Литейный алюминиевый сплав

 

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано для получения алюминиевых сплавов для изготовления нагруженных деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. Литейный алюминиевый сплав содержит кремний, медь, магний, титан, бериллий, стронций и скандий. Компоненты в сплаве взяты в следующем соотношении, мас.%: кремний 5,0-13,0; медь 1,2-3,5; магний 0,3-1,5; титан 0,1-0,3; бериллий 0,001-0,1; скандий 0,01-0,2; cтронций 0,015-0,05, при соотношении стронция и скандия 1:0,5 - 1:5. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и, в частности, к созданию литейных алюминиевых сплавов, предназначенных для создания нагруженных деталей, работающих в условиях воздействия знакопеременных нагрузок.

Известен литейный алюминиевый сплав АЛ5, содержащий кремний 4,5 5,5 мас. магний 0,35 0,6 мас. медь 1,0 1,5 мас. железо до 0,6 мас. алюминий основа (Строганов Г. Б. Ротенберг В.А. Гершман Г.Б. Сплавы алюминия с кремнием. М. Металлургия 1977, с. 272).

Недостатком этого сплава является недостаточная для создания нагруженных деталей прочность при его высокой технологичности при литье.

Известен высокопрочный литейный алюминиевый сплав ВАЛ8, содержащий кремний 7,0 8,5 мас. магний 0,2 0,45 мас. титан 0,1 0,25 мас. медь 2,5 3,5 мас. цинк 0,5 1,0 мас. бериллий 0,1 0,25 мас. (Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд. Алиева С. Г. Альтман М.Б. Амбарцумян С.М. и др. 2-изд. М. Металлургия, 1984, 528 с. с.364, прототип).

Недостатками этого сплава являются низкая усталостная прочность и пластичность, что не позволяет использовать сплав в деталях, работающих в условиях знакопеременных нагрузок.

Предлагается литейный алюминиевый сплав, содержащий кремний, медь, магний, титан, бериллий. Сплав дополнительно содержит стронций и скандий. Компоненты в сплаве взяты в следующем соотношении, мас.

Кремний 5,0 13,0 Медь 1,2 3,5 Магний 0,3 1,5 Титан 0,1 0,3 Бериллий 0,001 0,1 Скандий 0,01 0,2 Стронций 0,15 0,05, причем соотношение стронция и скандия составляет 1 0,5 1 5.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что дополнительно содержит стронций и скандий при соотношении компонентов, мас.

Кремний 5 13,0 Медь 1,2 3,5
Магний 0,3 1,5
Титан 0,1 0,3
Бериллий 0,001 0,1
Скандий 0,01 0,2
Стронций 0,015 0,05
Алюминий Остальное,
причем соотношение стронция и скандия составляет 1 0,5 1 5.

Техническим результатом является повышение усталостной прочности и пластичности сплава, что позволяет использовать этот сплав для изготовления деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок и снизить вес изделия.

Предлагаемый состав сплава и предлагаемое соотношение компонентов позволяет изменить характер кристаллизации эвтектики, способствуя образованию мелкодисперсных эллипсоподобных выделений четверного силицида (AlSi)₃ScSr, когерентно связанных с матрицей. Это обеспечивает и значительную усталостную прочность сплава, и его высокое относительное удлинение. Это позволяет использовать предлагаемый сплав для изготовления деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, в частности деталей автомобилей (узлы подвески, рычаг переключения передач), изготавливаемых в настоящее время из стали. Это обеспечивает снижение веса автомобилей и уменьшит расход топлива.

При концентрации компонентов в сплав ниже заявленных пределов и несоблюдении указанных соотношений не происходит образования эвтектических фаз, вследствие чего усталостная прочность и пластичность сплава становятся недостаточными.

При концентрации компонентов выше заявленных пределов происходит образование соединения AlTiSc, влияние скандия ослабевает, в сплаве формируется обычная алюминий кремниевая эвтектика, которая хотя и измельчается стронцием, но усталостная прочность сплава снижается.

Примеры.

Из сплавов, представленных в табл. 1, были получены литьем в кокиль детали " вилка " переключения передач для автомобилей. Образцы, вырезанные из деталей, после термообработки по режиму Т4 испытывались на растяжение и на малоцикловую прочность. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Таким образом, предлагаемый сплав позволяет увеличить пластичность сплава в 1,7 2,2 раза, а усталостную прочность в 1,4 2 раза.

Это позволяет использовать литейные алюминиевые сплавы вместо стальных в узлах автомобиля, что снижает вес на 30 50 и приводит к уменьшению расхода топлива.

Формула изобретения

Литейный алюминиевый сплав, содержащий кремний, медь, магний, титан, бериллий, отличающийся тем, что сплав дополнительно содержит стронций и скандий при следующем соотношении компонентов, мас.

Кремний 5 13
Медь 1,2 3,5
Магний 0,3 1,5
Титан 0,1 0,3
Бериллий 0,001 0,1
Скандий 0,01 0,2
Стронций 0,015 0,05
Алюминий Остальное
причем соотношение стронция и скандия составляет 1 0,5 5,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1