СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО Российский патент 2003 года по МПК C22C21/08 C22C21/18 

Описание патента на изобретение RU2215055C2

Изобретение относится к области металлургии, а именно к Al-Mg-Si-Cu-сплавам повышенной коррозионной стойкости, предназначенным для применения в качестве конструкционного материала в транспортном машиностроении, включая авиацию. Из предложенного сплава могут изготавливаться различные элементы силового набора и обшивки фюзеляжа самолетных конструкций, в том числе сварные, а также сварные топливные баки и другие элементы автомобилей и железнодорожного транспорта.

Известен сплав 6013Т6 системы Al-Mg-Si, дополнительно легированный медью и марганцем, который характеризуется достаточно высокой прочностью и сопротивлением расслаивающей коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением следующего химического состава (мас.%):
Магний - 0,8-1,2
Кремний - 0,6-1,0
Медь - 0,6-1,1
Марганец - 0,2-0,8
Железо - ≤0,5
Хром - ≤0,1
Цинк - ≤0,25
Титан - ≤0,1
Алюминий - Остальное [1]
Недостатком указанного сплава является склонность к межкристаллитной коррозии, что не позволяет применять его для обшивки широкофюзеляжных самолетов.

Известен сплав на алюминиевой основе системы Al-Mg-Si, который дополнительно легирован марганцем, кальцием и содержит по меньшей мере один металл из группы, включающей медь, цирконий и хром, следующего химического состава (мас.%):
Магний - 0,3-1,2
Кремний - 0,3-1,7
Марганец - 0,15-1,1
Кальций - 0,002-0,1
по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающей
Медь, цирконий и хром - 0,02-0,9
Алюминий - Остальное [2]
Этот сплав не склонен к межкристаллитной коррозии. Недостатком указанного сплава является недостаточно высокая прочность, что не позволяет использовать его в силовых элементах транспортного машиностроения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является сплав 6056 системы Al-Mg-Si-Cu-Zn, дополнительно легированный марганцем, следующего химического состава (мас.%):
Магний - 0,6-1,2
Кремний - 0,7-1,3
Медь - 0,5-1,1
Цинк - 0,1-0,7
Марганец - 0,4-1,0
Цирконий - 0,07-0,2
Железо - <0,5
Хром - <0,25
Алюминий - Остальное [3]
Указанный сплав не склонен к коррозионному растрескиванию, а также к межкристаллитной и расслаивающей коррозии. Недостатком сплава являются пониженные прочностные свойства, что делает нецелесообразным применение его для силовых элементов самолетных конструкций (обшивки и стрингерного набора фюзеляжа). Наличие анизотропии пластических характеристик и пониженной технологической пластичности не позволяет применять этот сплав для изготовления автомобильных корпусных деталей сложного рельефа. Этот сплав широко используется главным образом в виде прессованных профилей и панелей, в строительных конструкциях.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава с высоким уровнем прочности и пластичности, в сочетании с высоким сопротивлением всем видам коррозии, включая межкристаллитную коррозию, для авиационной техники и других видов транспортного машиностроения.

Для решения этой задачи предлагается сплав на основе алюминия, содержащий магний, кремний, медь и цинк, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель, по крайней мере один элемент из группы, содержащей скандий и церий, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей хром, титан, марганец, цирконий, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Магний - 0,7-1,4
Кремний - 0,6-1,2
Медь - 0,6-1,4
Цинк - 0,01-0,8
Никель - 0,005-0,5
по крайней мере один элемент из группы, содержащей
Скандий - 0,005-0,4
Церий - 0,005-0,2
и по крайней мере один элемент из группы, содержащей
Хром - 0,01-0,3
Титан - 0,01-0,3
Марганец - 0,01-0,5
Цирконий - 0,005-0,2
Алюминий - Остальное
Дополнительное введение никеля и по крайней мере одного элемента из группы, содержащей скандий и церий, в предложенный состав сплава, обеспечивает получение в листах высокой прочности, пластичности, высокого сопротивления межкристаллитной и расслаивающей коррозии и отсутствие склонности к коррозионному растрескиванию.

Повышение прочности и сопротивления всем видам коррозии обеспечивается за счет гетерогенизации структуры с равномерным по объему расположением зерен образовавшихся дисперсных интерметаллидов алюминия с никелем, скандием и церием. Повышение пластичности и сопротивления межкристаллитной коррозии достигается в результате нейтрализации церием примесей железа, изменяя иглообразную форму железосодержащих интерметаллидов в округлую, и измельчения зеренной структуры.

Введение по крайней мере одного элемента из группы, содержащей хром, титан, марганец, цирконий, позволяет измельчить зеренную структуру, что приводит к дополнительному повышению прочности и пластичности.

Из предложенного сплава могут быть изготовлены обшивка и стрингерный набор фюзеляжа самолетов, включая широкофюзеляжные транспортные и пассажирские, сварные конструкции железнодорожных вагонов, легковых и грузовых автомобилей и другие изделия. Предложенный сплав может применяться для изготовления речных и морских судов, а также гидросамолетов, учитывая высокую коррозионную стойкость.

Пример осуществления
Из сплавов, химический состав которых приведен в табл.1, отливали слитки диаметром 70 мм. Плавка металла осуществлялась в электрической печи. После гомогенизации из слитков прессовались полосы сечением 15•65 мм. Заготовки из полос прокатывали на листы толщиной 4 мм в горячую, затем - в холодную до толщины 2,2 мм. Свойства холоднокатаных листов после закалки с охлаждением в воде и искусственного старения приведены в табл.2.

Как видно из полученных результатов, предложенный состав сплава позволил повысить прочность, пластичность при сохранении высокого сопротивления межкристаллитной коррозии (МКК), высокого сопротивления коррозионному растрескиванию (σКР) и расслаивающей коррозии (РСК). Аналогичные результаты получены на прессованных полуфабрикатах, на поковках и штамповках.

Применение заявленных сплавов в виде листов, плит, прессованных профилей и панелей, поковок и штамповок для обшивки и внутреннего силового набора фюзеляжа самолетных конструкций, конструкций автомобильного и железнодорожного транспорта, речных и морских судов, включая обшивки и стрингерный набор, лонжероны, топливные баки и другие, позволяет снизить трудоемкость их изготовления за счет применения сварки и повысить надежность эксплуатации изделий.

Список литературы
1. Патент США 4589932.

2. Патент РФ 2163939.

3. Труды Международной конференции по алюминиевым сплавам - ICAA 7, Шарлоттесвил, США, 2000, с.1613-1618.

Похожие патенты RU2215055C2

название год авторы номер документа
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2001
  • Фридляндер И.Н.
  • Хохлатова Л.Б.
  • Колобнев Н.И.
  • Колесенкова О.К.
RU2215805C2
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 1999
  • Фридляндер И.Н.
  • Каблов Е.Н.
  • Колобнев Н.И.
  • Хохлатова Л.Б.
  • Самохвалов С.В.
  • Воробьев А.А.
  • Петраковский С.А.
RU2163940C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2003
  • Фридляндер И.Н.
  • Каблов Е.Н.
  • Молостова И.И.
  • Елисеева С.П.
  • Блинова Н.Е.
RU2243278C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Al-Cu-Li И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Колобнев Николай Иванович
  • Антипов Владислав Валерьевич
  • Хохлатова Лариса Багратовна
  • Вершинина Елена Николаевна
  • Оглодков Михаил Сергеевич
RU2560481C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Антипов Владислав Валерьевич
  • Вахромов Роман Олегович
  • Рябов Дмитрий Константинович
  • Иванова Анна Олеговна
RU2576286C2
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2000
  • Фридляндер И.Н.
  • Каблов Е.Н.
  • Колобнев Н.И.
  • Хохлатова Л.Б.
RU2171308C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2005
  • Фридляндер Иосиф Наумович
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Базурина Елена Яковлевна
  • Колобнев Николай Иванович
  • Каримова Светлана Алексеевна
  • Кузьмина Светлана Петровна
RU2293783C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Антипов Владислав Валерьевич
  • Клочков Геннадий Геннадьевич
  • Клочкова Юлия Юрьевна
  • Романенко Валерия Андреевна
  • Самохвалов Сергей Васильевич
RU2560485C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2000
  • Фридляндер И.Н.
  • Каблов Е.Н.
  • Сенаторова О.Г.
  • Легошина С.Ф.
  • Самонин В.Н.
  • Сухих А.Ю.
  • Кохорст Иоганнес
RU2184166C2
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 2000
  • Фридляндер И.Н.
  • Каблов Е.Н.
  • Сандлер В.С.
  • Боровских С.Н.
  • Давыдов В.Г.
  • Захаров В.В.
  • Самарина М.В.
  • Елагин В.И.
  • Бер Л.Б.
  • Ланг Роланд
  • Винклер Петер-Юрген
  • Пфанненмюллер Томас
  • Рау Райнер
RU2180930C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 215 055 C2

Реферат патента 2003 года СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО

Изобретение относится к области металлургии, а именно к Al-Mg-Si-Cu-сплавам повышенной коррозионной стойкости, предназначенным для применения в качестве конструкционного материала в транспортном машиностроении, включая авиацию. Из предложенного сплава могут изготавливаться различные элементы силового набора и обшивки фюзеляжа самолетных конструкций, в том числе сварные, а также сварные топливные баки и другие элементы автомобилей и железнодорожного транспорта. Предложены сплав и изделие, выполненное из него, следующего химического состава, мас. %: магний - 0,7-1,4; цинк - 0,01-0,8; кремний - 0,6-1,2; никель - 0,005-0,5; медь - 0,6-1,4 и по крайней мере один элемент из группы, содержащей скандий - 0,005-0,4; церий - 0,005-0,2, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей хром - 0,01-0,3; марганец - 0,01-0,5; титан - 0,01-0,3; цирконий - 0,005-0,2; алюминий - остальное. Техническим результатом предложенного изобретения является создание сплава с достаточно высоким уровнем прочности и пластичности, высоким сопротивлением всем видам коррозии, включая межкристаллитную. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 215 055 C2

1. Сплав на основе алюминия, содержащий магний, кремний, медь и цинк, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель, по крайней мере один элемент из группы, содержащей скандий и церий, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей хром, титан, марганец, цирконий, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Магний - 0,7 - 1,4
Цинк - 0,01 - 0,8
Кремний - 0,6 - 1,2
Никель - 0,005 - 0,5
Медь - 0,6 - 1,4
и по крайней мере один элемент из группы, содержащей, мас. %:
Скандий - 0,005 - 0,4
Церий - 0,005 - 0,2
и по крайней мере один элемент из группы, содержащей, мас. %:
Хром - 0,01 - 0,3
Марганец - 0,01 - 0,5
Титан - 0,01 - 0,3
Цирконий - 0,005 - 0,2
Алюминий - Остальное
2. Изделие из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава следующего состава, мас. %:
Магний - 0,7 - 1,4
Цинк - 0,01 - 0,8
Кремний - 0,6 - 1,2
Никель - 0,005 - 0,5
Медь - 0,6 - 1,4
и по крайней мере один элемент из группы, содержащей, мас. %:
Скандий - 0,005 - 0,4
Церий - 0,005 - 0,2
и по крайней мере один элемент из группы, содержащей, мас. %:
Хром - 0,01 - 0,3
Марганец - 0,01 - 0,5
Титан - 0,01 - 0,3
Цирконий - 0,005 - 0,2
Алюминий - Остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2215055C2

0
SU403700A1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 1999
  • Грушко О.Е.
  • Еремина Н.Г.
  • Иванова Л.А.
  • Шевелева Л.М.
RU2163939C1
SU 1689417 А1, 07.11.1991
Предохранительный клапан 1973
  • Деменев Михаил Петрович
  • Жеребин Борис Иванович
  • Иванов Юрий Иванович
  • Кабанов Олег Игнатьевич
  • Коноплев Александр Трофимович
SU477278A1
GB 582732, 26.11.1946.

RU 2 215 055 C2

Авторы

Фридляндер И.Н.

Колобнев Н.И.

Самохвалов С.В.

Хохлатова Л.Б.

Каримова С.А.

Давыдов В.Г.

Захаров В.В.

Синявский В.С.

Бер Л.Б.

Капуткин Е.Я.

Рендигс Карл-Хайнц

Темпус Герхард

Даты

2003-10-27Публикация

2001-12-17Подача