Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, предназначенных преимущественно для получения отливок методом литья в металлические формы.
Известен сплав АК5М (ГОСТ1583-89, с. 4-5), содержащий, мас. % : кремний 4,5-5,5 медь 1,0-1,5 магний 0,35-0,6 марганец до 0,5 железо до 1,0 (кокиль) цинк до 0,3 алюминий остальное
К недостаткам сплава АК5М относятся: невысокий уровень механических свойств и ограничение по концентрации железа, что не позволяет использовать для его производства дешевые высокожелезистые шихтовые материалы.
Наиболее близким к предлагаемому является сплав, который содержит, мас. % : кремний 2,0-3,0 железо 2,0-3,0 медь 1,0-4,0 магний 0,2-0,8 марганец 0,2-0,8 цинк 0,2-1,5 титан 0,02-0,15 хром 0,02-0,15 цирконий 0,02-0,15 церий 0,005-0,05 алюминий остальное
Этот сплав содержит более 2,0 мас. % Fe и позволяет достигнуть более высокого уровня механических свойств по сравнению с АК5М, однако они остаются на недостаточном уровне.
Целью изобретения является повышение механических свойств, преимущественно в отливках, полученных методом жидкой штамповки.
Для достижения поставленной цели сплав на основе алюминия, содержащий кремний, железо, медь, магний, марганец и цинк, дополнительно содержит нитрид титана и лантан при следующем соотношении компонентов, мас. % : кремний 1,2-2,8 железо 1,2-2,7 медь 0,5-2,0 магний 0,4-1,2 марганец 0,1-06 цинк 0,1-1,5 нитрид титана 0,002-0,05 лантан 0,005-0,15 алюминий остальное
Заявленные концентрации кремния, железа и марганца обеспечивают формирование эвтектики (Al)+α(FeSiMnAl) с дисперсным строением, особенно в случае жидкой штамповки. Выход за эти концентрации может привести к образованию фаз FeAl3 или β(FeSiAl5), имеющих неблагоприятную морфологию и отрицательно влияющих на механические свойства. Выбор концентраций меди, магния и цинка связан с получением оптимальной легированности алюминиевого твердого раствора и, соответственно, обеспечением требуемого уровня прочности и пластичности.
Нитрид титана способствует повышению дисперсности эвтектики (Al)+ α(FeSiMnAl) и равномерности распределения ее колоний. Лантан положительно влияет на процесс распада алюминиевого твердого раствора при старении, что приводит к росту механических свойств. При концентрациях La и TiN менее нижнего предела их действие незначительно, а при концентрации свыше верхнего предела возникает опасность появления микроструктурных неоднородностей.
Авторам неизвестно использование нитрида титана и лантана в алюминиевых сплавах, структура которых в основном состоит из эвтектических колоний (Al)+α (FeSiMnAl), что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения требованию критерия "Существенные отличия".
Для опробования предлагаемого сплава в лабораторных условиях были приготовлены 6 составов, включая заявленные концентрации, и средний состав известного сплава. Сплавы готовили в электрической печи сопротивления из чистых шихтовых материалов (Al, Si, Cu, Mg, Zn), лигатур (Al-Fe, Al-Mn, Al-La) и порошка TiN. Механические свойства определяли на образцах, вырезанных из цилиндрических жидкоштампованных отливок, в литом и термообработанном состояниях.
Результаты испытания, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый сплав (составы 2-4) превосходит известный (состав 6) как по прочностным свойствам (σB) и σ0,2, так и по пластичности.
Сплав рекомендуется для получения деталей с использованием жидкой штамповки взамен обработки резанием деформированных полуфабрикатов из сплавов типа Д16, что позволит добиться существенной экономии материала.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ | 2011 |
|
RU2447172C1 |
| ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ КОТЛОВ И ПАРОВЫХ ТУРБИН, РАБОТАЮЩИХ ПРИ УЛЬТРАСВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ПАРА | 2017 |
|
RU2637844C1 |
| СВЕРХПРОЧНЫЙ ДЕФОРМИРУЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | 2011 |
|
RU2473709C1 |
| СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА | 1999 |
|
RU2163939C1 |
| Высокопрочный алюминиевый сплав системы Al-Zn-Mg-Cu и изделие, выполненное из него | 2022 |
|
RU2804669C1 |
| ВЫСОКОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | 2000 |
|
RU2184166C2 |
| ВЫСОКОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | 1999 |
|
RU2165996C1 |
| СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ | 1991 |
|
RU2044789C1 |
| СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | 2001 |
|
RU2215805C2 |
| СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА | 2010 |
|
RU2431692C1 |
Сплав предназначен для применения в качестве конструкционного материала. Сплав содержит, мас. % : кремний 1,2 - 2,8; железо 1,2 - 2,7; медь 0,5 - 2,0; магний 0,4 - 1,2; марганец 0,1 - 0,6; цинк 0,1 - 1,5; нитрид титана 0,002 - 0,005; лантан 0,005 - 0,15; алюминий остальное. Свойства сплава следующие: в литом состоянии предел прочности 225 - 238 МПа, предел текучести 130 - 142 МПа, относительное удлинение 4,6 - 6,5% , в состоянии Т6: предел прочности 358 - 378 МПа, предел текучести 295 - 310 МПа, относительное удлинение 5,2 - 6,0% . 1 табл.
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, содержащий кремний, железо, медь, магний, марганец, цинк, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, он дополнительно содержит лантан и нитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Кремний 1,2 - 2,8
Железо 1,2 - 2,7
Медь 0,5 - 2,0
Магний 0,4 - 1,2
Марганец 0,1 - 0,6
Цинк 0,1 - 1,5
Нитрид титана 0,002 - 0,050
Лантан 0,005 - 0,150
Алюминий Остальное
