ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ Российский патент 2005 года по МПК C22C21/12 

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия, предназначенных для применения в качестве высоконагруженных конструкционных материалов при производстве литых деталей в различных изделиях машиностроения.

Известен алюминиевый сплав для отливок (патент US №5989495 А, кл. С 22 С 21/08 от 23.11.99), содержащий, мас.%: железо 0,0005-0,01; кремний 0,0005-0,01; медь 2,5-6,5; магний 0,1-0,5; марганец 0,001-0,4; титан 0,1-0,5; серебро 0,2-1,2; бор 0,002-0,01; другие компоненты – не более 0,01; алюминий - остальное.

Недостатком сплава являются недостаточно высокие механические свойства и наличие в его составе драгоценного металла - серебра.

Известен также сплав на основе алюминия (патент RU №678889, МПК 7 С 22 С 21/12, 05.01.1983), взятый за прототип, имеющий химический состав, мас.%: медь 3,5-6,0; марганец 0,2-1,2; титан 0,1-0,4; кадмий 0,01-0,2; иттрий 0,01-0,2; цирконий 0,05-0,35; индий 0,001-0,05; алюминий - остальное.

Данный сплав обладает при литье в кокиль высокими механическими свойствами (σ_в=52-56 кгс/мм², β=4-8%). Однако, как показали испытания, этот сплав характеризуется низкой коррозионной стойкостью под напряжением: сплав растрескивается при напряжении 0,2-0,3 от предела текучести.

Решаемой задачей изобретения является создание литейного сплава на основе алюминия, имеющего высокие механические свойства (σ_в не ниже 48 кгс/мм²) в сочетании с высокой коррозионной стойкостью при напряжении (не менее 0,75 от предела текучести).

Для достижения поставленной задачи в литейный сплав на основе алюминия, содержащий медь, марганец, титан, кадмий, цирконий и индий, дополнительно введены висмут и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

медь 4,5-6,0

марганец 0,4-0,8

титан 0,1-0,3

кадмий 0,1-0,25

цирконий 0,05-0,2

индий 0,005-0,12

висмут 0,1-0,4

железо 0,05-0,15

алюминий остальное

Химический состав и свойства исследуемых сплавов приведены в табл.1 и 2.

Предлагаемый сплав (№№1, 2, 3), сплавы запредельного состава (№№4, 5) и сплав-прототип (№6) выплавлялись в электрической печи сопротивления в графито-шамотовом тигле. Из приготовленных сплавов при температуре 720-730°С отливались в кокиль (металлическую форму) заготовки под образцы для определения механических свойств и коррозионной стойкости под напряжением.

Отлитые заготовки термически обрабатывались по режиму: трехступенчатый нагрев под закалку 490±5°С (6 часов) + 500±5°С (9 часов) + 540±5°С (6 часов), закалка в воде с температурой 20-30°С, искусственное старение при температуре 175±5°С (7 часов), охлаждение на воздухе.

Механические свойства определялись на образцах диаметром 6 мм в соответствии с ГОСТ 1497, коррозионная стойкость оценивалась на образцах диаметром 6 мм в соответствии с ГОСТ 9.019.

Таблица 1Сплав№Содержание компонентов, масс.%СоставаСuMnTiCdZrInBiFeYАlПредложенный14,50,40,10,10,050,0050,10,05-Ост.25,20,60,20,180,120,080,250,1-Ост.36,00,80,30,250,20,120,40,15-Ост.Запредельный44,00,20,050,050,010,0010,050,02-Ост.56,51,00,350,30,250,150,450,2-Ост.Прототип65,00,70,250,10,250,02--0,1Oст.Таблица 2СплавМеханические свойстваМаксимальное
напряжение, при котором нет растрескивания образцов (на базе 45 суток)Временное сопротивление, σ_в, кгс/мм²Предел текучести, σ_0,2, кгс/мм²Относительное удлинение, δ, %1
2
349,1
50,4
52,641,6
43,8
45,79,6
8,2
5,30,9 σ_0,2
0,9 σ_0,2
0,9 σ_0,24
545,4
51,740,3
47,412,1
4,00,9 σ_0,2
0,75 σ_0,2652,3-53,843,1-44,64,9-5,10,2-0,3 σ_0,2

Предложенный сплав сопоставим по механическим свойствам с прототипом, но значительно превосходит его по коррозионной стойкости под напряжением.

Высокий уровень механических свойств в сочетании с высокой коррозионной стойкостью под напряжением предложенного сплава позволяют рекомендовать его к применению в нагруженных конструкциях, испытывающих воздействие коррозионной среды.

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия, предназначенных для применения в качестве высоконагруженных конструкционных материалов при производстве литых деталей в различных изделиях машиностроения. Предложен сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%: медь 4,5-6,0, марганец 0,4-0,8, титан 0,1-0,3, кадмий 0,1-0,25, цирконий 0,05-0,2, индий 0,005-0,12, висмут 0,1-0,4, железо 0,05-0,15, алюминий – остальное. Техническим результатом изобретения является создание сплава, обладающего повышенными значениями временного сопротивления, предела текучести, относительного удлинения в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. 2 табл.

Литейный сплав на основе алюминия, содержащий медь, марганец, титан, кадмий, цирконий и индий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит висмут и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Медь 4,5-6,0

Марганец 0,4-0,8

Титан 0,1-0,3

Кадмий 0,1-0,25

Цирконий 0,05-0,2

Индий 0,005-0,12

Висмут 0,1-0,4

Железо 0,05-0,15

Алюминий Остальное