ДЕФОРМИРУЕМЫЙ ТЕРМИЧЕСКИ НЕУПРОЧНЯЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ Российский патент 2011 года по МПК C22C21/08 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве деформированных полуфабрикатов из термически неупрочняемых сплавов на основе алюминия, применяемых в качестве конструкционного и проводникового материала преимущественно в авиакосмической и атомной технике.

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).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.

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

Магний 1,8-2,8 Марганец 0,2-0,6 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.44), прототип.

Недостатком известного сплава является низкая прочность и низкая электропроводность и, как следствие, увеличенный вес и соответственно пониженные характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов.

Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, скандий, цирконий, церий, железо и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний 1,8-2,4 Скандий 0,2-0,4 Цирконий 0,1-0,2 Церий 0,0001-0,005 Железо 0,01-0,15 Кремний 0,01-0,1 Алюминий Остальное,

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть не меньше единицы.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, церий, железо и кремний и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Магний 1,8-2,4 Скандий 0,2-0,4 Цирконий 0,1-0,2 Церий 0,0001-0,005 Железо 0,01-0,15 Кремний 0,01-0,1 Алюминий Остальное,

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть не меньше единицы.

Технический результат - повышение прочности и электропроводности сплава, что позволит уменьшить вес изготавливаемых конструкций и соответственно повысить характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов.

При данном содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при распаде твердого раствора, зафиксированного при кристаллизации слитка, происходит образование вторичных мелкодисперсных интерметаллидов, оказывающих непосредственное упрочняющее воздействие и обедняющих твердый раствор, повышая тем самым электропроводность матрицы. Это позволяет повысить прочность и электропроводность сплава, сохранив его высокую коррозионную стойкость и хорошую свариваемость, и, как следствие, уменьшить вес изготавливаемых конструкций, повысив тем самым характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов, что особенно важно для авиакосмической и атомной техники.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А99, магния МГ95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий, алюминий-церий, алюминий-железо и силумина. Сплав готовили в электрической плавильной печи и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 315 мм. Химический состав сплава приведен в таблице 1.

Слитки гомогенизировали, резали на мерные заготовки, механически обрабатывали, после чего при 400°С прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе на пруток диаметром 110 мм. Пруток прокатывали при 390°С на катаную заготовку диаметром 8 мм, которую отжигали при 390°С, после чего подвергали холодному волочению до диаметра 2 мм с пятью промежуточными отжигами. Полученную таким образом проволоку диаметром 2 мм отжигали при 250°С. Горячепрессованный пруток диаметром 110 мм и отожженную проволоку диаметром 2 мм испытывали при комнатной температуре с определением предела прочности σ_в и удельной электропроводности γ. Также проводили испытания сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 1 Сплав Химический состав, мас.% Магний Марганец Скандий Цирконий Церий Железо Кремний Fe/Si Алюминий Предлагаемый 2,08 - 0,32 0,12 0,0005 0,03 0,02 1,5 Остальное Прототип 2,3 0,4 - - - - - - Остальное Примечание: Fe/Si - отношение содержания железа к содержанию кремния.

Таблица 2 Сплав Предел прочности, σ_в, МПа Удельная электропроводность, γ, МСм/м Горячепрессованный пруток Отожженная проволока Горячепрессованный пруток Отожженная проволока Предлагаемый 320 243 25,0 25,3 Прототип 210 180 20,8 21,0

Таким образом, предлагаемый сплав имеет предел прочности в 1,2-1,5 раза выше, а электропроводность в 1,15-1,25 раза выше, чем известный сплав-прототип. Это позволит на 10-30% снизить вес конструкций и соответственно повысить характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов, что принципиально важно для авиакосмической и атомной техники. Кроме того, применение предлагаемого сплава в виде проволочной заготовки для последующего волочения позволит повысить производительность процесса получения из нее тонкого провода за счет уменьшения числа обрывов при волочении. Применение предлагаемого сплава в виде сварочной проволоки при сварке плавлением заготовок из деформируемых термически неупрочняемых малолегированных сплавов на основе системы алюминий-магний позволит повысить прочность и надежность сварных соединений. Сварные и несварные конструкции из предлагаемого сплава могут применяться для работы в различных агрессивных средах, таких как морская вода, нефть, минеральные масла, компоненты топлива двигателей летательных аппаратов, минеральные удобрения, фтор.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве деформированных полуфабрикатов из термически неупрочняемых свариваемых коррозионно-стойких сплавов на основе алюминия, применяемых в качестве конструкционного и проводникового материала преимущественно в авиакосмической и атомной технике. Сплав на основе алюминия содержит следующие компоненты, мас.%: магний 1,8-2,4, скандий 0,2-0,4, цирконий 0,1-0,2, церий 0,0001-0,005, железо 0,01-0,15, кремний 0,01-0,1, алюминий - остальное, при этом величина содержания железа к содержанию кремния должна быть не меньше единицы. Получается сплав, обладающий повышенной прочностью и электропроводностью, что позволяет уменьшить вес изготавливаемых конструкций. 2 табл.

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, церий, железо и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Магний 1,8-2,4 Скандий 0,2-0,4 Цирконий 0,1-0,2 Церий 0,0001-0,005 Железо 0,01-0,15 Кремний 0,01-0,1 Алюминий Остальное,