Алюминиевый сплав системы al-mg-si

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия для алюминиевых листов и профилей и может быть использовано при изготовлении боковых панелей фюзеляжа, в том числе применяемых в изделиях авиационной техники военного назначения. Сплав на основе алюминия содержит, мас. %: медь 1,6-1,9, магний 1,1-1,5, кремний 0,3-0,7, марганец 1,2-1,5, железо 0,4-1,0, титан 0,4-1,5, ванадий 0,4-1,2, цирконий 0,4-0,5, хром 0,4-1,0, по крайней мере один элемент из группы, содержащей цинк 0,4-0,5, бор 0,01-0,1, углерод 0,01-0,1, алюминий и неизбежные примеси остальное. Технической задачей и техническим результатом изобретения является создание алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, имеющего однородную стабильную структуру, хорошую коррозионную стойкость, свариваемость, прочность, технологичность при изготовлении полуфабрикатов. 1 табл., 1 пр.

 

Алюминиевый сплав системы Al-Mg-Si.

Предлагаемое изобретение относится к сплавам на основе алюминия, используемым при производстве алюминиевых листов и профилей и может быть использовано при изготовлении боковой панели фюзеляжа, в том числе применяемых в изделиях авиационной техники военного назначения.

Основным металлическим материалом для планера изделий вертолетной техники на сегодняшний день является алюминиевый сплав Д16ч, обладающий высокими характеристиками прочности и трещиностойкости. Данный сплав является не свариваемым, коррозионно не стойким и применяется только для изготовления клепаных конструкций. Замена клепаных конструкций на сварные позволит в перспективе снизить массу элементов конструкции до 15%. Для решения этой проблемы необходима разработка нового алюминиевого сплава, который будет использован для производства листов и профилей, предназначенных для изготовления элементов планера изделий вертолетной техники.

Из уровня техники известен алюминиевый сплав (CN 105779827 А, С22С 21/02, опубл. 20.07.2016), содержащий, мас. %:

Si - 2-4
Mg - 1-3
Cu - 2-4
Zn - 2-5
Cr - 0,1-0,5
Bi - 0,1-0,2
Ti - 0,1-0,2
V - 0,04-0,05
Al - остальное

Недостатком данного сплава является высокое содержание кремния. При его избытке возникает некоторая склонность к межкристаллитной коррозии ввиду появления в структуре кремнийсодержащих фаз. Отсутствие в сплаве или недостаточное количество модификаторов не создает условий для образования мелкозернистой однородной равноосной структуры, обеспечивающей изотропность свойств.

Известен алюминиевый сплав (US 2017022593 A1, С22С 21/02, опубл. 26.01.2017), содержащий, мас. %:

Si - 0,9-1,2
Fe - 0-0,5
Cu - 0,05-0,3
Mn - 0-0,75
Mg - 0,7-1,0
Cr - 0-0,25
Zn - 0-0,05
Ti - 0-0,1
Al - остальное

К недостаткам заявленного сплава относится повышенное содержание железа, что может привести к ухудшению свойств за счет появления игольчатой интерметаллидной фазы Al3Fe, а также к снижению анизотропии свойств. Вдобавок к этому, незначительное количество титана и отсутствие циркония в сплаве не позволяют добиться измельчения зерна в отливках и слитках. Крупнозернистая структура не позволяет добиться повышения прочности и снижения анизотропии в сплаве.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению, принятым за прототип, является сплав на основе алюминия и метод его термической обработки (KR 20140044488 А, С22С 21/00, опубл. 15.04.2014), содержащий кремний, железо, медь, марганец, магний, хром, цинк, титан, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Si - 0,8-1,3%
Fe - 0-0,5%
Cu - 0,15-0,4%
Mn - 0-0,15%
Mg - 0,8-1,2%
Cr - 0-0,25%
Zn - 0-0,2%
Ti - 0-0,1%

Алюминий - остальное.

Недостатком заявленного сплава является пониженное содержание марганца, что не позволяет добиться формирования оптимального количества фазы Al6Mn, положительно влияющей на сфероидизацию частиц интерметаллидов, что, в свою очередь, приводит к улучшению механических свойств сплава, в частности прочности. Также недостаток марганца и малое количество хрома не позволяют обеспечить хорошие коррозионные свойства сплава, в частности склонность к межкристаллитной коррозии. Кроме того, из-за отсутствия циркония сплав имеет недостаточную свариваемость.

