СПЛАВ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО Российский патент 2004 года по МПК C22C23/04 

Изобретение относится к области металлургии цветных сплавов, а именно к получению высокопрочных, высокочистых сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления корпусов, приборных рам, кронштейнов, барабанов, реборд и других деталей, применяемых в авиационной технике.

Известен сплав ZK60A фирмы Magnesium Elektron Ltd, Англия, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Zn 4,8-6,2

Zr_min 0,45

Mg Остальное

(ASTM Standart Specification for Magnesium Alloy Forgings, В 91-87).

Сплав обладает недостаточно высокими механическими свойствами.

Недостатком изделия, выполненного из этого сплава, является склонность к ликвации в отливках и образование микрорыхлот различной степени.

Известен сплав на основе магния, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Zn 1,8-2,5

Zr 0,7-1,0

Nd 0,8-1,2

Ti 0,1-0,2

Mg Остальное

(А.с. СССР №16788810).

Сплав предназначен для изготовления спортивного инвентаря, например спортивного лука.

Недостатками сплава являются невысокая коррозионная стойкость и нестабильные механические свойства в массивных полуфабрикатах.

Недостатком изделий из известного сплава является различие механических свойств по толщине сечения при производстве массивного литья, что не позволяет применять сплав в авиационной технике.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе магния МЛ8 следующего химического состава, мас.%:

Zn 5,5-6,6

Zr 0,7-1,1

Cd 0,2-0,8

Примеси ≤0,22

Mg Остальное

(ГОСТ 2856-79 “Сплавы магниевые литейные. Технические требования”).

Изделиями из этого сплава являются, например, корпуса, кронштейны, реборды, применяющиеся в авиакосмической технике.

Недостатками сплава-прототипа являются невысокие прочностные характеристики, высокое содержание вредных примесей и низкая коррозионная стойкость. Эти недостатки не позволяют применять сплав МЛ8 в качестве высоконагруженных деталей авиационной техники, работающих во всех климатических условиях.

Кроме того, недостатком изделий из сплава-прототипа является склонность к образованию кристаллизационных трещин при литье.

Технической задачей изобретения является создание сплава на основе магния и изделия, полученные из него, с повышенными прочностными и коррозионными характеристиками, высокой чистотой по примесям: железу, кремнию, меди.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, включающий цинк, цирконий, кадмий и примеси, который дополнительно содержит ниобий, титан и редкоземельные металлы РЗМ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Zn 6,8-9,0

Zr 0,7-1,0

Cd 0,01-1,0

Nb 0,01-0,2

Ti 0,0025-0,005

РЗМ 0,02-0,6

примеси Не более 0,05

Mg Остальное

и изделие, выполненное из него.

При введении ниобия, титана и редкоземельных металлов в сплав на основе магния при соотношении других компонентов в заявляемых пределах повышаются механические свойства и коррозионная стойкость сплава, что позволяет применять изделия из него для работы во всех климатических условиях.

Эффект снижения содержания примесей и повышения коррозионной стойкости сплава достигается за счет рафинирующего действия титана и ниобия, которые, взаимодействуя с примесями (железом, кремнием, медью, никелем), образуют в расплаве многочисленные соединения, выпадающие в виде осадка при температурах, превышающих температуру затвердевания сплава.

Пример осуществления

В тигельную печь загружают магний, после его расплавления в расплав вводят составляющие сплава. Ниобий вводят в сплав из лигатуры магний - ниобий или из лигатуры магний - ниобий - РЗМ. Далее выполняются технологические операции, необходимые в процессе его приготовления. Готовый жидкий сплав разливают в песчаные формы или в кокиль. Химический состав предлагаемого сплава и сплава-прототипа представлен в таблице 1.

Механические свойства образцов исследовали в термообработанном состоянии по режиму Т6 и Т61. Коррозионную стойкость определяли в литом состоянии в 3% растворе NaCl по количеству выделившегося водорода. Сравнительные свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа представлены в таблице 2.

Анализ таблиц 1 и 2 показывает, что механические свойства предлагаемого сплава по сравнению со сплавом-прототипом выше:

по пределу прочности на 20-25%;

по пределу текучести на 30-35%;

по относительному удлинению в 1,5-2,5 раза;

по чистоте (суммарному содержанию вредных примесей) в 4 раза;

по коррозионной стойкости в 3% растворе NaCl в 2,0 раза.

Таким образом, применение предлагаемого сплава на основе магния позволит получать изделия с повышенными механическими свойствами и коррозионной стойкостью, способные работать во всех климатических условиях.

Изделия из предлагаемого сплава имеют высокую надежность и ресурс.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, а именно к получению высокопрочных, высокочистых сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления корпусов, приборных рам, кронштейнов, барабанов и других деталей, применяемых в авиационной технике. Предложен сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, кадмий и примеси, при этом он дополнительно содержит ниобий, титан и редкоземельные металлы (РЗМ), при следующем соотношении компонентов, мас.%: Zn 6,8-9,0; Zr 0,7-1,0; Cd 0,01-1,0; Nb 0,01-0,2; Ti 0,0025-0,005; РЗМ 0,02-0,6, примеси не более 0,05, Mg - остальное. Применение сплава позволит получать изделия с повышенными механическими свойствами и коррозионной стойкостью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, кадмий и примеси, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ниобий, титан и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Zn 6,8-9,0

Zr 0,7-1,0

Cd 0,01-1,0

Nb 0,01-0,2

Ti 0,0025-0,005

РЗМ 0,02-0,6

Примеси Не более 0,05

Mg Остальное