Деформируемый сплав на основе алюминия

Авторы патента:

Захаров Валерий Владимирович (RU)

Филатов Юрий Аркадьевич (RU)

Чугункова Галина Михайловна (RU)

Байдин Николай Григорьевич (RU)

Силис Мария Ильинична (RU)

Лапин Пётр Георгиевич (RU)

Никитина Маргарита Александровна (RU)

Снегирёва Лариса Анатольевна (RU)

Силис Валентина Эгоновна (RU)

C22C21/00 - Сплавы на основе алюминия

Владельцы патента RU 2754792:

Российская Федерация (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве электропроводного конструкционного материала преимущественно для токопроводящих элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности, а также в качестве заготовки для получения электропроводов. Деформируемый сплав на основе алюминия содержит, мас.%: скандий 0,15-0,28, цирконий 0,05-0,15, железо 0,01-0,06, неизбежные примеси, в том числе магний не более 0,05, марганец не более 0,02, кремний не более 0,05, медь не более 0,05, цинк не более 0,05, титан не более 0,05, хром не более 0,02 при их суммарном содержании не более 0,15, алюминий остальное, при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75. Техническим результатом является повышение прочности и электропроводности материала. 2 табл., 1 пр.

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве электропроводного конструкционного материала преимущественно для токопроводящих элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности, а также в качестве заготовки для получения электропроводов.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электропроводного материала, содержащий 99,5 мас.% алюминия и примеси в количестве не более, мас.%: железо 0,3, кремний 0,3, медь 0,05, цинк 0,1, титан 0,15, марганец 0,025, магний 0,05, примеси в сумме 0,7 (см. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. М.: Металлургия. 1972. С. 238).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электропроводного материала (см. патент RU №2416658, МПК С22С 21/06 - прототип), следующего химического состава, мас.%:

Магний	0,55-0,85
Скандий	0,2-0,4
Гафний	0,02-0,05
Иттрий	0,0001-0,005
Алюминий	Остальное.

Однако известный сплав имеет недостаточно высокую прочность и недостаточно высокую электропроводность, что утяжеляет токопроводящие элементы конструкции и снижает тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

Предлагается деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий скандий, который дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Скандий	0,15-0,28
Цирконий	0,05-0,15
Железо	0,01-0,06
Алюминий и неизбежные примеси,
в том числе магний в количестве	не более 0,05
марганец в количестве	не более 0,02
кремний в количестве	не более 0,05
медь в количестве	не более 0,05
цинк в количестве	не более 0,05
титан в количестве	не более 0,05
и хром в количестве	не более 0,02
при суммарном содержании
примесей магния, марганца, кремния,

меди, цинка, титана и хрома не более 0,15 мас.%

Остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Скандий	0,15-0,28
Цирконий	0,05-0,15
Железо	0,01-0,06
Алюминий и неизбежные примеси,
в том числе магний в количестве	не более 0,05
марганец в количестве	не более 0,02
кремний в количестве	не более 0,05
медь в количестве	не более 0,05
цинк в количестве	не более 0,05
титан в количестве	не более 0,05
и хром в количестве	не более 0,02
при суммарном содержании примесей магния, марганца,
кремния, меди, цинка, титана и хрома не более 0,15 мас.%	Остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Технический результат - повышение прочности и электропроводности сплава, что позволяет снизить массу и габариты токопроводящих элементов конструкции, повышая тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при неизбежных технологических нагревах образуются дисперсные частицы фазы типа Al₃(Sc, Zr), являющиеся продуктами распада твердого раствора скандия и циркония в алюминии и оказывающие сильное непосредственное упрочняющее действие и опосредованное за счет формирования в деформированном полуфабрикате нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры, сохраняющейся при нагревах благодаря высокой дисперсности и термической стабильности фазы Al₃(Sc, Zr). Благодаря этому после высокотемпературного отжига деформированного полуфабриката, обедняющего твердый раствор, обеспечивается максимально возможный для данного химического состава уровень прочности и электропроводности отожженного полуфабриката. Дополнительное упрочнение достигается за счет образующейся в процессе кристаллизации фазы Al₃Fe. Высокая электропроводность сплава достигается за счет того, что после выведения из твердого раствора скандия и циркония матрица сплава представляет собой сильно обедненный твердый раствор и электропроводность сплава приближается к электропроводности технического алюминия. Повышению электропроводности сплава способствует ограничение содержания в нем неизбежных примесей магния, марганца, кремния, меди, цинка, титана, хрома и их суммы. Предлагаемое соотношение между содержанием циркония и скандия является оптимальным с точки зрения усваиваемости этих элементов при приготовлении сплава.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия высокой чистоты марки А99, магния марки Мг95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий и алюминий-железо. Сплав готовили в электрической печи сопротивления и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 370 мм.