Технической задачей и техническим результатом заявленного изобретения является создание алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, имеющего однородную стабильную структуру, хорошую коррозионную стойкость, свариваемость, прочность, технологичность при изготовлении полуфабрикатов.

Заявленный технический результат достигается тем, что сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, кремний, марганец, железо, титан, хром, при этом дополнительно содержит ванадий, цирконий и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей цинк и/или бор, и/или углерод при следующем содержании элементов, в мас. %:

Медь 1,6-1,9
Магний 1,1-1,5
Кремний 0,3-0,7
Марганец 1,2-1,5
Железо 0,4-1,0
Титан 0,4-1,5
Ванадий 0,4-1,2
Цирконий 0,4-0,5
Хром 0,4-1,0
и по крайней мере один элемент из группы,
содержащей
Цинк 0,4-0,5
Бор 0,01-0,1
Углерод 0,01-0,1
Алюминий и неизбежные примеси остальное.

Изделие, выполненное из заявленного сплава.

Содержание магния и кремния в предлагаемом сплаве, в заявленных пределах, обеспечивает образование упрочняющей фазы Mg2Si, повышающей прочность, в том числе за счет измельчения структуры. Марганец формирует фазу Al6Mn, которая выступает в роли упрочнителя, а также в качестве антирекристаллизатора, затрудняет рост зерна при рекристаллизации, вызывает сфероидизацию частиц интерметаллидов, при этом не ухудшая коррозионные свойства. Наличие ванадия в сравнении с прототипом способствует повышению температуры рекристаллизации и формированию субзеренной структуры и дополнительному упрочнению сплава. Цирконий и титан вводят для измельчения зерна в отливках и слитках, что значительно повышает прочность и улучшает равномерность их свойств во всем объеме. Также цирконий, являясь антирекристаллизатором, образует фазу Al3Zr, наличие которой положительно влияет на свариваемость сплава. Введение бора и/или углерода предотвращает образование грубых интерметаллидов по границам зерна, при этом образуется очень мелкое равноосное зерно, обеспечивается изотропность свойств, стабильность структуры и свойств. Небольшая добавка хрома улучшает механические и коррозионные свойства. Также хром вводят для повышения прочности сплавов и нейтрализации отрицательного действия железа. Кроме того, добавка хрома предотвращает образование выделений по границам зерен, что способствует повышению коррозионной стойкости и обеспечивает регулирование размера зерна. Заявленное количество меди и цинка добавляются с целью упрочнения без потери сопротивления коррозии. Железо вводится в количестве, не приводящем к заметному ухудшению коррозионной стойкости с целью снижения склонности к горячим трещинам при литье, так как сплав содержит кремний.

Примеры осуществления.

Сплавы на основе алюминия следующих составов, приведенные в таблице (1-10), изготавливались следующим образом. Отливку в виде слитка диаметром 110 мм отливали полунепрерывным способом через водоохлаждаемый кристаллизатор, гомогенизировали по режиму 540°C, 8 часов. После чего обтачивали слиток в диаметр 100 мм и торцовка на длину 300 мм. После этого следовала осадка на прессе в заготовку сечением 50*135 мм, горячая прокатка в лист толщиной 4,5 мм, а затем холодная прокатка в листы толщиной 1,0 и 3,0 мм. Далее проводили закалку по режиму 540°C, 15 минут для листов 1 мм и 540°C, 30 минут для листов 3 мм. Далее старение по режиму 180°C, 8 часов.

Использование предлагаемого сплава на основе алюминия позволяет получать листы для изготовления деталей изделий авиационной техники взамен сплава Д16ч, обладающие хорошей коррозионной стойкостью, свариваемостью и пластичностью. Прочность сплава состава №9 по ГОСТ 1497 составила 370 МПа. Склонность к растрескивающей коррозии составила 2 балла для листов толщиной 1 мм. Таким образом, за счет подбора химического состава и режима термической обработки удалось добиться оптимального соотношения механических, коррозионных и усталостных характеристик.

Сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, кремний, марганец, железо, титан, хром и алюминий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий, цирконий и по крайней мере один элемент из группы, содержащей цинк, бор и углерод, при следующем содержании элементов, мас. %:

медь 1,6-1,9
магний 1,1-1,5
кремний 0,3-0,7
марганец 1,2-1,5
железо 0,4-1,0
титан 0,4-1,5
ванадий 0,4-1,2
цирконий 0,4-0,5
хром 0,4-1,0

по крайней мере один элемент из группы,

содержащей
цинк 0,4-0,5
бор 0,01-0,1
углерод 0,01-0,1
алюминий и неизбежные примеси остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полосе из алюминиевого сплава, предназначенной для высокотемпературной пайки, и может быть использовано, в частности, для изготовления компонентов теплообменников.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в авиационно-космической, транспортной и других областях промышленности при изготовлении полуфабрикатов из термически упрочняемых алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mg-Mn-Ag.

