СПЛАВ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО Российский патент 2009 года по МПК C22C23/04 

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

Известен сплав марки МЛ8 на основе магния следующего химического состава, мас. %:

Цинк 5,5-6,6 Цирконий 0,7-1,1 Кадмий 0,2-0,8 Примеси ≤0,2 Магний остальное

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

Механические свойства сплава после термической обработки: предел прочности 264 МПа, предел текучести 166,5 МПа, удлинение 4%. Изделиями из этого сплава являются, например, колеса самолетов и их составные детали.

Недостатками сплава и изделий, выполненных из него, являются низкие механические свойства, склонность к горячеломкости, склонность к появлению трещин в отливках в процессе литья и ограниченная номенклатура производства изделий.

Известен сплав фирмы Magnesium Elektron, Ltd. следующего химического состава, мас.%:

Цинк до 1,3 Цирконий 0,2-0,7 Неодим 2,0-4,5 РЗМ (с атомным номером 62-71) 0,2-0,7 Магний остальное

(Заявка № WO 2005035811).

Механические свойства этого сплава после термической обработки составляют: предел прочности 270-300 МПа, удлинение 4-7%.

Недостатками сплава являются низкие механические свойства, высокая стоимость сплава за счет большого содержания неодима и других редкоземельных металлов.

Недостатками изделий из этого сплава является повышенная трудоемкость при производстве.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав марки МЛ18 следующего химического состава, мас.%:

Цинк 7,0-8,0 Цирконий 0,7-1,1 Кадмий 0,4-1,0 Серебро 1,0-1,6 Магний остальное

(Справочник «Магниевые сплавы», том 1. М.: «Металлургия», 1978, стр.70).

Недостатком сплава-прототипа является недостаточно высокий предел текучести, недостаточно высокие литейные свойства, а также сравнительно большое содержание токсичного кадмия.

Недостатками изделий из сплава-прототипа является склонность к образованию горячих трещин, невозможность получения отливок высокой сложности, повышенная токсичность в процессе их производства и загрязнение токсичными веществами окружающей среды.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава на основе магния и изделия, получаемого из него, с высокими механическими и литейными свойствами, пониженной токсичностью при его плавке и механической обработке.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, включающий цинк, цирконий, кадмий, серебро, который дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк 8,0-8,5 Цирконий 0,7-0,9 Кадмий 0,1-0,2 Серебро 2,5-3,0 Бор 0,1-0,15 Магний остальное

Авторами установлено, что дополнительное содержание бора при заявленных соотношениях других компонентов в сплаве на основе магния обеспечивает повышение механических и литейных свойств и понижение токсичности в процессе плавки сплава и эксплуатации деталей из него.

Пример осуществления.

В тигельную печь загружали магний, после его расплавления в расплав вводили компоненты сплава. Цирконий вводили в жидкий сплав из лигатуры магний-цирконий, бор из борного ангидрида. Затем выполнялись технологические операции, необходимые в процессе приготовления сплава. Готовый жидкий сплав разливали в литейные песчаные формы или в кокиль. Исследования проводились на трех составах предлагаемого сплава и на одном составе сплава-прототипа, указанных в табл.1.

Таблица 1
Химический состав магниевых сплавов Состав сплава Химический состав, мас.% Zn Zr Cd Ag В Mg 1 8.0 0.7 0.1 2.5 0.1 ост 2 8.2 0.8 0.15 2.8 0.12 ост 3 8.5 0.9 0.2 3.0 0.15 ост прототип 7.5 0.85 0.70 1.4 - ост

В табл.2 представлены механические свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа.

Таблица 2
Механические свойства сплавов Состав сплава Вид термической обработки Предел прочности, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, % 20°С 150°С 1 Т6 342,0 290,0 190,0 4,5 2 Т6 345,0 297,0 200,0 4,2 3 Т6 347,0 310,0 195,0 4,0 Прототип Т6 335,0 245,0 160,0 5,0

Как видно из табл.2, предлагаемый сплав в сравнении со сплавом-прототипом обладает более высокими механическими свойствами: предел прочности повышается на 10%, предел текучести при температуре 20°С и 150°С - на 20%.

Кроме того, как показали исследования, у предлагаемого сплава меньшая склонность к образованию горячих трещин при литье, горячеломкость по ширине кольца у предлагаемого сплава 25 мм, а у сплава-прототипа - 30 мм.

Таким образом, применение предлагаемого сплава в нагруженных изделиях авиационного назначения способствует повышению их надежности и ресурса при эксплуатации, а также позволит получать изделия высокой сложности.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению высокопрочных сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления корпусов приборов, кронштейнов, барабанов колес и других деталей, применяемых в авиационной технике. Предложен сплав на основе магния следующего химического состава, мас.%: цинк 8,0-8,5; цирконий 0,7-0,9; кадмий 0,1-0,2; серебро 2,5-3,0; бор 0,10-0,15; магний - остальное. Изобретение направлено на повышение предела прочности и текучести, а также технологичности сплава и его литейных свойств, что позволяет получать отливки высокой сложности. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, кадмий, серебро, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цинк 8,0-8,5 Цирконий 0,7-0,9 Кадмий 0,1-0,2 Серебро 2,5-3,0 Бор 0,10-0,15 Магний Остальное

2. Изделие из сплава на основе магния, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.