Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия

 

Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности деформируемых термически неупрочняемых сплавов, предназначенных для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала. Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий, бериллий, в который дополнительно введен скандий и по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром, при следующем соотношении компонентов (мас.%): магний - - 5,3-6,5 марганец - - 0,2-0,7 цирконий - - 0,02-0,15 бериллий - - 0,0001-0,005 скандий - - 0,17-0,35 по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром - 0,01-0,25 алюминий - - остальное Предлагаемый сплав позволяет повысить точность при сохранении деформируемости при горячей обработке давление, что позволит снизить вес конструкций и повысить характеристики весовой отдачи. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности деформируемых термически неупрочняемых сплавов, предназначенных для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала.

Существует в металлургии большое число деформированных термически неупрочняемых сплавов на основе алюминия, в частности сплав АМг6, следующего химического состава (мас.): магний 5,8-6,9
марганец 0,5-0,8
титан 0,02-0,1
бериллий 0,0002-0,005
алюминий остальное
Существующий сплав обладает высокой технологической пластичностью, достаточно высокой коррозийной стойкостью и хорошей свариваемостью. Однако прочностные характеристики существующего сплава невысоки.

Известен деформируемый технически неупрочняемый сплав на основе алюминия следующего химического состава (мас.):
магний 5,5-6,5
марганец 0,8-1,1
цирконий 0,02-0,1
бериллий 0,0001-0,005
алюминий остальное
Известный сплав обладает достаточно высокой деформируемостью при горячей обработке давлением и высокими эксплуатационными свойствами, однако прочностные свойства известного сплава невысоки.

Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий, бериллий, в который дополнительно введены скандий и по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром, и компоненты взяты в следующем соотношении (мас.):
магний 5,3-6,5
марганец 0,2-0,7
цирконий 0,02-0,15
бериллий 0,0001-0,005
скандий 0,17-0,35
по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром - 0,01-0,25
алюминий остальное
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий и по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром, при следующем соотношении компонентов (мас.):
магний 5,3-6,5
марганец 0,2-0,7
цирконий 0,02-0,15
бериллий 0.0001-0,005
скандий 0,17-0,35
по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром - 0,01-0,25
алюминий остальное
Технический результат повышение прочностных характеристик сплава, что позволит снизить вес конструкции из предлагаемого сплава и повысить характеристики весовой отдачи.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве образуются вторичные выделения дисперсных частиц интерметаллидов, содержащих алюминий и переходные металлы, входящие в состав сплава.

Происходит непосредственное упрочнение частицами интерметаллидов и торможение рекристаллизационных процессов при нагреве, что значительно повышает прочность сплава. Горячедеформированные полуфабрикаты из сплава предлагаемого состава имеют нерекристаллизационную (полигонизованную) структуру, характеризующуюся высокой термической стабильностью. В то же время за счет достаточно пластичной матрицы, представляющей собой твердый раствор магния и марганца в алюминии, сохраняется достаточно высокая деформируемость при горячей обработке давлением сплава. Сохранению деформируемости способствует также мелкозернистая недендритная структура слитка, образующаяся за счет модифицирующего действия скандия в сочетании с добавками других переходных металлов, входящих в состав сплава.

Примеры. С использованием технического алюминия марки А85, чушкового магния МГ90, двойных лигатур алюминий-цирконий, алюминий-бериллий, алюминий-скандий, алюминий-титан и алюминий-хром в электропечи готовили расплав и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 174 мм из сплава предлагаемого состава с минимальным, оптимальным, максимальным содержанием компонентов, с запредельным содержанием компонентов, а также из известного сплава по прототипу (см. таблицу 1).

Слитки гомогенизировали, обтачивали до диаметра 145 мм, затем прессовали при 400^oC на пруток диаметром 65 мм, который служил материалом для исследования.

Механические свойства прессованных прутков определяли путем испытания при комнатной температуре стандартных образцов, вырезанных их горячепрессованных прутков в состоянии без термической обработки. В качестве прочностных характеристик взяли предел прочности (σ_в) и предел текучести (σ_0,2). В качестве показателя деформируемости при горячей обработке давлением взяли максимально возможную скорость истечения металла при прессовании (скорость прессования). Результаты механических испытаний прессованных прутков и результаты замера скорости прессования при их прессовании приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав обладает более высокими (на 40-60 МПа) прочностными характеристиками по сравнению с известными при сохранении деформируемости при горячей обработке давлением, что позволяет повысить конструктивную прочность и соответственно снизить вес конструкции на 15-20% и, в случае применения сплава в конструкциях летательных аппаратов, судов и различных транспортных средств, повысить характеристики весовой отдачи: увеличение веса полезной нагрузки на единицу веса конструкции на 7-12% снижение расхода топлива на 12-15%

Формула изобретения

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий и бериллий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий и по крайней мере один металл, выбранные из группы, содержащей титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.

Магний 5,3 6,5
Марганец 0,2 0,7
Цирконий 0,02 0,15
Бериллий 0,0001 0,005
Скандий 0,17 0,35
По крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром 0,01 - 0,25
Алюминий Остальноео

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.07.2010

Дата публикации: 27.08.2011