Сверхпрочный сплав на основе алюминия

Авторы патента:

Захаров Валерий Владимирович (RU)

Ростова Татьяна Дмитриевна (RU)

Кирилова Лидия Петровна (RU)

Фисенко Ирина Антонасовна (RU)

C22C21/10 - с цинком в качестве следующего основного компонента

Владельцы патента RU 2449037:

Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)

Предлагается сплав на основе алюминия, предназначенный для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде листов, штамповок, прутков, труб или в другом виде для использования в газовых центрифугах, в компрессорах низкого давления, вакуумных молекулярных насосах и в других сильно нагруженных изделиях, работающих при умеренно повышенных температурах. Сплав содержит следующие компоненты, мас.%: цинк 6,6-7,4, магний 3,2-4,0, медь 0,8-1,4, скандий 0,12-0,30, цирконий 0,06-0,20, титан 0,01-0,07, молибден 0,01-0,07, никель 0,35-0,65, железо 0,35-0,65, кремний 0,10-0,30, алюминий остальное. Повышаются прочностные свойства сплава при комнатной температуре. 3 табл., 1 пр.

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии легких сплавов, в частности сплавов на основе алюминия, предназначенных для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде листов, штамповок, прутков, труб или другом виде для использования в газовых центрифугах, компрессорах низкого давления, вакуумных молекулярных насосах и в других сильно нагруженных изделиях, работающих при умеренно повышенных температурах.

Известен сплав на основе системы Al-Zn-Mg-Cu марки В95, широко используемый в виде деформированных полуфабрикатов в тяжело нагруженных изделиях и имеющий следующий химический состав, мас.%:

Цинк 5,0-7,0

Магний 1,8-2,8

Медь 1,4-2,0

Марганец 0,2-0,6

Хром 0,10-0,25

Алюминий - остальное

(Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Справочник. Ответственные редакторы В.И.Елагин, В.А.Ливанов, Москва, «Металлургия», 1984 г.).

Сплав В95 обладает хорошим сочетанием служебных и технологических характеристик, но прочностные характеристики этого сплава недостаточно высоки, как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Известен алюминиевый сплав марки В96Цпч следующего химического состава, мас.%:

Цинк 8,0-9,0

Магний 2,3-3,0

Медь 2,0-2,6

Цирконий 0,1-0,2

Алюминий - остальное

(Сплавы алюминиевые деформируемые повышенной чистоты. Марки. ОСТ 1 90026-80).

В целом сплав В96Цпч обладает достаточной прочностью при комнатной температуре. Однако жаропрочность сплава низкая и при повышении температуры прочностные характеристики быстро снижаются. Длительная прочность сплава и сопротивление ползучести при повышенных температурах низкие. Кроме того полуфабрикаты из этого сплава, полученные с большой степенью пластической деформации, например листы, обладают низкими прочностными свойствами. Сплав имеет повышенный удельный вес.

Предлагается сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:

Цинк 6,6-7,4

Магний 3,2-4,0

Медь 0,8-1,4

Скандий 0,12-0,30

Цирконий 0,06-0,20

Титан 0,01-0,07

Молибден 0,01-0,07

Никель 0,35-0,65

Железо 0,35-0,65

Кремний 0,10-0,30

Алюминий остальное

Предлагаемый сплав отличается от сплава прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий, титан, молибден, никель, железо и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк 6,6-7,4

Магний 3,2-4,0

Медь 0,8-1,4

Скандий 0,12-0,30

Цирконий 0,06-0,20

Титан 0,01-0,07

Молибден 0,01-0,07

Никель 0,35-0,65

Железо 0,35-0,65

Кремний 0,10-0,30

Технический результат - повышение прочностных свойств при комнатной температуре, в особенности у полуфабрикатов, получаемых с высокой степенью деформации, таких как, например, листы, раскатные трубы, а также повышение жаропрочности, т.е. снижение темпа разупрочнения при повышении температуры испытания. Сплав характеризуется высокими значениями длительной прочности при умеренно повышенных температурах.

