СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ Российский патент 1998 года по МПК C22C21/06 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к созданию сплава на основе алюминия, обладающего пониженным удельным весом, повышенным пределом текучести, удовлетворительным относительным удлинением и хорошей свариваемостью.

В настоящее время алюминиевые сплавы, содержащие литий, применяются в аэрокосмической технике в условиях, где необходим малый удельный вес в сочетании с высокой жесткостью, прочностью и пластичностью.

Известен сплав 1420 (удельный вес 2,49 г/см³), следующего состава, мас. %:
Mg - 4,5 - 6,0
Li - 1,8 - 2,3
Zr - 0,08 - 0,15
Al и примеси - Остальное
(ОСТ 1.90048-77 Сплавы алюминиевые деформируемые).

Недостатками сплава 1420 являются низкая пластичность, особенно при ударных нагрузках, и пониженный предел текучести. Так гарантируемый уровень свойств сплава в продольном направлении в состоянии ТГ1 (нагрев под закалку 450^oC, закалка на воздухе, старение 120^oC 12 час) составляет предел прочности 400 МПа, предел текучести 260 МПа, относительное удлинение 7%.

Для повышения предела текучести был разработан сплав 1450 (удельный вес 2,60 г/см³), имеющий следующий химический состав, мас.%:
Cu - 2,6 - 3,3
Li - 1,8 - 2,3
Al и примеси - Остальное.

(ОСТ 190048-90).

Прутки, изготовленные из сплава 1450 в закаленном и искусственно состаренном состоянии, имеют в продольном направлении σ_B не менее 530 МПа, σ_0,2 не менее 450 МПа, δ не менее 6%, а в поперечном направлении σ_B не менее 430 МПа, σ_0,2 не менее 350 МПа, δ не менее 3%.

Однако недостатками сплава 1450 является повышенная по сравнению со сплавом 1420 плотность, склонность к образованию горячих трещин при сварке, низкая пластичность.

Задачей изобретения является разработка на основе алюминия сплава, обладающего пониженным удельным весом, повышенным пределом текучести, удовлетворительным относительным удлинением и хорошей свариваемостью.

Поставленная цель достигается тем, что в сплаве, по сравнению с известным сплавом 1420, увеличено содержание магния и дополнительно введен цинк при следующем содержании компонентов, мас.%:
Магний - 6 - 7
Литий - 1,9 - 2,2
Цинк - 1,0 - 1,5
Цирконий - 0,1 - 0,15
Алюминий - Остальное
Так как в сплаве отсутствует медь, вводимая в сплав 1450 с целью повышения предела текучести, удельный вес его ниже, чем у сплава 1450, и составляет 2,51 г/см³.

Простое увеличение содержание магния могло бы увеличить предел текучести, но также могло бы привести к избыточному образованию фазы, S(Al₂CuMg) по границам зерен и ухудшению коррозионных свойств.

Ведение цинка уменьшает склонность сплава к образованию фазы, S и предохраняет его от ухудшения коррозионных свойств.

Цирконий вводят в сплав для измельчения зерна и торможения процессов рекристаллизации.

Пример. Для определения оптимального химического состава были отлиты шесть составов сплава.

Сплав 1 легирован по нижнему пределу, сплав 2 легирован по среднему составу, сплав 3 легирован по верхнему пределу, сплав 4 легирован ниже нижнего предела, сплав 5 легирован выше верхнего предела, сплав 6 - известный сплав 1420.

Химический состав плавок приведен в табл.1.

Затем проводили прессования слитков при 450^oC. Полученные прутки диаметром 60 мм подвергали термической обработке по режиму Т2.

Результаты испытаний физико-механических свойств сплава приведены в табл.2.

Технико-экономическая эффективность сплава состоит в том, что наряду с малым удельным весом, он имеет более высокий предел текучести и относительное удлинение, чем известный сплав 1420.

Замена последнего на предлагаемый обеспечит выигрыш в весе изделий при повышении их уровня прочностных и технологических свойств.

Сплав на основе алюминия содержит следующие компоненты (мас.%): магний 6 - 7, литий 1,9 - 2,2, цинк 1,0 - 1,5, цирконий 0,1 - 0,15, алюминий - остальное. Сплав согласно изобретению обеспечивает пониженный удельный вес сплава в сочетании с повышенным пределом текучести и относительным удлинением. Сплав также обладает хорошей свариваемостью. 2 табл..

Сплав на основе алюминия, содержащий магний, литий и цирконий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Магний - 6 - 7
Литий - 1,9 - 2,2
Цинк - 1,0 - 1,5
Цирконий - 0,1 - 0,15
Алюминий - Остальное,