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Zn-Mg-Cu пониженной плотности и изделиям из них, предназначенным для разового применения. Сплав с плотностью 2,80 г/ см3 содержит, мас.%: цинк 6,0-8,0, магний 3,4-4,2, медь 0,8-1,3, скандий 0,02-0,06, цирконий 0,07-0,12, бериллий 0,0005-0,004, церий 0,01-0,05, титан 0,02-0,05, кремний 0,01-0,10, железо 0,01-0,15, неизбежные примеси из группы Mn, Cr, V, Mo, Li, Ag, K, Na, O в суммарном количестве не более 0,10, алюминий - остальное, при этом сплав содержит водород в количестве 0,05-0,35 см3/100 г металла.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к деформируемым термически упрочняемым сплавам на основе алюминия. Сплав на основе алюминия включает медь, магний, марганец, цирконий, кобальт, серебро, по крайней мере один элемент из группы, содержащей иттрий, церий, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей гафний, титан, бор, углерод, при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 5,1-6,5, магний 0,15-1,0, марганец 0,1-0,9, цирконий 0,005-0,2, кобальт 0,005-0,2, серебро 0,25-1,0, по крайней мере один элемент из группы, содержащей иттрий, церий 0,005-0,2, по крайней мере один элемент из группы, содержащей гафний, титан 0,001-0,1, бор, углерод 0,0001-0,08, алюминий - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к алюминиево-медным сплавам, содержащим ванадий. Заявлен алюминиевый сплав, состоящий из, вес.%: Cu 3,3-4,1, Mg 0,7-1,3, V 0,01-0,16, Mn 0,01-0,7, 0,01-0,25 по меньшей мере одного регулирующего зеренную структуру элемента, выбранного из группы, состоящей из Zr, Sc, Cr и Hf, Zn вплоть до 1,0, Ag вплоть до 0,6, Fe вплоть до 0,25 и Si вплоть до 0,25, алюминий, другие элементы и примеси - остальное.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, используемым в качестве конструкционного материала в деталях, работающих при повышенных температурах.

Изобретение относится к деформируемому сплаву на основе алюминия, а именно к продукту из него, и способу изготовления этого продукта. .

Изобретение относится к изделиям из сплавов на основе алюминия, а именно к изделиям, используемым в авиационно-космической промышленности и пригодным для применения в конструкциях фюзеляжа.

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к сплаву системы алюминий - медь - магний - литий, применяемого для изготовления полуфабрикатов и изделий из него, используемых в качестве конструкционных материалов для авиакосмической техники.

Изобретение относится к алюминиевому сплаву с улучшенной стойкостью к повреждениям, состоящему по существу из следующих компонентов, мас.%: медь 3,0-4,0; магний 0,4-1,1; серебро вплоть до 0,8; цинк вплоть до 1,0 мас.%; цирконий вплоть до 0,25 мас.%; марганец вплоть до 0,9; железо вплоть до 0,5; и кремний вплоть до 0,5; остальное - по существу алюминий, случайные примеси и элементы, причем упомянутые медь и магний присутствуют в отношении 3,6-4,5 частей меди на 1 часть магния.

Изобретение может быть использовано при сварке плавлением алюминиевых сплавов систем Al-Mg, Al-Zn-Mg и других. Сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: магний 4,0-6,2; марганец 0,3-0,9; бериллий 0,0001-0,005; цирконий 0,06-0,25; скандий 0,06-0,28; хром 0,002-0,25; титан 0,008-0,16; ванадий 0,002-0,08; никель до 0,1; железо 0,02-0,3; кремний 0,01-0,25; бор до 0,02; медь 0,005-0,2; алюминий - остальное, причем Zr+Sc+Cr+Fe составляет не более 0,9 мас.%.

