СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО Российский патент 2008 года по МПК C22C21/10 

Изобретение относится к области металлургии, в частности сплавам на основе алюминия, и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности.

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

Цинк7-11Магний2,5-4,0Медь1,0-2,6Цирконий0,1-0,3Марганец0,2-1,2Титан0,02-0,3Бериллий0,05-0,3Кобальт0,05-0,3Ниобий0,005-0,2По крайней мере один элемент, выбранныйиз группы: хром,  бор, ванадий, вольфрам, кадмий,  железо, кремний 0,0001-0,3 каждогоАлюминийостальное

(Авторское свидетельство СССР №530919, С22С 21/18, опубл. 05.10.76).

Сплав обладает высокой прочностью, но недостаточной пластичностью, связанной с большим содержанием дисперсионно-твердеющих фаз. Кроме того, при изготовлении изделий из упомянутого выше сплава сваркой формируется большое количество трещин в зоне сварного шва, что значительно снижает прочность сварных соединений.

Наиболее близким к предложенному изобретению является сплав на основе алюминия, используемый в качестве конструкционного материала, по патенту РФ №2215807, опубликованному 10.11.2003 (кл. С22С 21/10), мас.%:

Цинк5,0-9,0Магний0,3-3,0Медь0,3-1,3Цирконий0,05-0,3Железо0,005-0,3Кремний0,01-0,2По крайней мере один элемент из группы: Никель0,01-0,2Кобальт0,01-0,2

При этом соотношение одного элемента из группы никель, кобальт к цирконию составляет не более 1, а сумма по крайней мере одного элемента из группы никель и кобальт с железом составляет не более 0,4.

Недостатком известного сплава является плохая свариваемость и низкие значения прочности и пластичности сварных соединений, являющихся следствием образования трещин при сварке в околошовной зоне.

Задачей изобретения является создание конструкционного сплава на основе алюминия, обладающего свойствами, позволяющими получать качественные сварные изделия.

Техническим результатом изобретения является повышение пластичности сплавов на основе алюминия и повышение их свариваемости за счет снижения трещинообразования в процессе сварки и повышения прочности и пластичности сварного соединения, что увеличивает ресурс и надежность работы изделий, расширяет их сортамент.

Технический результат достигается тем, что сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, железо, кремний, никель и/или кобальт, дополнительно содержит хром, ванадий, титан, бор, кальций и, по крайней мере один элемент из группы: марганец, цирконий, скандий, гафний, при следующем соотношении компонентов:

Цинк4,4-9,0Магний0,5-3,5Медь0,01-1,2Железодо 0,35Кремнийдо 0,25Никельдо 0,1и/или кобальтдо 0,1Хромдо 0,35Ванадийдо 0,15Титандо 0,15Бордо 0,03Кальцийдо 0,05По крайней мере один элемент из группы: Марганецдо 0,8Цирконийдо 0,25Скандийдо 0,25Гафнийдо 0,25

При этом соотношение Mg/Cu больше или равно 1,8

Задача также решается изделием, выполненным из вышеприведенного сплава.

В предлагаемом сплаве за счет выбора химического состава повышается пластичность металла в твердо-жидком состоянии, что уменьшает образование трещин при сварке, а образование сложных интерметаллидов, содержащих Cr, V, Ti, В, Са, способствует повышению пластичности и прочности сварных соединений, содержание этих элементов выше указанных пределов приводит к огрублению интерметаллических фаз и снижает пластичность сварного соединения. Добавка по крайней мере одного из элементов Mn, Zr, Sc, Hf затрудняет процесс укрупнения зеренной структуры при технологических нагревах сварных соединений и способствует стабильности механических свойств в эксплуатации изделий.

Все это повышает ресурс работы изделий, способствует повышению пластичности и прочности сварных соединений, расширяет сортамент изготавливаемых изделий из предлагаемого сплава.

Примеры.

Для сравнительного анализа были изготовлены листы толщиной 6 мм из сплава, принятого за прототип, и сплава предлагаемого химического состава.

Химический состав представлен в таблице 1. Оценивали склонность к горячим трещинам, определяли коэффициент трещинообразования по пробе «рыбий скелет», а также механические свойства сварных соединений как при сварке электронным лучом (ЭЛС), так и при автоматической аргоно-дуговой сварке (ААрДЭС). Сварку проводили после закалки и искусственного старения. Данные представлены в таблице 2.

Как видно, изобретение позволяет уменьшить трещинообразование при сварке в 6-8 раз, повысить прочность сварного соединения на 30-50%, а пластичность в 1,5-2 раза.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности. Сплав и изделие, выполненное из него, содержат следующее соотношение компонентов, мас.%: цинк 4,4-9,0, магний 0,5-3,5, медь 0,01-1,2, железо до 0,35, кремний до 0,25, никель до 0,1 и/или кобальт до 0,1, хром до 0,35, ванадий до 0,15, титан до 0,15, бор до 0,03, кальций до 0,05, по крайней мере один элемент из группы: марганец до 0,8, цирконий до 0,25, скандий до 0,25, гафний до 0,25, алюминий - остальное, при этом соотношение Mg/Cu больше или равно 1,8. Повышают пластичность и свариваемость сплавов на основе алюминия, а также прочность и пластичность сварного соединения, что увеличивает ресурс и надежность работы изделий, расширяет их сортамент.2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, железо, кремний, никель и/или кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром, ванадий, титан, бор, кальций и по крайней мере один элемент из группы: марганец, цирконий, скандий, гафний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк4,4-9,0Магний0,5-3,5Медь0,01-1,2Железодо 0,35Кремнийдо 0,25Никельдо 0,1и/или кобальтдо 0,1Хромдо 0,35Ванадийдо 0,15Титандо 0,15Бордо 0,03Кальцийдо 0,05

по крайней мере один элемент из группы:

Марганецдо 0,8Цирконийдо 0,25Скандийдо 0,25Гафнийдо 0,25Алюминийостальное,

при этом соотношение Mg/Cu больше или равно 1,8.