СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЕЙНОГО АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВОГО СПЛАВА Российский патент 2011 года по МПК C22C1/03 

Описание патента на изобретение RU2430177C1

Изобретение относится к области металлургии, а именно к приготовлению литейных алюминиево-магниевых сплавов, которые могут быть использованы в авиационной и космической технике и в других областях машиностроения для литья деталей, работающих в изделиях, подвергающихся высоким нагрузкам, таких, например, как двигатели летательных аппаратов.

Известен сплав АЛ8 (состав по ГОСТ 1583-93: 9,5-10,0% Mg; Al - остальное; примеси не более, %: 0,30 Si; 0,10 Zn; 0,10 Сu; 0,07 Ti; 0,20 Zr; 0,07 Be; 0,30 Fe; 0,10 Mn). Требования к механическим свойствам (термообработка по режиму Т4): временное сопротивление разрушению σв≥320 МПа; относительное удлинение δ≥11,0%; твердость по Бринеллю НВ≥700 МПа.

Недостатки сплава заключаются в его повышенной склонности к взаимодействию с газами, что приводит к образованию в отливках газовой пористости и газовых раковин, в связи с чем приготовление сплава нужно проводить под флюсом, а при литье в песчано-глинистые формы - добавлять в формовочную смесь борную кислоту, которая препятствует взаимодействию жидкого металла с присутствующей в формовочной смеси влагой, что приводит к образованию в сплаве неметаллических включений и оксидных плен. Кроме того, по существующей технологии в сплав не вводятся модификаторы, что приводит к формированию в отливках крупнокристаллической структуры, что также приводит к снижению механических свойств литых изделий. Все эти факторы приводят к снижению уровня механических свойств отливок.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является алюминиево-магниевый сплав АМг 10 (состав по ГОСТ 1583-93: 9,5-10,5% Mg; 0,05-0,15% Be; 0,05-0,15% Ti; 0,05-0,20% Zr; остальное - Al; примеси, не более, %: 0,10 Mn; 0,15 Си; 0,10 Zn; 0,20 Si; 0,20 Fe; сумма примесей для всех видов литья не более 0,5%). Требуемые механические свойства сплава в термически обработанном состоянии (режим Т4): временное сопротивление σв≥320 МПа; относительное удлинение δ≥12%; твердость по Бринеллю НВ≥750 МПа. По стандартной технологии сплав готовят путем последовательного введения в расплавленный алюминий алюминиево-бериллиевой лигатуры (Al - 4,26% Be), алюминиево-циркониевой лигатуры (Al - 3,0% Zr), алюминиево-титановой (Al - 3,0% Ti) и магния.

Недостатки сплава заключаются в том, что алюминиево-циркониевая (Al - 3,0% Zr) и алюминиево-титановая (Al - 3,0% Ti) лигатуры, наряду с положительным эффектом измельчения структуры отливок, одновременно являются источником водорода, который вызывает образование в отливках газовой пористости и газовых раковин, что приводит к снижению уровня механических свойств отливок

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа приготовления алюминиево-магниевого сплава, обладающего высокими механическими свойствами.

Поставленная цель достигается тем, что перед введением в расплав алюминиево-циркониевую лигатуру (Al - 3,0% Zr) и алюминиево-титановую лигатуру (Al - 3,0% Ti) предварительно переплавляли в вакууме с последующей разливкой сплава слоем 15-20 мм в изложницы и кристаллизовали в вакууме.

Пример

Сплав массой около 20 кг готовили в электрической печи сопротивления в графито-шамотовом тигле. Вначале в тигель загружали навеску алюминия, после расплавления которой в нее последовательно вводили алюминиево-бериллиевую лигатуру (Al - 4,26% Be), алюминиево-циркониевую лигатуру (Al - 3,0% Zr), алюминиево-титановую лигатуру (Аl - 3,0% Ti) и магний. После растворения магния с поверхности расплава снимали шлак и окисную пленку и производили его рафинирование гексахлорэтаном С2Сl6 в два приема из расчета 0,25% (50 г) от массы плавки. После выстаивания сплава в течение 8-10 мин и повторной очистки его поверхности при 720°С в кокиль были отлиты пробы диаметром 35 мм, из которых после термической обработки (режим Т4) вытачивали образцы (по 3 шт.) для испытания механических свойств.

При этом с целью уменьшения в сплаве содержания газов, результатом чего является возникновение в отливках газовой пористости и газовых раковин, и, как результат, снижение уровня механических свойств отливок, лигатуры (Al - 3,0% Zr) и (Al - 3,0% Ti) предварительно по отдельности переплавляли в течение 15 мин в вакуумной индукционной высокочастотной печи при 1100-1200°С и разрежении 0,799-1,066 Па с последующей разливкой сплава слоем 15-20 мм в изложницы без снятия вакуума.

Состав сплавов контролировали химическими способами.

