Сплав на основе алюминия

 

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, используемым для изготовления износостойких деталей, работающих при температуре до 400°С. Целью изобретения является повышение термической стойкости, что достигается дополнительным содержанием церия, нитридов хрома , железа и висмута. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: кремний 1,1- 6,0; медь 4,1-9,0; олово 1,0-2,9; свинец 0,1- 1,3; титана 0,03-0,6; бор 0,002-0,05; церий 0,1-0,5; нитриды хрома 0,02-0,32; железо 0,02-0,8; висмут 0,002-0,005; алюминий остальное . Сплав имеет следующие свойства твердость по Виккерсу 520-551 МПа: предел прочности при растяжении при 250 и 400°С соответствен но 130-142 и 98-112 МПа; термическая стойкость при термоциклировании (до появления трещин) при 250 и 400° С соответственно 80-97 и 38-47 циклов; износостойкость при трении при 250 и 400 °С соответственно 72-83 и 85-109 мг/м2 гс. 2 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 21/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlG ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4822691/02 (22) 03.05.90 (46) 23.05.92. Бюл. М 19 (71) Производственное объединение Томсельмаш" (72) М.С.Алейник, М.И.Карпенко, Е.И.Марукович, С.М. Бадюкова и М. И,Дудорова (53) 669.715(088,8) (56) Патент США N -4617172, кл. С 22 С

21/00, опублик, 1986.

Заявка Японии М 61-153255, кл. С 22 С

21/00, опублик. 1986. (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ (57) Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, используемым для изготовления износостойких деталей, работающих при температуре до 400 С, Целью изобретения является повышение термичеИзобретение. относится к металлургии, а именно к сплавам на основе алюминия, используемым для изготовления износостойких деталей, работающих при температурах до 400 С.

Целью изобретения является повышение термической стойкости.

Поставленная цель достигается тем, что сплав на основе алюминия, содержит олово, свинец; кремний, титан, медь, бор, а также церий, нитриды хрома, железо и висмут при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Олово 1,0 — 2,9

Свинец 0,1 — 1,3

„, Ы,, 1735419 Al ской стойкости, что достигается дополнительным содержанием церия, нитридов хрома, железа и висмута. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%. кремний 1,1—

6,0; медь 4,1 — 9,0; олово 1,0 — 2,9; свинец 0,1—

1,3; титана 0,03 — 0,6; бор 0,002 — 0,05; церий

0,1 — 0,5; нитриды хрома 0,02 — 0,32; железо

0,02 — 0,8; висмут 0,002 — 0,005; алюминий остальное, Сплав имеет следующие свойства: твердость по Виккерсу 520 — 551 МПа: предел прочности при растяжении при 250 и

400 С соответственно 130-142 и 98-112 МПа; термическая стойкость при термоциклировании (до появления трещин) при 250 и 400

С соответственно 80 — 97 и 38-47 циклов; износостойкость при трении при 250 и 400 С соответственно 72 — 83 и 85 — 109 мг/м2 гс. 2 табл.

Кремний 1,1-6,0

Титан 0,03 — 0,6

Медь 4,1-9,0

Бор 0,002 — 0,05

Висмут 0,002 — 0,005

Нитриды хрома 0,02 — 0,32

Железо 0,02 — 0,8

Церий 0,1 — 0,5

Алюминий Остальное

Дополнительное введение нитридов хрома повышает термостойкость, измельчая структуру и повышая износостойкость, При концентрации нитридов хрома до 0,02 мас,% измельчение структуры и повышение износостойкости и термической стойкости 4 (л) (Л

1735419

55 недостаточны, При увеличении концентрации нитридов хрома более 0,32 мас. снижаются однородность структуры, стабильность износостойкости, термической стойкости и механических свойств.

Церий оказывает модифицирующее влияние на структуру, улучшает литейные и технологические свойства сплава, повышает фактор формы выделений кремния в структуре и термическую стойкость. Модифицирующее влияние церия и повышение фактора формы выделений кремния в структуре и термической стойкости сплава начинает сказываться с концентрации церия 0,1 мас. . Верхний предел концентрации церия обусловлен увеличением угара и повышением содержания неметаллических включений в структуре, что снижает механические свойства и термическую стойкость.

