Деформируемый сплав на основе алюминия Российский патент 2021 года по МПК C22C21/00 

Описание патента на изобретение RU2754792C1

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве электропроводного конструкционного материала преимущественно для токопроводящих элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности, а также в качестве заготовки для получения электропроводов.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электропроводного материала, содержащий 99,5 мас.% алюминия и примеси в количестве не более, мас.%: железо 0,3, кремний 0,3, медь 0,05, цинк 0,1, титан 0,15, марганец 0,025, магний 0,05, примеси в сумме 0,7 (см. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. М.: Металлургия. 1972. С. 238).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электропроводного материала (см. патент RU №2416658, МПК С22С 21/06 - прототип), следующего химического состава, мас.%:

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

Однако известный сплав имеет недостаточно высокую прочность и недостаточно высокую электропроводность, что утяжеляет токопроводящие элементы конструкции и снижает тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

Предлагается деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий скандий, который дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Скандий 0,15-0,28 Цирконий 0,05-0,15 Железо 0,01-0,06 Алюминий и неизбежные примеси, в том числе магний в количестве не более 0,05 марганец в количестве не более 0,02 кремний в количестве не более 0,05 медь в количестве не более 0,05 цинк в количестве не более 0,05 титан в количестве не более 0,05 и хром в количестве не более 0,02 при суммарном содержании примесей магния, марганца, кремния,

меди, цинка, титана и хрома не более 0,15 мас.% Остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Скандий 0,15-0,28 Цирконий 0,05-0,15 Железо 0,01-0,06 Алюминий и неизбежные примеси, в том числе магний в количестве не более 0,05 марганец в количестве не более 0,02 кремний в количестве не более 0,05 медь в количестве не более 0,05 цинк в количестве не более 0,05 титан в количестве не более 0,05 и хром в количестве не более 0,02 при суммарном содержании примесей магния, марганца, кремния, меди, цинка, титана и хрома не более 0,15 мас.% Остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Технический результат - повышение прочности и электропроводности сплава, что позволяет снизить массу и габариты токопроводящих элементов конструкции, повышая тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при неизбежных технологических нагревах образуются дисперсные частицы фазы типа Al3(Sc, Zr), являющиеся продуктами распада твердого раствора скандия и циркония в алюминии и оказывающие сильное непосредственное упрочняющее действие и опосредованное за счет формирования в деформированном полуфабрикате нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры, сохраняющейся при нагревах благодаря высокой дисперсности и термической стабильности фазы Al3(Sc, Zr). Благодаря этому после высокотемпературного отжига деформированного полуфабриката, обедняющего твердый раствор, обеспечивается максимально возможный для данного химического состава уровень прочности и электропроводности отожженного полуфабриката. Дополнительное упрочнение достигается за счет образующейся в процессе кристаллизации фазы Al3Fe. Высокая электропроводность сплава достигается за счет того, что после выведения из твердого раствора скандия и циркония матрица сплава представляет собой сильно обедненный твердый раствор и электропроводность сплава приближается к электропроводности технического алюминия. Повышению электропроводности сплава способствует ограничение содержания в нем неизбежных примесей магния, марганца, кремния, меди, цинка, титана, хрома и их суммы. Предлагаемое соотношение между содержанием циркония и скандия является оптимальным с точки зрения усваиваемости этих элементов при приготовлении сплава.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия высокой чистоты марки А99, магния марки Мг95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий и алюминий-железо. Сплав готовили в электрической печи сопротивления и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 370 мм.

Химический состав сплава приведен в таблице 1.

Слитки гомогенизировали, после чего резали на заготовки длиной 600 мм, которые затем обтачивали до диаметра 345 мм. Обточенные заготовки прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе с максимальным усилием 5000 тс при температуре 390°С на пруток диаметром 110 мм. Пруток подвергали отжигу при температуре 390°С с выдержкой при этой температуре 1 ч. Определяли прочностные свойства (предел прочности σв и предел текучести σ0,2) и удельную электрическую проводимость у отожженных прессованных прутков. Также определяли механические свойства и удельную электрическую проводимость изготовленных тем же способом прутков из сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таким образом, предлагаемый сплав имеет в 1,2 раза более высокий предел прочности, в 1,3 раза более высокий предел текучести и в 1,11 раза более высокую электропроводность, что позволит в 1,1-1,2 раза снизить массу и габариты токопроводящих элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом, что принципиально важно для авиакосмической техники, судостроения и других отраслей промышленности.