Химический состав сплава приведен в таблице 1.

Слитки гомогенизировали, после чего резали на заготовки длиной 600 мм, которые затем обтачивали до диаметра 345 мм. Обточенные заготовки прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе с максимальным усилием 5000 тс при температуре 390°С на пруток диаметром 110 мм. Пруток подвергали отжигу при температуре 390°С с выдержкой при этой температуре 1 ч. Определяли прочностные свойства (предел прочности σ_в и предел текучести σ_0,2) и удельную электрическую проводимость у отожженных прессованных прутков. Также определяли механические свойства и удельную электрическую проводимость изготовленных тем же способом прутков из сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таким образом, предлагаемый сплав имеет в 1,2 раза более высокий предел прочности, в 1,3 раза более высокий предел текучести и в 1,11 раза более высокую электропроводность, что позволит в 1,1-1,2 раза снизить массу и габариты токопроводящих элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом, что принципиально важно для авиакосмической техники, судостроения и других отраслей промышленности.

Деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий скандий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

скандий	0,15-0,28
цирконий	0,05-0,15
железо	0,01-0,06
неизбежные примеси, в том числе:
магний	не более 0,05
марганец	не более 0,02
кремний	не более 0,05
медь	не более 0,05
цинк	не более 0,05
титан	не более 0,05
хром	не более 0,02,
при их суммарном содержании	не более 0,15
алюминий	остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Изобретение относится к металлургии, в частности к легированию алюминия тугоплавкими редкими металлами, конкретно к легированию алюминия танталом. Способ легирования алюминия танталом включает предварительное получение расплава алюминия с введением в расплав активного реагента с последующей выдержкой при перемешивании, при этом в качестве активного реагента используют смесь, состоящую из компонентов, взятых в следующем соотношении, мас.%: 40-45 KCl, 35-40 NaF, 10-15 AlF3, 5-10 Ta2O5, причем перед введением в расплав смесь измельчают с одновременным перемешиванием и сушат при температуре 150-160оС.

Сплав на основе алюминия для производства проволоки и способ её получения // 2753537

Изобретение относится к области металлургии и, в частности, к деформируемым сплавам на основе алюминия и получения из них тонкой проволоки для бортовых проводов. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: цирконий 0,25-0,45, гафний 0,10-0,25, эрбий ≤0,10 и/или иттербий ≤0,10, титан ≤0,05, марганец ≤0,05, хром ≤0,05, железо ≤0,30, кремний ≤0,20, алюминий - остальное.

Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия // 2751401

Изобретение относится к способу получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, и может быть использовано в машиностроении и авиакосмической отрасли. Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия включает обработку алюминиевого сплава и фуллерена С60 в планетарной мельнице, при этом смесь из стружки сплава алюминия с 6 мас.% магния и порошка фуллерена С60 в количестве 0,1- 0,5 мас.% разделяют на две порции, первую порцию обрабатывают в планетарной мельнице при 1600 оборотах в минуту 15 минут, а вторую при 1800 оборотах 45 минут, порции объединяют в соотношении 1:1, обрабатывают в планетарной мельнице при 900 оборотах в минуту 25 минут, прессуют заготовку при 550 МПа и проводят прямую экструзию со степенью деформации 5-7 при давлении 1-1,5 ГПа и температуре 280±5°С.

