Сплав на основе алюминия

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к многокомпонентным сплавам на основе алюминия. Патентуемый сплав на основе алюминия содержит, мас.%: медь 2,6 -3,3; титан 0,01 - 0,06; литий 1,8 - 2,3, цирконий 0,06 - 0,14, бериллий 0,008 - 0,1, церий 0,005 - 0,05, железо 0,0001 - 0,15, кремний 0,0001 - 0,1, марганец 0,0001 - 0,1, цинк 0,0001 -0,25; магний 0,0001 - 0,01, хром 0,0001 - 0,05, натрий 0,0001 - 0,002, сера 0,0002 - 0,0005; алюминий - остальное. Введение в сплав такого компонента, как сера, позволяет повысить его прочность при наличии острых надрезов. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к деформируемым алюминиевым сплавам системы Al-Cu-Li.

Известен сплав на основе алюминия марки 1450, содержащий следующие компоненты, мас.%: Медь - 2,6-3,3 Титан - 0,01-0,06 Литий - 1,8-2,3 Цирконий - 0,06-0,14 Бериллий - 0,008-0,1 Церий - 0,005-0,05 Железо - Не более 0,15 Кремний - Не более 0,1 Марганец - Не более 0,1
Цинк - Не более 0,25
Магний - Не более 0,1
Хром - Не более 0,05
Натрий - Не более 0,002
Алюминий - Остальное
(Отраслевой стандарт ОСТ 1 90048-90. Справы алюминиевые деформируемые. Марки. Издание официальное. УДК 669.715, с.4)
Данный сплав имеет недостаточно высокую прочность при испытании на разрыв как гладких, так и надрезанных образцов.

Для ряда силовых элементов конструкций летательных аппаратов первостепенное значение имеет прочность металла при испытании образцов с острым надрезом, которая определяет долговечность и надежность конструкций, поскольку, как правило, в процессе эксплуатации именно по трещинам (надрезам) происходит их разрушение.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка сплава на основе алюминия, обладающего высокой прочностью при наличии острых надрезов.

Указанный технический результат достигается тем, что сплав на основе алюминия, содержащий медь, титан, литий, цирконий, бериллий, церий, железо, кремний, марганец, цинк, магний, хром, натрий, дополнительно содержит серу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь - 2,6-3,3
Титан - 0,01-0,06
Литий - 1,8-2,3
Цирконий - 0,06-0,14
Бериллий - 0,008-0,1
Церий - 0,005-0,05
Железо - 0,0001-0,15
Кремний - 0,0001-0,1
Марганец - 0,0001-0,1
Цинк - 0,0001-0,25
Магний - 0,0001-0,1
Хром - 0,0001-0,05
Натрий - 0,0001-0,002
Сера - 0,0002-0,0005
Алюминий - Остальное
Регламентированное введение серы в состав сплава при сохранении процентного содержания других легирующих элементов и примесей приводит к повышению предела прочности при испытании образцов на разрыв.

При содержании серы меньше 0,0002% не достигается требуемый уровень прочностные свойств, а при содержании серы больше 0,0005% она концентрируется по границам зерен, придавая им хрупкость, что снижает относительное сужение и относительное удлинение.

Технология, позволяющая регламентировать содержание серы при выплавке алюминиевого сплава, является "ноу-хау" производства.

Пример. Из слитков сплава 1450 и заявленного состава изготовили прессованные профили, провели закалку и искусственное старение.

Химический состав сплавов приведен в табл. 1.

Результаты испытания механических свойств образцов, вырезанных в поперечном направлении волокон, приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, прочность заявленного сплава повышается на 4% у гладких образцов и на 13,6% у образцов с надрезом.

Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:
- средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно: в металлургии:
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств и методов;
- средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, способны обеспечить получение указанного технического результата.

Формула изобретения

Сплав на основе алюминия, содержащий медь, титан, литий, цирконий, бериллий, церий, железо, кремний, марганец, цинк, магний, хром, натрий, отличающийся тем, что дополнительно содержит серу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь - 2,6 - 3,3
Титан - 0,01 - 0,06
Литий - 1,8 - 2,3
Цирконий - 0,06 - 0,14
Бериллий - 0,008 - 0,1
Церий - 0,005 - 0,05
Железо - 0,0001 - 0,15
Кремний - 0,0001 - 0,1
Марганец - 0,0001 - 0,1
Цинк - 0,0001 - 0,25
Магний - 0,0001 - 0,1
Хром - 0,0001 - 0,05
Натрий - 0,0001 - 0,002
Сера - 0,0002 - 0,0005
Алюминий - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2