Изобретение относится к новым алюминиевым сплавам серии 6ххх, используемым в различных отраслях промышленности. Изделие из деформируемого алюминиевого сплава серии 6ххх, содержащего, мас.%: 1,05-1,40 Mg, от 0,70 до 0,90 Si, причем (мас.% Mg)/(мас.% Si) составляет от 1,40 до 1,90, 0,35-0,50 Cu, менее 0,05 V, менее 0,05 Zr, от 0,05 до 0,30 Fe, от 0,05 до 0,15 Mn, не более 0,30 Cr и от 0,01 до 0,10 Ti, остальное составляют алюминий и примеси, причем содержание каждой примеси не превышает 0,05, а общее содержание примесей составляет не более 0,15, при этом изделие находится в форме листа, плиты, прессованного профиля или поковки.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к многослойному алюминиевому листу для высокотемпературной пайки. Многослойный лист для бесфлюсовой высокотемпературной пайки содержит сердцевину из алюминиевого сплава, покрытую промежуточным слоем алюминиевого сплава, и нанесенный на промежуточном слое припой из алюминиевого сплава.
Изобретение относится к металлургии, в частности к алюминиевым сплавам Al-Mg-Si, которые могут быть использованы для изготовления полуфабрикатов и изделий в различных отраслях промышленности методом сверхпластической формовки.

Изобретение относится к получению изделий из алюминиевых сплавов серии 6ххх и может быть использовано для изготовления автомобильных деталей, в частности колесных дисков, крышек капота, крыльев, дверных панелей, панелей крыши, панелей крышки багажника, стоек неокрашенных кузовов и усилителей неокрашенных кузовов.

Изобретение относится к способу получения полосы из сплава серии АА6ххх и может быть использовано для изготовления конструктивных элементов в автомобилестроении, самолетостроении или производстве рельсовых транспортных средств, в частности в качестве конструктивного элемента в автомобилестроении, предпочтительно в качестве конструктивного элемента кузова.
Изобретение относится к области металлургии и, в частности, к составу высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, которые можно использовать для получения сварных конструкций.

Изобретение относится к листам из алюминиевых сплавов для высокотемпературной пайки, которые могут быть использованы для изготовления радиаторов. Лист состоит из сердцевины, выполненной из алюминиевого сплава, и материала плакировки, нанесенного на по меньшей мере одну сторону сердцевины и выполненного из алюминиевого сплава с более низким коррозионным потенциалом, чем у материала сердцевины, причем материал плакировки представляет собой самый внешний слой листа для высокотемпературной пайки и выполнен из алюминиевого сплава, содержащего, в мас.%: от 0,8 до 1,3 Mg, от 0,5 до 1,5 Si, от 1,0 до 2,0, предпочтительно 1,4-1,8 Mn, ≤0,7 Fe, ≤0,1 Cu, и ≤4 Zn, ≤0,3 каждого из Zr, Ti, Ni, Hf, V, Cr, In, Sn, и ≤0,5 суммы Zr, Ti, Ni, Hf, V, Cr, In, Sn, а остальное - Al и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области технологии производства прессованных полуфабрикатов из алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, с улучшенными эксплуатационными и технологическими свойствами в виде длинномерных, тонкостенных панелей и профилей, предназначенных для использования на железнодорожном транспорте, монорельсовом транспорте и в других транспортных системах.

Изобретение относится к алюминиевому сплаву для производства подложек для офсетных печатных форм. Алюминиевый сплав содержит следующие компоненты, в мас.%: 0,2% ≤ Fe ≤0,5%, 0,41% ≤ Mg ≤ 0,7%, 0,05% ≤ Si ≤ 0,25%, 0,31% ≤ Mn ≤0,6%, Cu ≤0,04%, Ti ≤ 0,05%, Zn ≤ 0,05%, Cr ≤ 0,01%, остальное - Al и неизбежные примеси, каждая из которых присутствует в количестве не более 0,05%, а в целом они составляют максимум 0,15%.

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при изготовлении фасонных отливок сложной формы литьем под низким давлением, таких как автомобильные диски колес.

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия для алюминиевых листов и профилей и может быть использовано при изготовлении боковых панелей фюзеляжа, в том числе применяемых в изделиях авиационной техники военного назначения. Сплав на основе алюминия содержит, мас. : медь 1,6-1,9, магний 1,1-1,5, кремний 0,3-0,7, марганец 1,2-1,5, железо 0,4-1,0, титан 0,4-1,5, ванадий 0,4-1,2, цирконий 0,4-0,5, хром 0,4-1,0, по крайней мере один элемент из группы, содержащей цинк 0,4-0,5, бор 0,01-0,1, углерод 0,01-0,1, алюминий и неизбежные примеси остальное. Технической задачей и техническим результатом изобретения является создание алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, имеющего однородную стабильную структуру, хорошую коррозионную стойкость, свариваемость, прочность, технологичность при изготовлении полуфабрикатов. 1 табл., 1 пр.

Наверх