминия, и может быть использовано для деталей, работающих в условиях трения скольжения. Антифрикционный сплав на основе алюминия содержит, мас : кремний <1,2; медь 0,7-1,1; магний 3,5-5,5; цинк 4,0-5,5; олово 3,5-4,5; марганец <1,0; титан 0,05-0,25; кремний <1,2; железо <1,2; алюминий остальное. По второму варианту сплав на основе алюминия содержит, мас. : кремний <1,2; медь 0,7-1,1; магний 3,5-5,5; цинк 4,0-5,5; олово 3,5-4,5; марганец <1,0; цирконий 0,05-0,25; кремний <1,2; железо <1,2; алюминий остальное. При этом в обоих вариантах прочих примесей каждой в отдельности содержится не более 0,2, а сумма всех примесей не должна превышать 1,2. Техническим результатом изобретения является снижение металлоемкости, повышение надежности и стабильности работы деталей. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх