СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ НЕГО Российский патент 2003 года по МПК C22C21/10 

Описание патента на изобретение RU2215808C2

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в аэрокосмической промышленности и машиностроении.

Известен сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:
Цинк - 6,25-8,0
Магний - 1,2-2,2
Медь - 1,7-2,8
Железо - ≤0,2
Цирконий - 0,1-0,25
Хром - ≤0,05
Марганец - ≤0,2
Титан - ≤0,05
Алюминий - Остальное
При этом Fe+Si ≤0,4
(Европейский патент 0589807, С 22 С, 21/00, 1993)
Недостатком этого сплава является низкая прокаливаемость, пониженная вязкость разрушения (К) и долговечность при МЦУ (малоцикловая усталость) в непрокаленных зонах изделия, что снижает ресурс изделия.

Известен сплав на основе алюминия состава, мас.%:
Цинк - 5,1-8,1
Магний - 1,8-3,4
Медь - 1,2-2,6
по крайней мере один элемент из группы
Железо - ≤0,5
Цирконий - 0,05-0,25
Хром - 0,18-0,35
Марганец - ≤0,7
Кремний - ≤0,4
Титан - ≤0,2
Алюминий - Остальное
(патент США 4569703, С 22 С, 21/10, 1986) прототип.

Недостатком является низкая прокаливаемость и, как следствие, неоднородность свойств по объему изделий, низкий ресурс работы массивных изделий, из-за низкого значения вязкости разрушения (К) и долговечности при МЦУ.

Технической задачей является повышение прокаливаемости, вязкости разрушения K и долговечности при МЦУ, что повышает ресурс работы и расширяет сортамент изготавливаемых изделий.

Предлагается сплав следующего состава, мас.%:
Цинк - 5,5-9,0
Магний - 1,5-3,0
Медь - 1,4-3,0
Никель - 0,002-0,3
Железо - 0,002-0,3
Титан - 0,02-0,1
Ванадий - 0,001-0,15
Алюминий - Остальное
При этом отношение Ni/Fe<1, Ni+Ti≤0,2.

Сплав на основе алюминия может содержать по крайней мере один элемент из группы, мас.%:
Цирконий - 0,02-0,25
Кобальт - 0,01-0,2
Марганец - 0,12-0,8
Хром - 0,02-0,25
Молибден - 0,001-0,1
Кремний - 0,001-0,2
Бериллий - 0,0001-0,05
Бор - 0,0001-0,03
Водород - (0,1-3,6)•10-5
Углерод - 0,0001-0,004
Изделие из сплава на основе алюминия выполнено из сплава состава, мас.%:
Цинк - 5,5-9,0
Магний - 1,5-3,0
Медь - 1,4-3,0
Никель - 0,002-0,3
Железо - 0,002-0,3
Титан - 0,02-0,1
Ванадий - 0,001-0,15
Алюминий - Остальное
При отношении Ni/Fe<1, Ni+Ti≤0,2.

Изделие изготавливается из сплава, который может содержать по крайней мере один элемент из группы, мас.%:
Цирконий - 0,02-0,25
Кобальт - 0,01-0,2
Марганец - 0,12-0,8
Хром - 0,02-0,25
Молибден - 0,001-0,1
Кремний - 0,001-0,2
Бериллий - 0,0001-0,05
Бор - 0,0001-0,03
Водород - (0,1-3,6)•10-5
Углерод - 0,0001-0,004
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит никель, ванадий при следующем соотношение компонентов, мас.%:
Цинк - 5,5-9,0
Магний - 1,5-3,0
Медь - 1,4-3,0
Никель - 0,002-0,3
Железо - 0,002-0,3
Титан - 0,02-0,1
Ванадий - 0,001-0,15
Алюминий - Остальное
При отношении Ni/Fe<1, Ni+Ti≤0,2.

Сплав на основе алюминия может содержать по крайней мере один элемент из группы, мас.%:
Цирконий - 0,02-0,25
Кобальт - 0,01-0,2
Марганец - 0,12-0,8
Хром - 0,02-0,25
Молибден - 0,001-0,1
Кремний - 0,001-0,2
Бериллий - 0,0001-0,05
Бор - 0,0001-0,03
Водород - (0,1-3,6)•10-5
Углерод - 0,0001-0,004
Изделие из сплава на основе алюминия отличается тем, что оно выполнено из сплава состава, мас.%:
Цинк - 5,5-9,0
Магний - 1,5-3,0
Медь - 1,4-3,0
Никель - 0,002-0,3
Железо - 0,002-0,3
Титан - 0,02-0,1
Ванадий - 0,001-0,15
Алюминий - Oстальное
При этом отношение Ni/Fe<1, Ni+Ti≤0,2.

Изделие изготовлено из сплава, который может содержать по крайней мере один элемент из группы, мас.%:
Цирконий - 0,02-0,25
Кобальт - 0,01-0,2
Марганец - 0,12-0,8
Хром - 0,02-0,25
Молибден - 0,001-0,1
Кремний - 0,001-0,2
Бериллий - 0,0001-0,05
Бор - 0,0001-0,03
Водород - (0,1-3,6)•10-5
Углерод - 0,0001-0,004
В предлагаемом изобретении в матрице твердого раствора сплава, состоящего из цинка, магния и меди, никель с железом образует первичные дисперсные интерметаллиды кристаллизационного происхождения, что исключает образование грубых частиц интерметаллида алюминида железа. В присутствии ванадия первичные частицы интерметаллидов алюминида титана и железоникелевые частицы сильно измельчаются и равномерно распределяются в матрице сплава. Небольшое количество никеля, растворенного в алюминии, повышает прокаливаемость и, как следствие, равномерность свойств по объему изделия и обеспечивает равномерное выделение вторичных фаз, содержащих цинк, магний, медь в объеме зерна, с чем связано увеличение вязкости разрушения K и долговечность при МЦУ.

Все это повышает ресурс работы изделия и расширяет сортамент получаемых изделий.

Пример. Для сравнения были отлиты слитки из предлагаемого сплава и сплава, выбранного за прототип. Химический состав сплавов представлен в таблице 1.

Слитки гомогенизировали по режиму 460oС, 48 ч. Нагревали под деформацию до температуры 380-420oС и подвергали горячей прокатке на плиту толщиной 80 мм. Нагревали под закалку до температуры 465oС, выдерживали 1,5 часа, а затем проводили подачу в закалочную воду и охлаждение плиток. Плиты подвергали правке растяжением. Старение проводили по режиму: Т2 (110oС, 10 час+165oС 16 час).

Проводили исследования прокаливаемости, механических свойств, вязкости разрушения K и долговечности при МЦУ при R=0, σнеттоmax

= 160 образцов с отверстием Kt=2,6 (таблица 2).

Таким образом, изобретение позволяет:
- повысить в 2-2,3 раза прокаливаемость;
- повысить предел прочности в центральной части изделия на 10-12%;
- повысить вязкость разрушения K на 27-29%, долговечность при МЦУ на 35-38%.

Все это позволяет повысить ресурс работы и расширить сортамент изготавливаемых изделий.

Похожие патенты RU2215808C2

название год авторы номер документа
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, ИЗДЕЛИЕ ИЗ НЕГО И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЯ 2001
RU2215807C2
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, ИЗДЕЛИЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2001
RU2210614C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ НЕГО 2001
RU2209844C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, ИЗДЕЛИЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ 2002
RU2221891C1
СПЛАВ СИСТЕМЫ АЛЮМИНИЙ-МАРГАНЕЦ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 2002
RU2218437C1
СПЛАВ СИСТЕМЫ АЛЮМИНИЙ-МАГНИЙ-МАРГАНЕЦ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 2002
RU2230131C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2006
RU2337986C2
ДЕФОРМИРУЕМЫЙ СПЛАВ СИСТЕМЫ АЛЮМИНИЙ-ЖЕЛЕЗО И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2004
RU2258094C1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2001
RU2210611C2
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ КОТЛОВ И ПАРОВЫХ ТУРБИН, РАБОТАЮЩИХ ПРИ УЛЬТРАСВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ПАРА 2017
  • Скоробогатых Владимир Николаевич
  • Лубенец Владимир Платонович
  • Козлов Павел Александрович
  • Логашов Сергей Юрьевич
  • Яковлев Евгений Игоревич
RU2637844C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 215 808 C2

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

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым алюминиевым сплавам системы алюминий - цинк - медь - магний, предназначенным для применения в качестве конструкционного материала в аэрокосмической промышленности и машиностроении. Сплав на основе алюминия содержит следующие компоненты, мас.%: цинк 5,5-9,0, магний 1,5-3,0, медь 1,4-3,0, никель 0,002-0,3, железо 0,002-0,3, титан 0,02-0,1, ванадий 0,001-0,15, алюминий - остальное, при этом соотношение никеля к железу составляет менее 1, а сумма никеля и титана - не более 0,2. Техническим результатом изобретения является повышение прокаливаемости, вязкости разрушения K и долговечности при малоцикловой усталости. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 215 808 C2

1. Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель, ванадий при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Цинк - 5,5-9,0
Магний - 1,5-3,0
Медь - 1,4-3,0
Никель - 0,002-0,3
Железо - 0,002-0,3
Титан - 0,02-0,1
Ванадий - 0,001-0,15
Алюминий - Остальное
при этом соотношение никеля к железу составляет менее 1, а сумма никеля и титана - не более 0,2.
2. Сплав на основе алюминия по п. 1, отличающийся тем, что он может содержать, по крайней мере, один элемент из группы, мас. %:
Цирконий - 0,02-0,25
Кобальт - 0,01-0,2
Марганец - 0,12-0,8
Хром - 0,02-0,25
Молибден - 0,001-0,1
Кремний - 0,001-0,2
Бериллий - 0,0001-0,05
Бор - 0,0001-0,03
Водород - (0,1-3,6)•10-5
Углерод - 0,0001-0,004
3. Изделие из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава химического состава, мас. %:
Цинк - 5,5-9,0
Магний - 1,5-3,0
Медь - 1,4-3,0
Никель - 0,002-0,3
Железо - 0,002-0,3
Титан - 0,02-0,1
Ванадий - 0,001-0,15
Алюминий - Остальное
при этом соотношение никель к железу менее 1, а сумма никеля и титана - не более 0,2.
4. Изделие по п. 3, отличающееся тем, что сплав для его изготовления может содержать по крайней мере один элемент из группы, мас. %:
Цирконий - 0,02-0,25
Кобальт - 0,01-0,2
Марганец - 0,12-0,8
Хром - 0,02-0,25
Молибден - 0,001-0,1
Кремний - 0,001-0,2
Бериллий - 0,0001-0,05
Бор - 0,0001-0,03
Водород - (0,1-3,6)•10-5
Углерод - 0,0001-0,004

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2215808C2

US 4569703 A, 11.02.1986
EP 0589807 A, 30.03.1994
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 1999
  • Фридляндер И.Н.
  • Сенаторова О.Г.
  • Ткаченко Е.А.
  • Каблов Е.Н.
RU2165996C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 1997
  • Тейтель И.Л.
  • Сухих А.Ю.
RU2122041C1

RU 2 215 808 C2

Даты

2003-11-10Публикация

2001-12-21Подача