СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ Советский патент 1997 года по МПК C22C21/16 

Изобретение относится к металлургии, а именно к разработке конструкционных сплавов системы Al-Cu-Mg пониженной плотности, содержащих литий.

Сплав предназначен для силовых конструктивных элементов самолетов, в том числе нового поколения пассажирских самолетов длительного ресурса.

Известно, что для ответственных силовых деталей планера длительного ресурса, например нижней обшивки крыла, обшивки фюзеляжа, применяется сплав 1163Т7 и 1163Т системы Al-Cu-Mg. Он имеет минимально гарантированные значения прочности и текучести в пределах соответственно от 410 до 460 МПа и от 275 до 35 МПа в зависимости от вида катаного полуфабриката, плотность сплава 2,78 г/см³. По вязкости разрушения сплав 1163 имеет преимущественно перед сплавом Д16 ч на 15-20% (ОСТ 1 90048-77).

За прототип принят сплав 1440, содержащий 2,1-2,8% лития; 0,6-1,1% магния; 1,2-2,5% меди; 0,1-0,2% циркония; 0,05-0,5% бериллия; 0,02-0,1% титана; 0,03-0,15% железа; 0,02-0,1% кремния при соотношении железа и кремния 1,5-3: 1, меди и магния 2-2,5:1. Удельный вес сплава 2,56 г/см³.

Однако этот сплав уступает по вязкости разрушения и относительному удлинению сплаву 1163Т и имеет относительно хрупкий вид излома образцов.

Целью изобретения является создание сплава с литием, имеющего внутризеренный "ямочного" характера излом и обладающего повышенной вязкостью и пластичностью, пригодного для нагруженных ресурсных элементов, проектируемых по принципу безопасно повреждаемых конструкций.

Для достижения поставленной цели предлагается сплав следующего состава, мас.

Литий 1,7-2,0
Медь 1,6-2,0
Магний 0,7-1,1
Цирконий 0,04-0,16
Бериллий 0,2-0,20
Титан 0,01-0,07
Никель 0,02-0,15
Марганец 0,01-0,4
Алюминий Остальное
Примеси:
Железо ≅ 0,12
Кремний ≅ 0,08
Пример. Слитки исследуемых составов были отлиты в лабораторных условиях в водоохлаждаемую изложницу размером 40х250 мм. После гомогенизации по режиму 515-525^oC в течение 18 ч и механической обработки слитки были прокатаны на листы толщиной 6 мм при температуре 410^oC.

Закалка и старение листов проводились в лабораторных условиях по следующим режимам: температура закалки 530^oC, выдержка 60 мин, охлаждение в воде 20^oC, правка растяжением с остаточной деформацией приблизительно 2% старение 140±10^oC в течение 10-12 ч.

Химический состав сплавов приведен в табл. 1, где сплавы 1-3 предлагаемые, сплав 4 прототип.

Механические свойства, вязкость разрушения (Kуc

Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав превосходит прототип по относительному удлинению приблизительно на 30% вязкости разрушения приблизительно на 8,5% скорости роста трещины усталости на 9% при близких значениях прочности и текучести и имеет внутризеренный "ямочный" излом.

Таким образом, сплав может быть применен для нагруженных ресурсных элементов самолетов нового поколения, например, взамен сплава 1163, что позволит снизить вес деталей приблизительно на 7%

Сплав предназначен для применения в качестве конструкционного материала. Сплав на основе алюминия содержит, мас.% литий 1,7-2,0; медь 1,6-2,0; магний 0,7-1,1; цирконий 0,04-0,16; бериллий 0,02-0,20; титан 0,01-0,07; никель 0,02-0,15; марганец 0,01-0,4; алюминий - остальное. Свойства сплава следующие: σ_в=430-450 Мпа; σ_0,2=365-380 МПа ; δ = 8-10%, Kуc

Сплав на основе алюминия, содержащий литий, медь, магний, цирконий, бериллий и титан, отличающийся тем, что, с целью повышения вязкости разрушения и пластичности, а также получения внутризеренного "ямочного" характера излома, он дополнительно содержит никель и марганец при следующем соотношении компонентов, мас.

Литий 1,7 2,0
Медь 1,6 2,0
Магний 0,7 1,1
Цирконий 0,04 0,16
Бериллий 0,02 0,20
Титан 0,01 0,07
Никель 0,02 0,15
Марганец 0,01 0,4
Алюминий Остальное