Сплав на основе алюминия для сварки плавлением

 

Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности деформируемых сплавов, предназначенных для использования в виде сварочной проволоки в качестве присадочного материала для сварки плавлением. Предлагаемый сплав на основе алюминия для сварки плавлением, содержащий магний, марганец, бериллий и цирконий, в который дополнительно введены скандий, хром и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 5,5 - 6,5; марганец 0,5 - 0,8; бериллий 0,0001 - 0,005; цирконий 0,05 - 0,25; скандий 0,36 -0,55; хром 0,1 - 0,25; титан 0,01 - 0,05; алюминий остальное. Предлагаемый сплав позволяет повысить прочность металла сварного шва и сварного соединения в целом, что позволит снизить вес сварной конструкции и повысить характеристики весовой отдачи. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности деформируемых сплавов, предназначенных для использования в виде сварочной проволоки в качестве присадочного материала для сварки плавлением.

Существует в металлургии большое число деформируемых сплавов на основе алюминия, используемых в качестве присадочного материала при сварке плавлением, в частности сплав Cв AМг6 следующего химического состава, мас.

Магний 5,8 6,8 Марганец 0,5 0,8 Титан 0,1 0,2 Бериллий 0,002 0,005 Алюминий Остальное (см. ГОСТ 7871-75).

Однако прочность сварных соединений, получаемых при использовании существующего сплава в качестве присадочного материала, недостаточна при хорошей пластичности сварного шва и высокой коррозийной стойкости сварных соединений.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия для сварки плавлением следующего химического состава, мас.

Магний 5,5 6,5 Марганец 0,8 1,1 Бериллий 0,0001 0,0003 Цирконий 0,002 0,12 Алюминий Остальное
(см. ГОСТ 7871-75), прототип.

Однако, прочность сварных соединений, полученных при использовании известного сплава в качестве присадочного материала, в частности прочность металла сварного шва, недостаточна при удовлетворительной пластичности и хорошей коррозионной стойкости.

Предлагаемый сплав на основе алюминия для сварки плавлением, содержащий магний, марганец, бериллий и цирконий, в который дополнительно введены скандий, хром и титан и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

Магний 5,5 6,5
Марганец 0,5 0,8
Бериллий 0,0001 0,005
Цирконий 0,05 0,25
Скандий 0,36 0,55
Хром 0,1 0,25
Титан 0,01 0,05
Алюминий Остальное
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий, хром и титан при следующем соотношении компонентов, мас.

Магний 5,5 6,5
Марганец 0,5 0,8
Бериллий 0,0001 0,005
Цирконий 0,05 0,25
Скандий 0,36 0,55
Хром 0,1 0,25
Титан 0,01 0,05
Алюминий Остальное
Технический результат повышение прочности металла сварного шва и сварного соединения в целом, что позволит снизить вес сварной конструкции и повысить характеристики весовой отдачи.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве обрабатываются выделения интерметаллидных частиц, содержащих алюминий, скандий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, упрочняющих металл сварного шва и сварного соединения в целом. В то же время за счет пластичной матрицы, представляющей собой, в основном, твердый раствор магния и марганца в алюминии, на достаточном уровне сохраняются пластические характеристики металла шва, что позволит при использовании предлагаемого сплава в сварных конструкциях судов и транспортных средств повысить характеристики весовой отдачи: снижение расхода топлива на единицу веса конструкции, увеличение полезной нагрузки на единицу веса конструкции.

Примеры.

С использованием технического алюминия А85, магния МГ90, двойных лигатур алюминий-марганец, алюминий-бериллий, алюминий-цирконий, алюминий-скандий, алюминий-хром и алюминий-титан в электропечи готовили расплав и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 370 мм из сплава предлагаемого состава с минимальным, оптимальным, максимальным содержанием компонентов, с запредельным содержанием компонентов, а также из известного сплава по прототипу (см. табл. 1).

Слитки гомогенизировали, обтачивали до диаметра 345 мм и резали на мерные заготовки, которые при 430^oC прессовали на пруток диаметром 110 мм. Заготовки из прутка при 400^oC прокатывали на катанку диаметром 8 мм, которую затем с промежуточными отжигами волочили на проволоку диаметром 4 мм, которую после обычной химической подготовки использовали в качестве присадочного материала при аргонодуговой сварке листовых пластин толщиной 10 мм из сплава A1-6% Mg,содержащего также добавки Mn, Zr, Cr, Be, имеющих предел прочности 415 МПа.

Подготовка пластин под сварку V-образная разделка кромок с суммарным углом 70^oC. Сварку вели за 5 проходов. Из сварных пластин вырезали круглые стандартные образцы для испытаний на растяжение с диаметром рабочей части 5 мм, причем ось образца располагалась вдоль оси шва. В качестве критерия прочности металла шва брали предел образцов (σ_в) и предел текучести (σ_0,2), а в качестве пластичности брали относительное удлинение (δ) и относительное поперечное сужение (Ψ).

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав позволяет получить металл сварного шва, обладающий более высокой прочностью (предел прочности выше на 47-77 МПа, предел текучести на 44-79 МПа), чем металл шва, полученный с использованием известного сплава, при сохранении пластических свойств, что позволит без ущерба для работоспособности снизить в сварных конструкций на 10-15% и в случае использования в сварных конструкциях судов и транспортных средств повысить характеристики весовой отдачи: снижение расхода топлива на единицу веса конструкции на 5-7% увеличение полезной нагрузки на единицу веса конструкции на 5-7%

Формула изобретения

Сплав на основе алюминия для сварки плавлением, содержащий магний, марганец, бериллий и цирконий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, хром и титан при следующем соотношении компонентов, мас.

Магний 5,5 6,5
Марганец 0,5 0,8
Бериллий 0,0001 0,005
Цирконий 0,05 0,25
Скандий 0,36 0,55
Хром 0,1 0,25
Титан 0,01 0,05
Алюминий Остальное4

РИСУНКИ

Рисунок 1