Литейный сплав на основе алюминия

 

Литейный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, магний, медь, титан, бор, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, он дополнительно содержит цирконий и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний - 8,5 - 9,5 Магний - 0,2 - 0,45 Медь - 2,0 - 3,0 Титан - 0,1 - 0,2 Бор - 0,01 - 0,1 Цинк - 0,6 - 1,0 Цирконий - 0,02 - 0,15 Алюминий - Остальноеи

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе алюминия, предназначенных для применения в качестве конструкционного материала. Известен литейный сплав на основе алюминия марки АЛ9М [1], содержащий, мас.%: Кремний - 7,2 - 8,8
Медь - 0,5 - 0,8
Магний - 0,4 - 0,7
Титан - 0,1 - 0,2
Бор - 0,01 - 0,2
Железо - ≅0,25
Алюминий - Остальное
Однако уровень прочностных и пластических свойств этого сплава недостаточно высок (σ_B = 34 кгс/мм², δ = 2,0% при литье в кокиль). Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является литейный сплав на основе алюминия [2], содержащий, мас. %:
Кремний - 8,5 - 10,5
Медь - 1,3 - 2,5
Магний - 0,2 - 0,6
Титан - 0,1 - 0,3
Бор - 0,01 - 0,1
Железо - 0,15
Алюминий - Остальное
Уровень механических свойств этого сплава недостаточно высок. Временное сопротивление разрыву составляет 35 кгс/мм², что в ряде случаев не обеспечивает требуемой конструктивной прочности деталей, работающих в условиях ударных и знакопеременных нагрузок. Кроме того, содержание примеси железа в сплаве ограничено до 0,15%, что вызывает необходимость использования для выплавки сплава дорогостоящий и дефицитный первичный алюминий высокой чистоты. Последнее обстоятельство не только приводит к удорожанию сплава, но и создает существенные трудности при работе с ним в промышленных условиях. Целью изобретения является создание литейного сплава на основе алюминия, сочетающего высокие прочностные характеристики с хорошими пластическими свойствами с сохранением технологических характеристик на уровне современных легированных силуминов. Для достижения поставленной цели в литейный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, магний, медь, титан и бор, дополнительно введены цинк и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 8,5 - 9,5
Магний - 0,2 - 0.45
Медь - 2,0 - 3,0
Титан - 0,1 - 0,2
Бор - 0,01 - 0,1
Цинк - 0,6 - 1,0
Цирконий - 0,02 - 0,15
Алюминий - Остальное
В сплаве допускается наличие железа до 0,3 мас.%. Для опробования предложенного сплава были приготовлены композиции, химический состав и свойства которых приведены в сопоставлении с известным сплавом в табл.1 и 2. Свойства сплавов опробованных составов после термообработки по режиму Т5 (закалка t = 495^oC - 4 ч, t = 520^oС - 10 ч, охлаждение в воду, старение t = 160^oС - 8 ч, охлаждение на воздухе) приведены в табл.2. Литейные и технологические свойства предложенного сплава находятся на уровне современных высокопрочных силуминов. Жидкотекучесть сплава по ГОСТ 16438-70 составляет 81,1 см (при 700^oС, земля). Свободная линейная усадка сплава по ГОСТ 16817-71 при литье в кокиль составляет 1,2%. Склонность сплава к образованию трещин при затрудненной усадке, определенная по кольцевой пробе С.И.Спектровой и Т.В.Лебедевой при заливке t = 700^oС, составляет 7,5 мм. Предложенный сплав обладает хорошей свариваемостью, что позволяет применять его в свариваемых конструкциях. Так при автоматической аргонодуговой сварке закаленных плит из предложенного сплава с последующим старением прочность образцов в зоне сварного шва составляет 74% от прочности основного материала. Учитывая благоприятное сочетание прочностных, пластических и технологических свойств, предложенный сплав может быть использован в следующих направлениях. Изготовление ответственных тяжелонагруженных деталей, в том числе сварнолитых, таких как картер гитары, корпус ведущего колеса и другие, взамен конструкционных сталей средней прочности типа 20 Л, 20 ФЛ, 32 x 06. При этом будет достигнут следующий эффект:
снижение веса деталей и узлов на 40 - 60% при сохранении требуемой конструктивной прочности;
повышение качества литых заготовок за счет использования прогрессивных методов литья (литье под низким давлением, литье с противодавлением, литье в кокиль и др.). Применение литых заготовок взамен штамповок и поковок, изготавливаемых из деформируемых алюминиевых сплавов, что позволит:
повысить коэффициент использования металла с 0,4 - 0,5 до 0,7 - 0,85;
снизить трудоемкость механической обработки детали в 1,5 - 2 раза. Так, например, в случае внедрения литой заготовки диска катка взамен штампованной заготовки из сплава АК6 могут быть получены следующие технико-экономические преимущества: уменьшение объема механической обработки на 52%; повышение КИМ с 0,53 до 0,80; экономия металла 480 кг на одно изделие.

Формула изобретения

Литейный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, магний, медь, титан, бор, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, он дополнительно содержит цирконий и цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 8,5 - 9,5
Магний - 0,2 - 0,45
Медь - 2,0 - 3,0
Титан - 0,1 - 0,2
Бор - 0,01 - 0,1
Цинк - 0,6 - 1,0
Цирконий - 0,02 - 0,15
Алюминий - Остальноеи

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.02.1998

Номер и год публикации бюллетеня: 3-2000

Извещение опубликовано: 27.01.2000        

---