По описанной технологии проводили 10 плавок, полученные результаты испытаний механических свойств усредняли. Анализ полученных данных (таблица) показал, что в результате применения при приготовления сплава лигатур (Al - 3,0% Zr) и (Al - 3,0% Ti), предварительно по отдельности переплавленных в течение 15 мин в вакуумной индукционной высокочастотной печи при 1100-1200°С и разрежении 0,799-1,066 Па с последующей разливкой сплава слоем 15-20 мм в изложницы без снятия вакуума, временное сопротивление σв, испытанное на образцах, вырезанных из отливок, относительно требуемого значения по ГОСТ 1583-93 повысилось на 14,1% (с 320 до 365 МПа), относительное удлинение δ - на 58,3% (с 12,0 до 19,0%), твердость по Бринеллю НВ - на 2,7% (с 750 до 770 МПа)

Таблица Химический состав (алюминий - остальное) и механические свойства сплава AMг 10 Технология Содержание компонентов, % Механические свойства Mg Be Zr Ti σв МПа/прирост, % δ %/прирост, % НВ МПа/прирост, % ГОСТ 1583-93 9,5-10,5 0,05-0,15 0,05-0,20 0,05-0,15 320 12,0 750 Разработанная 10,5 0,041 0,061 0,027 365/14,1 19,0/58,3 770/2,7

Похожие патенты RU2430177C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛЮМИНИЙ-ТИТАН 2015
  • Крушенко Генрих Гаврилович
RU2599134C1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ДОЭВТЕКТИЧЕСКИХ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2009
  • Крушенко Генрих Гаврилович
RU2430176C2
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2011
  • Крушенко Генрих Гаврилович
RU2475550C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2016
  • Крушенко Генрих Гаврилович
  • Назаров Владимир Павлович
RU2666657C2
Способ получения жаростойкого низкоуглеродистого железоалюминиевого сплава 2020
  • Катаев Владимир Викторович
  • Шешуков Олег Юрьевич
RU2754626C1
ЛИТЕЙНЫЙ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫЙ СПЛАВ 2017
  • Фролов Антон Валерьевич
  • Алабин Александр Николаевич
  • Гусев Александр Олегович
  • Белов Николай Александрович
RU2659514C1
Высокопрочный литейный алюминиевый сплав с добавкой кальция 2019
  • Белов Николай Александрович
  • Шуркин Павел Константинович
RU2713526C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2017
  • Манн Виктор Христьянович
  • Алабин Александр Николаевич
  • Крохин Александр Юрьевич
  • Фролов Антон Валерьевич
  • Ефимов Константин Васильевич
RU2673593C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ С ДОБАВКОЙ КАЛЬЦИЯ 2012
  • Белов Николай Александрович
RU2478132C1
Высокопрочный литейный алюминиевый сплав с добавкой кальция 2018
  • Белов Николай Александрович
  • Шуркин Павел Константинович
RU2691476C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЕЙНОГО АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВОГО СПЛАВА

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению литейных алюминиево-магниевых сплавов, которые могут быть использованы в авиационной и космической технике и в других областях машиностроения для литья деталей, работающих в изделиях, подвергающихся высоким нагрузкам, таких, например, как двигатели летательных аппаратов. Способ включает расплавление алюминиевой основы и введение в нее последовательно алюминиево-бериллиевой лигатуры (Аl - 4,26% Ве), алюминиево-циркониевой лигатуры (Al - 3,0% Zr) и алюминиево-титановой лигатуры (Al - 3,0% Ti), а также магния. Алюминиево-циркониевую лигатуру (Al - 3,0% Zr) и алюминиево-титановую лигатуру (Аl - 3,0% Ti) предварительно по отдельности переплавляют в течение 15 мин в вакуумной индукционной высокочастотной печи при 1100-1200°С и разрежении 0,799-1,066 Па с последующей их разливкой слоем 15-20 мм в изложницы без снятия вакуума. В сплаве уменьшается содержание газов, в результате чего повышаются механические свойства литейного алюминиево-магниевого сплава. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 430 177 C1

Способ получения литейного алюминиево-магниевого сплава, включающий расплавление алюминиевой основы и введение в нее последовательно алюминиево-бериллиевой лигатуры (Аl - 4,26% Ве), алюминиево-циркониевой лигатуры (Al - 3,0% Zr) и алюминиево-титановой лигатуры (Al - 3,0% Ti), а также магния, отличающийся тем, что алюминиево-циркониевую лигатуру (Al - 3,0% Zr) и алюминиево-титановую лигатуру (Аl - 3,0% Ti) предварительно по отдельности переплавляют в течение 15 мин в вакуумной индукционной высокочастотной печи при 1100-1200°С и разрежении 0,799-1,066 Па с последующей их разливкой слоем 15-20 мм в изложницы без снятия вакуума.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2430177C1

Устройство для радиоприема 1924
  • Россберг А.И.
SU1583A1
Издательство стандартов
Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер 1923
  • Иссерлис И.Л.
SU2003A1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 2000
  • Фридляндер И.Н.
  • Каблов Е.Н.
  • Сетюков О.А.
  • Ручьева Н.В.
RU2184165C2
RU 2002841 C1, 15.11.1993
Способ приготовления алюминиевомагниевых сплавов 1982
  • Маленьких Анатолий Николаевич
  • Горбунов Владимир Анатольевич
SU1071655A1
US 3960551 A, 01.06.1976
Устройство для раскатки проводов с катушек с помощью вертолета 1976
  • Голубенко Владимир Дмитриевич
  • Артемов Вячеслав Семенович
  • Илькун Виктор Викторович
  • Сумовский Николай Александрович
SU652636A1

RU 2 430 177 C1

Авторы

Крушенко Генрих Гаврилович

Даты

2011-09-27Публикация

2010-01-11Подача