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. Сущность изобретения: деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий, бериллий, в который дополнительно введены скандий, ванадий, церий при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 3,9 - 5,2; марганец 0,1 - 0,6; цирконий 0,05 - 0,15; бериллий 0,0001 - 0,005; скандий 0,15 - 0,35; ванадий 0,01 - 0,05; церий 0,0005 - 0,004; алюминий - остальное. Предлагаемый сплав позволяет повысить прочность сплава при сохранении пластичности, что позволит снизить вес конструкции 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 конструктивного материала.

Существует в металлургии большое число деформируемых термически неупрочняемых сплавов на основе алюминия, в частности сплав АМг6 (ГОСТ 4784-74) 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 пластичностью, достаточно высокой коррозийной стойкостью и хорошей свариваемостью.

Однако прочностные характеристики существующего сплава невысоки.

Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия (Алюминиевые сплавы. Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство. М. Металлургия, 1972, c. 44) - прототип, 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 пластичностью 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, ванадий, церий и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

Магний 3,9 5,2
Марганец 0,1 0,6
Цирконий 0,05 0,15
Бериллий 0,0001 0,005
Скандий 0,15 0,35
Ванадий 0,01 0,05
Церий 0,0005 0,004
Алюминий Остальное.

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий, ванадий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.

Магний 3,9 5,2
Марганец 0,1 0,6
Цирконий 0,05 0,15
Бериллий 0,0001 0,005
Скандий 0,15 0,35
Ванадий 0,01 0,05
Церий 0,0005 0,004
Алюминий Остальное
Технический результат повышение прочностных характеристик сплава, что позволит снизить вес конструкции из этого сплава и повысить характеристики весовой отдачи.

При 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 нерекристаллизованную (полигонизованную) структуру, характеризующуюся высокой термической стабильностью. В то же время за счет пластичной матрицы, представляющей собой твердый раствор магния и марганца в алюминии, сохраняется высокая пластичность сплава, обеспечивающая хорошую деформируемость при горячей обработке давлением и высокую работоспособность деформированных полуфабрикатов, также мелкозернистая структура слитка, образующаяся в результате модифицирующего действия скандия в сочетании с добавками других переходных металлов, входящих в состав сплава.

С использованием технического алюминия марки А85, чушкового магния МГ90, двойной лигатур алюминий-марганец, алюминий-цирконий, алюминий-берилий, алюминий-скандий, алюминий-ванадий, алюминий-церий 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 (табл.1).

Слитки гомогенизировали, обтачивали до диаметра 145 мм, затем прессовали при 400^oC на пруток диаметром 65 мм, который служил материалом для исследований. Механические свойства прессованных прутков определяли путем испытания при комнатной температуре стандартных образцов, вырезанных из горячепрессованных прутков в состоянии без термической обработки. В качестве прочностных характеристик взяли предел прочности (σ_в) и предел текучести (σ_0,2) в качестве пластической характеристики относительное удлинение (δ) Результаты механических испытаний приведены в табл.2.

Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав обладает более высокими (на 20-40 МПа) прочностными характеристиками по сравнению с известным при сохранении пластичности, что позволяет снизить вес конструкции на 10-15% и повысить характеристики весовой отдачи: снижение расхода топлива на единицу веса конструкции на 5-10% увеличение полезной нагрузки на единицу веса конструкции на 10-12%

Формула изобретения

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий и бериллий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, ванадий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.

Магний 3,9 5,2
Марганец 0,1 0,6
Цирконий 0,05 0,15
Бериллий 0,0001 0,005
Скандий 0,15 0,35
Ванадий 0,01 0,05
Церий 0,0005 0,004
Алюминий Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2