Предлагаемый сплав позволяет получать любые виды деформированных полуфабрикатов (кованых, катаных, прессованных) со стабильной нерекристаллизованной структурой благодаря присутствию дисперсных вторичных частиц фазы Al₃ (Sc, Zr, Ti, Mo), тормозящих рекристаллизацию. Присутствие также в структуре сплава частиц фазы Al₉Fe, Ni и частиц фазы Mg₂Si эвтектического происхождения обуславливают достижение высоких прочностных свойств у всех видов полуфабрикатов при комнатной и повышенной температурах. Сплав имеет высокие значения длительной прочности при умеренно повышенных температурах. Удельный вес сплава меньше удельного веса прототипа.

Пример. Методом непрерывного литья были получены слитки диаметром 95 мм двух сплавов: известного сплава среднего состава и предлагаемого сплава среднего химического состава. Химический состав сплавов представлен в таблице 1.

Таблица 1
Сплав	Zn	Mg	Cu	Sc	Zr	Ti	Mo	Ni	Fe	Si
Известный	8,5	2,7	2,3	-	0,12,	-	-	-	0,02	0,01
Предлагаемый	7,0	3,6	1,1	0,22	0,11	0,03	0,02	0,5	0,5	0,21

Слитки гомогенизировали по ступенчатому режиму, резали на заготовки и прессовали на пруток диаметром 50 мм, из которого осадкой делали поковку, и на прессованную полосу сечением 6×60 мм, которую раскатывали на лист толщиной 1 мм. Полученные полуфабрикаты (прессованная полоса, катаный лист и поковка) закаливали в холодной воде и искусственно старили.

Проводили следующие испытания полученных полуфабрикатов: испытания на растяжение с определением σ_в, σ₀₂, δ при комнатной и повышенных температурах, определение длительной (сточасовой) прочности при 75, 100 и 125°С. Для понимания полученных результатов проводили структурные исследования.

В таблице 2 представлены результаты испытаний на растяжение при комнатной температуре и рассчитанная плотность.

Таблица 2
Свойство, единица измерения	Вид полуфабриката	Известный сплав	Предлагаемый сплав	Квота преимуществ, %
Плотность, г/см³	Все виды	2,90	2,82	3
Временное сопротивление, МПа	Прессованная полоса	650	680	4,6
Лист	610	710	16
Предел текучести, МПа	Прессованная полоса	610	670	13
Лист	555	680	22
Ударная вязкость, кгм/см²	Прессованная полоса	0,4	0,9	125

Предлагаемый сплав легче и прочнее известного, обладает значительно более высоким сопротивлением ударному изгибу.

При повышении температуры испытания преимущества предлагаемого сплава возрастают (табл.3).

Таблица 3
Свойства прессованных полос предлагаемого и известного сплава при температуре 150°С
Сплав	σ_в, МПа	σ₀₂, МПа	δ, %
Предлагаемый	524	515	5,4
Известный	470	420	7,0

Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, цирконий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, титан, молибден, никель, железо и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк	6,6-7,4
Магний	3,2-4,0
Медь	0,8-1,4
Скандий	0,12-0,30
Цирконий	0,06-0,20
Титан	0,01-0,07
Молибден	0,01-0,07
Никель	0,35-0,65
Железо	0,35-0,65
Кремний	0,10-0,30
Алюминий	Остальное

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к литейным сплавам на основе алюминия, применяемым в авиационной технике и других отраслях машиностроения для нагруженных деталей внутреннего набора фюзеляжа, деталей управления, силовых кронштейнов и др.

Продукты из алюминиевого сплава серии аа7000 и способ их изготовления // 2443797

Изобретение относится к сплаву серии АА7000 и к способу изготовления продуктов из этого алюминиевого сплава, а именно к алюминиевым деформированным продуктам относительно большой толщины, в частности от 30 до 300 мм.

