ДЕФОРМИРУЕМЫЙ ТЕРМИЧЕСКИ НЕУПРОЧНЯЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ Российский патент 2010 года по МПК C22C21/06 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала преимущественно для теплообменников системы терморегулирования космических летательных аппаратов.

Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия следующего химического состава (мас.%):

Марганец 1,0-1,6 Алюминий Остальное

(см. Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд./ Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984, с.29).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства. Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия следующего химического состава (мас.%):

Магний 0,5-1,8 Алюминий Остальное

(см. Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд. / Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984, с.44), прототип.

Недостатком известного сплава является низкая прочность, что утяжеляет конструкцию и снижает полетные характеристики летательного аппарата.

Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, который дополнительно содержит скандий, цирконий, титан и церий при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Магний 0,9-1,4 Скандий 0,2-0,4 Цирконий 0,05-0,15 Титан 0,01-0,05 Церий 0,0001-0,005 Алюминий Остальное.

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, титан и церий и компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):

Магний 0,9-1,4 Скандий 0,2-0,4 Цирконий 0,05-0,15 Титан 0,01-0,05 Церий 0,0001-0,005 Алюминий Остальное.

Технический результат - повышение прочности сплава, что позволит снизить массу и габариты теплообменника и соответственно повысить характеристики весовой отдачи летательного аппарата.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве происходит выделение вторичных мелкодисперсных интерметаллидов, содержащих в своем составе алюминий, скандий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, упрочняющих сплав как непосредственно, так и в результате формирования в деформированных полуфабрикатах устойчивой нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры, при этом матрица сплава, представляющая собой, в основном, низкоконцентрированный твердый раствор магния в алюминии, обеспечивает необходимый уровень теплопроводности.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А99, магния МГ95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий, алюминий-титан и алюминий-церий. Сплав готовили в электрической плавильной печи и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 97 мм. Химический состав сплава приведен в табл.1.

Слитки гомогенизировали, резали на заготовки, механически обрабатывали, после чего литые гомогенизированные, механически обработанные заготовки прессовали на горизонтальном прессе при 400°С на полосы сечением 5×60 мм. После прессования полосы подвергали правке растяжением и отжигу. Отожженные полосы испытывали при комнатной температуре с определением предела прочности при растяжении σ_в и теплопроводности λ. Также проводили испытания сплава-прототипа, химический состав которого приведен табл.1.

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Таблица 1 Сплав Химический состав, мас.% Магний Скандий Цирконий Титан Церий Алюминий Предлагаемый 1,2 0,3 0,1 0,02 0,001 Остальное Прототип 1,6 - - - - Остальное

Таблица 2 Сплав Прочность и теплопроводность отожженных полос Предел прочности, σ_в, МПа Теплопроводность, λ, Вт/м·град Предлагаемый 260 170 Прототип 154 170

Таким образом, предлагаемый сплав имеет в 1,6 раза более высокий предел прочности, что позволит в 1,3-1,6 раза снизить вес теплообменника и соответственно повысить основные характеристики летательного аппарата -дальность полета или вес полезной нагрузки.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым алюминиевым сплавам, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала преимущественно для теплообменников системы терморегулирования космических летательных аппаратов. Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия содержит следующие компоненты, мас.%: магний 0,9-1,4, скандий 0,2-0,4, цирконий 0,05-0,15, титан 0,01-0,05, церий 0,0001-0,005, алюминий остальное. Получается сплав, обладающий повышенной прочностью, что позволяет снизить массу изготавливаемых из него конструкций. 2 табл.

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, титан и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Магний 0,9-1,4 Скандий 0,2-0,4 Цирконий 0,05-0,15 Титан 0,01-0,05 Церий 0,0001-0,005 Алюминий Остальное