Похожие патенты RU2754792C1

название год авторы номер документа
Деформируемый сплав на основе алюминия 2016
  • Силис Валентина Эгоновна
  • Силис Мария Ильинична
  • Лапин Пётр Георгиевич
  • Никитина Маргарита Александровна
  • Байдин Николай Григорьевич
  • Филатов Юрий Аркадьевич
  • Снегирёва Лариса Анатольевна
  • Захаров Валерий Владимирович
  • Чугункова Галина Михайловна
RU2621086C1
Деформируемый сплав на основе алюминия 2016
  • Силис Мария Ильинична
  • Лапин Пётр Георгиевич
  • Юровский Андрей Петрович
  • Перминова Юлия Сергеевна
  • Никитина Маргарита Александровна
  • Байдин Николай Григорьевич
  • Филатов Юрий Аркадьевич
  • Снегирёва Лариса Анатольевна
  • Нилов Евгений Евгеньевич
RU2755836C1
Деформируемый сплав на основе алюминия 2016
  • Силис Мария Ильинична
  • Лапин Пётр Георгиевич
  • Юровский Андрей Петрович
  • Перминова Юлия Сергеевна
  • Никитина Маргарита Александровна
  • Байдин Николай Григорьевич
  • Филатов Юрий Аркадьевич
  • Снегирёва Лариса Анатольевна
  • Нилов Евгений Евгеньевич
RU2612475C1
Деформируемый сплав на основе алюминия 2022
  • Филатов Юрий Аркадьевич
  • Захаров Валерий Владимирович
  • Снегирева Лариса Анатольевна
  • Дриц Александр Михайлович
  • Игонькин Борис Львович
  • Пономарев Станислав Олегович
RU2793664C1
ДЕФОРМИРУЕМЫЙ ТЕРМИЧЕСКИ НЕУПРОЧНЯЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ НЕГО 2008
  • Овсянников Борис Владимирович
  • Захаров Валерий Владимирович
  • Филатов Юрий Аркадьевич
  • Чертовиков Владимир Михайлович
RU2387725C2
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2022
  • Манн Виктор Христьянович
  • Крохин Александр Юрьевич
  • Рябов Дмитрий Константинович
  • Вахромов Роман Олегович
  • Градобоев Александр Юрьевич
  • Иванова Анна Олеговна
  • Никитина Маргарита Александровна
RU2800435C1
Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия 2016
  • Байдин Николай Григорьевич
  • Филатов Юрий Аркадьевич
RU2623932C1
Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия 2016
  • Захаров Валерий Владимирович
  • Байдин Николай Григорьевич
  • Филатов Юрий Аркадьевич
  • Бочвар Сергей Георгиевич
  • Доброжинская Руслана Ивановна
RU2639903C2
Высокопрочный деформируемый сплав на основе алюминия системы Al-Zn-Mg-Cu и изделие из него 2015
  • Филатов Юрий Аркадьевич
  • Тарануха Галина Владимировна
  • Захаров Валерий Владимирович
  • Чугункова Галина Михайловна
  • Байдин Николай Григорьевич
  • Панасюгина Людмила Ивановна
  • Шадаев Денис Александрович
  • Нилов Евгений Евгеньевич
  • Махов Сергей Владимирович
  • Напалков Виктор Иванович
RU2613270C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 2010
  • Дриц Александр Михайлович
  • Орыщенко Алексей Сергеевич
  • Григорян Валерий Арменакович
  • Осокин Евгений Петрович
  • Барахтина Наталия Николаевна
  • Соседков Сергей Михайлович
  • Арцруни Арташес Андреевич
  • Хромов Александр Петрович
  • Цургозен Леонид Александрович
RU2431692C1

Реферат патента 2021 года Деформируемый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве электропроводного конструкционного материала преимущественно для токопроводящих элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности, а также в качестве заготовки для получения электропроводов. Деформируемый сплав на основе алюминия содержит, мас.%: скандий 0,15-0,28, цирконий 0,05-0,15, железо 0,01-0,06, неизбежные примеси, в том числе магний не более 0,05, марганец не более 0,02, кремний не более 0,05, медь не более 0,05, цинк не более 0,05, титан не более 0,05, хром не более 0,02 при их суммарном содержании не более 0,15, алюминий остальное, при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75. Техническим результатом является повышение прочности и электропроводности материала. 2 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 754 792 C1

Деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий скандий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

скандий 0,15-0,28 цирконий 0,05-0,15 железо 0,01-0,06 неизбежные примеси, в том числе: магний не более 0,05 марганец не более 0,02 кремний не более 0,05 медь не более 0,05 цинк не более 0,05 титан не более 0,05 хром не более 0,02, при их суммарном содержании не более 0,15 алюминий остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2754792C1

EP 760727 A1, 12.03.1997
EP 2896708 A1, 22.07.2015
KR 20120046832 A, 13.01.2012
Устройство для блокирования ограждений чесальной машины 1989
  • Петровский Валерий Романович
SU1788102A1
ДЕФОРМИРУЕМЫЙ ТЕРМИЧЕСКИ НЕУПРОЧНЯЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2010
  • Филатов Юрий Аркадьевич
  • Аксёнова Елена Александровна
  • Панасюгина Людмила Ивановна
  • Пименов Юрий Петрович
  • Андрусь Наталья Петровна
  • Баженова Ольга Петровна
RU2416658C1

RU 2 754 792 C1

Авторы

Силис Валентина Эгоновна

Силис Мария Ильинична

Лапин Пётр Георгиевич

Никитина Маргарита Александровна

Байдин Николай Григорьевич

Филатов Юрий Аркадьевич

Снегирёва Лариса Анатольевна

Захаров Валерий Владимирович

Чугункова Галина Михайловна

Даты

2021-09-07Публикация

2016-03-28Подача