Высокопрочный сплав на основе алюминия и способ получения изделия из него // 2443793

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве полуфабрикатов в виде поковок, штамповок, прессованных прутков и профилей, катаных плит и листов из высокопрочных сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для применения в силовых конструкциях авиакосмической техники и транспортных средств, к которым предъявляются повышенные требования по прочности, трещиностойкости, усталостной долговечности, коррозионной стойкости.

Al-zn-cu-mg сплавы на основе алюминия и способы их получения и применение // 2425902

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, а именно к Аl-Zn-Cu-Mg сплавам на основе алюминия, а также способу изготовления катаного или кованого деформированного продукта из него и к самому катаному или кованому деформированному продукту.

Высокопрочный сплав на основе алюминия // 2419663

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150-200°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря.

Продукт из деформируемого алюминиевого сплава серии аа7000 и способ производства упомянутого продукта // 2413025

Изобретение относится к продукту из свариваемого деформируемого алюминиевого сплава и способу его получения. .

Деформированный алюминиевый сплав системы алюминий-цинк-магний-скандий и способ его получения // 2406773

Изобретение относится к деформированным сплавам системы алюминий-цинк-магний-скандий и способу их получения. .

Продукт из высокопрочного, высоковязкого al-zn сплава и способ изготовления такого продукта // 2404276

Изобретение относится к деформированному продукту из высокопрочного, высоковязкого Al-Zn сплава и к способу изготовления такого продукта. .

Сплав на основе алюминия // 2403304

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы для изготовления монет. .

Протекторный сплав на основе алюминия // 2395605

Изобретение относится к металлургии протекторных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии алюминиевых теплообменников на самолетах, морских и пресноводных судах, бытовых нагревателях, а также для защиты фюзеляжей гидросамолетов и кораблей из алюминиевых сплавов.

Высокопрочный алюминиевый сплав и способ его получения // 2451097

Изобретение относится к получению высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для изготовления прессованных, кованых и катаных полуфабрикатов

Способ изготовления слоистой плиты на основе алюминия для противопульной сварной брони // 2457422

Изобретение относится к способу изготовления слоистой плиты на основе алюминия для противопульной сварной брони

Изделия из алюминиевого сплава, имеющие улучшенные комбинации свойств // 2465360

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, в частности к сплавам алюминия серии 7000, подходящим для изготовления элементов конструкции коммерческих самолетов

Сверхпрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него // 2473709

Изобретение относится к металлургии легких сплавов, в частности к сверхпрочным деформируемым термически упрочняемым алюминиевым сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu, которые предназначены для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде прессованных и катаных труб, штампованных крышек, используемых в виде деталей газовых центрифуг

Высокопрочный термообрабатываемый алюминиевый сплав // 2473710

Изобретение относится к алюминиевоцинкомагниевым сплавам и к продуктам, выполненным из таких сплавов, которые могут быть использованы для изготовления литейных форм для производимых литьем под давлением пластмасс

Высокопрочный сплав на основе алюминия с добавкой кальция // 2478132

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 100-150°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря и др

Протекторный сплав на алюминиевой основе // 2483133

Изобретение относится к металлургии, в частности к протекторным сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при производстве протекторов для защиты от коррозии морских сооружений и судов из алюминиевых сплавов

Высокопрочный экономнолегированный сплав на основе алюминия // 2484168

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150°С, деталей летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, деталей спортинвентаря и др

Алюминиевый сплав и способ его получения // 2484169

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, в частности к тем, из которых получают высокопрочный алюминиевый полуфабрикат, а также к способу получения таких алюминиевых полуфабрикатов

Литейный алюминиевый сплав // 2485199

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении крупногабаритных отливок сложной формы, предназначенных для изготовления деталей ответственного назначения, в частности корпусов редукторов, применяемых в авиастроении