Сплав на основе магния и изделие, выполненное из него
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных коррозионностойких сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления деталей, применяемых в самолетостроении, например реборд, барабанов, колес самолетов. Предложен сплав на основе магния и изделие, выполненное из него. Сплав содержит цинк, кадмий, цирконий, бериллий и титан, при этом он дополнительно содержит висмут и ниобий, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Zn 6,5-9,5, Cd 0,01-1,4, Zr 0,7-1,2, Bi 0,01-0,8, Nb 0,01-0,6, Ti 0,004-0,01, Be 0,0006-0,001, Mg остальное. Технический результат - получения сплава магния высокой чистоты по примесям железа, кремния и меди с повышенными коррозионными и механическими свойствами при комнатной и повышенной температурах. 2 н.з.ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных коррозионностойких сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления реборд, барабанов колес самолетов и т.д., применяемых в авиационной технике.
Известен сплав ZK60A фирмы Magnesium Elektron Ltd, Англия, имеющий следующий химический состав, мас.%:
Zn 4,8-6,2
Zrmin 0,45
Mg Остальное
(ASTM Standart Specification for Magnesium Alloy Forgings, В 91-87)
Сплав обладает недостаточно высокими механическими свойствами. Недостатком изделия, выполненного из этого сплава, является склонность к ликвации структурных составляющих сплава в отливках и наличие микрорыхлот различной степени.
Известен сплав марки МЛ 12 на основе магния, следующего химического состава, мас.%:
Zn 4,0-5,0
Zr 0,6-1,1
Примеси 
0,22
Mg Остальное
(ГОСТ 2856-79. Сплавы магниевые литейные. Технические требования.)
Изделиями из этого сплава являются, например, колеса самолетов, барабаны, реборды и т.д.
Недостатками сплава являются низкие механические свойства. Недостатками изделий из известного сплава являются сравнительно низкие механические свойства и ограниченная номенклатура производства изделий.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является литейный сплав на основе магния следующего химического состава, мас.%:
Zn 5-7
Zr 0,6-1,1
Cd 0,1-3
Be 0,05
Mg Остальное
Сплав может дополнительно содержать, мас.%:
Ti 0,1
Са 0,3
РЗМ 0,5
(А.с. СССР №206837)
Сплав содержит в качестве примесей алюминий, железо, кремний, медь, никель.
Изделиями из сплава-прототипа являются, например, кронштейны, фермы, детали управления, барабаны, детали приборов, агрегатов и др.
Недостатками сплава-прототипа являются недостаточно высокие коррозионная стойкость и механические свойства при нормальной и повышенной температурах.
Недостатками изделий из сплава-прототипа являются пониженный ресурс и надежность при их эксплуатации.
Технической задачей изобретения является создание сплава на основе магния и изделия, полученного из него, с повышенными коррозионными и механическими свойствами при нормальной и повышенной температурах, высокой чистотой по примесям железа, кремния, меди.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, включающий цинк, кадмий, цирконий, бериллий и титан, который дополнительно содержит висмут и ниобий при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Zn 6,5-9,5
Cd 0,01-1,4
Zr 0,7-1,2
Bi 0,01-0,8
Nb 0,01-0,6
Ti 0,004-0,01
Be 0,0006-0,001
Mg Остальное
и изделие, выполненное из него.
Авторами установлено, что дополнительное содержание висмута и ниобия при заявленных соотношениях других компонентов в сплаве на основе магния обеспечивает полное прохождение процесса модифицирования и рафинирования сплава, повышая этим механические свойства при нормальной и повышенной температурах и коррозионную стойкость.
Пример осуществления.
В тигельную печь загружают магний, после его расплавления в расплав вводят компоненты сплава. Цирконий и ниобий вводят в сплав из лигатур магний-цирконий и магний-ниобий. Затем выполняются технологические операции, необходимые в процессе приготовления сплава, в том числе операция введения в жидкий сплав бериллия для снижения окисляемости сплава в процессе его плавки и разливки по формам. Готовый жидкий сплав разливают в литейные песчаные формы или в кокиль. Плавки и исследования проводились на трех составах предлагаемого сплава и на одном составе сплава-прототипа, указанных в таблице №1.
Механические свойства и коррозионная стойкость исследовались на образцах в термообработанном состоянии по режимам Т6 и T61. Коррозионная стойкость образцов определялась по количеству выделившегося водорода при испытании их в 3%-ном растворе хлористого натрия в течение 48 ч.
Механические свойства и коррозионная стойкость различных составов предлагаемого сплава и сплава-прототипа приводятся в таблице №2.
Анализ данных таблиц №1 и №2 показывает, что предлагаемый сплав превосходит сплав-прототип по следующим характеристикам:
При температуре 20°С: по пределу прочности на 10-20%, по пределу текучести на 15-25%.
При температуре 150°С: по пределу прочности на 11-20%, по пределу текучести на 18-38%, по коррозионной стойкости в 2,0-3,6 раза.
Предлагаемый сплав не токсичен, его производство не требует дополнительного оборудования, а изделия из него в сравнении с изделиями из сплава-прототипа имеют более высокую надежность, длительный ресурс и могут эксплуатироваться во всеклиматических условиях.
Формула изобретения
1. Сплав на основе магния, содержащий цинк, кадмий, цирконий, бериллий и титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит висмут и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Zn 6,5-9,5
Cd 0,01-1,4
Zr 0,7-1,2
Bi 0,01-0,8
Nb 0,01-0,6
Ti 0,004-0,01
Be 0,0006-0,001
Mg Остальное
2. Изделие из сплава на основе магния, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.
