ДЕФОРМИРУЕМЫЙ ТЕРМИЧЕСКИ НЕУПРОЧНЯЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ Российский патент 2011 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 токопроводящих и теплопроводных элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, криогенном машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве теплопроводного материала, 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, применяемый в качестве теплопроводного материала, 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, низкая электропроводность и низкая теплопроводность и, как следствие, увеличенный вес элементов конструкции и пониженные характеристики весовой отдачи всей конструкции.

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

Магний 0,55-0,85 Скандий 0,2-0,4 Гафний 0,02-0,05 Иттрий 0,0001-0,005 Алюминий остальное.

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

Магний 0,55-0,85 Скандий 0,2-0,4 Гафний 0,02-0,05 Иттрий 0,0001-0,005 Алюминий остальное.

Технический результат - повышение прочности, электропроводности и теплопроводности сплава, что позволит снизить массу и габариты элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при неизбежных технологических нагревах (нагрев под деформацию, отжиг) происходит выделение вторичных мелкодисперсных интерметаллидов, содержащих в своем составе алюминий, скандий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, упрочняющих сплав, причем максимальное упрочнение достигается при нагреве до температуры 288°С и выдержке при этой температуре, при этом матрица сплава, представляющая собой, в основном, низкоконцентрированный твердый раствор магния в алюминии, обеспечивает необходимый уровень электро- и теплопроводности.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А99, магния МГ95, иттрия и двойных лигатур алюминий-скандий и алюминий-гафний. Сплав готовили в электрической тигельной плавильной печи и отливали плоские слитки размером 16×160×200 мм. Химический состав сплава приведен в табл.1.

Слитки механически обрабатывали до толщины 14 мм, после чего нагревали до 288°С и прокатывали вгорячую до толщины 6 мм, затем вхолодную до толщины 3 мм. Холоднокатаные заготовки подвергали отжигу при 288°С в течение 8 ч. Полученные таким образом отожженные листы толщиной 3 мм подвергали правке на роликоправильной машине, после чего испытывали при комнатной температуре с определением предела текучести, удельной электрической проводимости γ и теплопроводности λ. Также проводили испытания изготовленных тем же способом листов из сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 1 Сплав Химический состав, мас.% Магний Марганец Скандий Гафний Иттрий Алюминий Предлагаемый 0,6 - 0,22 0,027 0,0025 Остальное Прототип 2,5 0,3 - - - Остальное

Таблица 2 Сплав Прочность, электро- и теплопроводность отожженных листов Предел текучести, σ_0,2, МПа Удельная электрическая проводимость, γ, МСм/м Теплопроводность, λ, Вт/мК Предлагаемый 255 30 188 Прототип 184 19,6 151

Таким образом, предлагаемый сплав имеет в 1,3 раза более высокий предел текучести, в 1,5 раза более высокую электропроводность и в 1,25 раза более высокую теплопроводность, что позволит в 1,2-1,3 раза снизить массу и габариты токопроводящих и теплопроводных элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом, что принципиально важно для авиакосмической техники, судостроения и других отраслей промышленности.

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 токопроводящих и теплопроводных элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, криогенном машиностроении и других отраслях промышленности. Предложен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: магний 0,55-0,85, скандий 0,2-0,4, гафний 0,02-0,05, иттрий 0,0001-0,005, алюминий - остальное. Сплав характеризуется повышенной прочностью, электропроводностью и теплопроводностью. 2 табл.

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, гафний и иттрий при следующем соотношении, мас.%:
Магний 0,55-0,85 Скандий 0,2-0,4 Гафний 0,02-0,05 Иттрий 0,0001-0,005 Алюминий Остальное