Дополнительное введение железа в количество 0,02 — 0,8 мас. обеспечивает упрочнение сплава и повышение его твердости и термической стойкости, а также позволяет использовать при выплавке сплава не только чистые металлы, но и ферросплавы. Однако при увеличении содержания железа более 0,8 мас, укрупняется структура, увеличиваются козффициенттрения и износ при трении при 250 — 400 С, Нижние пределы содержания легирующих компонентов повышены до концентраций (кремний 1,1 мас,, медь 4,1 мас. ), обеспечивающих упрочнение структуры и повышение термостойкости, Верхний предел содержания свинца снижен до 1,3 мас., так как при более высоких его концентрациях снижаются термическая стойкость, твердость и износостойкость сплава.

Содержание олова (1,0 — 2,9 мас. ) соответствует оптимальной концентрации, а нижние концентрации меди и бора повышены до 4,1 и 0,002 мас., что обусловлено низкими характеристиками износостойкости и термической стойкости сплава при меньших концентрациях, При концентрациях бора более 0,05 мас. снижаются однородность структуры и антифрикционные свойства сплава.

Висмут введен для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости, технологических и механических свойств сплавов. При концентрации висмута до 0,002 мас. снижаются термическая стойкость, износостойкость и механические

5 свойства. При увеличении концентрации висмута более 0,005 мас. снижаются технологические и прочностные свойства и износостойкость при 250 — 400 С.

Для опробования предложенного спла10 ва были приготовлены композиции следующим образом. В графитовый тигель индукционной открытой печи вводят медь

М1 и алюминий АВ91, расплавляют под слоем флюса. Затем расплав раскисляют и мик15 ролегируют ферросилицием ФС75 и ферроцерием ФЦе1ИМ с перемешиванием.

Затем последовательно вводят олово, нитриды хрома, свинец и висмут. После выдержки в течение 2 — 3 мин при 750-760 С производят заливку расплава в сухие формы

20 для получения заготовок втулок, технологических проб и образцов для механических испытаний.

В табл. 1 и 2 соответственно приведены химический состав опробованных компози25 ций предложенного сплава и их свойства в сопоставлении с известным сплавом, Как видно из табл.2, предложенный сплав превосходит известный по термической стойкости, механическим cBQAGTBBM

30 при повышенных температурах и износостойкости.

Формула изобретения

Сплав на основе алюминия, содержащий кремний, медь, олово, свинец, титан и

35 бор, отличающийся тем, что, с целью повышения термической стойкости, он дополнительно содержит церий, нитриды хрома, железо и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.,ь:

40 Кремний 1,1-6,0

Медь 4,1 — 9,0

Олово 1,0-2,9

Свинец 0,1 — 1,3

Титан 0,03 — 0,6

45 Бор 0,002 — 0,05

Церий 0,1 — 0,5

Нитриды хрома 0,02 — 0,32

Железо 0,02 — 0,8

Висмут 0,002-0,005

50 Алюминий Остальное

1735419

>5

Z

Е

Q с

Бь с

LD

>

Б а о

Ф

Ф с

CD а

S O х о CQ

Е

Ф о

1Z

CD

Z о

Е о

М

Ф а о

LO

IБ

I—

Б т

К

С о о

2 о

CQ

Е

Е

Ф а

=т

CD

Е

Ф о о

m о с о с с (.3

CD о

- ) с = щ 1 и

С ) lA ооо сч о СС

Ооо

2 сч юсч CQ a СЭ ооо — LA LO

ЗООО

ОООО с счюю о

ОООО

- со о Cl LA CD CV

СЧС) lA о о о ооо с îî лов чЮС) - I С > LO

oo cc осч сто

- СЧ СЧ С ) „ .:, Б о

Z с S

Сс2 Ф

C e х

Ф а

1М о с

lm

CQ с

S х

CQ

Е с о

CQ

К

Ф с

Ф о

C о

Е

CQ о а

S с

S

=1 о

Е а

Ф

1о с

5 т э

Ф

Ф

CD

S с

О

Y о

C Щ

Ф с

CD с

Ф а с о о о

>Я о

Iv

CQ

Y о

Ф

Б

Б .а