Способ получения лигатуры для приготовления композиционных материалов на основе алюминия или алюминиевых сплавов (варианты) // 2746701

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения упрочненных алюминиевых материалов путем литейных технологий. Лигатуру получают путем помещения углеродных нанотрубок в полость герметичной алюминиевой оболочки, затем путем создания вакуума в полости герметичной алюминиевой оболочки и ее нагрева с поверхности углеродных нанотрубок удаляют часть адсорбированных газов с обеспечением массового соотношения нанотрубок и адсорбированных газов, составляющего не менее 100, деформируют герметичную алюминиевую оболочку с находящимися в ней углеродными нанотрубками деформируют до внедрения углеродных нанотрубок в материал оболочки, или смесь углеродных нанотрубок и порошка металла помещают в полость герметичной алюминиевой оболочки, затем создают вакуум в полости герметичной алюминиевой оболочки и нагревают, подвергают деформации герметичную алюминиевую оболочку с находящейся в ней смесью с образованием лигатуры в виде заготовки, в которой часть нанотрубок не имеет контакта с внешней поверхностью заготовки и с порами, сообщающимися с внешней поверхностью заготовки.

Литейный алюминиевый сплав // 2745595

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано для получения тонкостенных отливок сложной формы литьем в металлическую форму, в частности для литья автокомпонентов, деталей электронных устройств и др. Литейный сплав на основе алюминия содержит, мас.%: кальций 1,5-5,1; железо до 0,7; кремний до 1,0; цинк 0,1-1,8 и, необязательно, один или более марганец 0,2-2,5, титан 0,005-0,1; цирконий 0,05-0,14; хром 0,05-0,15, при этом кальций и цинк присутствуют в структуре слава преимущественно в виде эвтектических частиц.

Порошковый алюминиевый материал // 2744075

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым алюминиевым материалам для изготовления деталей с использованием аддитивных технологий, в том числе методом селективного лазерного синтеза. Порошковый алюминиевый материал получен газовым распылением и содержит, мас.%: магний 4,5-6,5; хром 0,35-0,80; цирконий 0,40-1,0; бор 0,002-0,12; марганец, железо, никель суммарно 0,05-0,8; алюминий и неизбежные примеси – остальное.

Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав (варианты) // 2743499

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплаву на основе алюминия, и может быть использовано при получении изделий электротехнического назначения при производстве кабельно-проводниковой продукции для электропроводки зданий и сооружений. Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав содержит легирующие элементы в следующем соотношении, мас.

Алюминиевые проводники // 2742951

Изобретение относится к воздушной высоковольтной линии, включающей проводник на основе алюминиевого сплава. Алюминиевый сплав содержит один или несколько элементов 3, 4 или 5 группы и необязательно лантанид, каждый из них с концентрацией в диапазоне от 0,006 до 0,030% (по массе), предпочтительно в диапазоне от 0,006 до 0,027% (по массе), например, в диапазоне от 0,008 до 0,025% (по массе), и при этом проводник подвергнут термической обработке в диапазоне температур 185-315°C в течение времени в диапазоне 12-24 часа, так что проводник имеет проводимость около 61% IACS или более.

Способ получения композиционного материала на основе алюминия или его сплава, легированного титаном // 2742874

Изобретение относится к области специальной металлургии и может быть использовано для производства алюминиевых композиционных сплавов, применяемых в качестве высокопрочных композиционных материалов в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Способ получения композиционного материала на основе алюминия или его сплава, легированного титаном, включает введение титана в расплав алюминия или его сплава и последующую механическую обработку расплава при температуре плавления алюминия, при этом порошок титана вводят в расплав в количестве 2-5 мас.% от массы расплава путем инжекции углекислым газом при избыточном давлении не более 0,1 атм со скоростью потока 1–2 ндм3∙мин-1, а механическую обработку осуществляют отстойным центрифугированием при частоте вращения 1000-2500 об/мин в течение 10-12 мин.

Жаропрочный коррозионно-стойкий порошковый алюминиевый материал и изделие из него // 2742098

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковому алюминиевому материалу для изготовления изделий с использованием аддитивных технологий. Может использоваться для изготовления изделий, применяемых в условиях повышенных рабочих температур и коррозионно-активных сред.

Деформируемый сплав на основе алюминия // 2755836

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве электропроводного конструкционного материала, в частности для токопроводящих элементов, а также в качестве заготовки для получения электропроводов. Деформируемый сплав на основе алюминия содержит, мас.%: магний 0,45-0,6, скандий 0,1-0,15, цирконий 0,1-0,15, кальций 0,02-0,1, железо 0,4-0,7, кремний 0,45-0,65, алюминий и неизбежные примеси - остальное, в том числе медь не более 0,05, цинк не более 0,05, марганец не более 0,02, хром не более 0,02. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик материала. 1 пр., 2 табл.