Сплав на основе алюминия Советский патент 1993 года по МПК C22C21/16 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, предназначенным в приборостроении для изготовления износостойких прецизионных деталей приборов.

Известен сплав на основе алюминия 2218 со следующим содержанием компонентов, % по массе: 4,0 Си; 1,5 Мд; 2,0 Ni остальное алюминий 1.

Недостатком данного сплава также является недостаточная твердость и существенный разброс ее значений в пределах одной партии деталей.

Цель изобретения - разработка состава сплава на основе алюминия с повышенной твердостью и стабильностью ее значений.

Поставленная цель достигается тем, что сплав дополнительно содержит цирконий и водород при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 3,0-4,5; магний 1,0- 2,0; никель 1,6-2,6; железо 0,30-1,0; кремний 0,30-1,0; цирконий 0,10-0,35; вою-55,4 алюминий до род Ода- остальное.

Расширение пределов содержания легирующих элементов: меди, никеля, железа и кремния за счет снижения Нижнего, уровня значений связано с тем, что в предлагаемом сплаве увеличено содержание магния с 0,4- 0,8% до 1,0-2,0%. При указанном повышенном содержании магния образуются дисперсные фазы: Mg2Sl ( Мн/м2) и тройная AlaCuMg ( МН/м2), выделение которых увеличивает твердость сплавов системы алюминий - медь - Маг1 ний. / :

Введение в сплав циркония способствует измельчению структуры за счет модифицирования, что обеспечивает рост твердости материала и уменьшение разброса ее значений. Выбор содержания циркония в пределах 0,10-0,35% является оптимальным. При более низком, меньше 0,10% содержания циркония , не обеспечивается модифицирующего влияния/так как

XI Ч

Ј О

в литом состоянии структура не измельчается, не наблюдается прироста твердости. При концентрации циркония выше 0,35% в структуре слитка образуются крупные ин- терметаллиды , что ведет к уменьше- 5 нию модифицирующего влияния и огрублению структуры.

Известно, что при легировании алюминиевых сплавов кремния понижается рас- 10 творимость водорода в твердом растворе на основе алюминия, в связи с этим рекомендуется поддерживать содержание водорода в пределах 0,89 Ю 5 - 5,4 . Указанное количество водорода в сплаве необхо- 15 димо, так как водород в сплавах алюминия, содержащий кремний, оказывает модифицирующее влияние на кремнистые интерметалл иды, что существенно их диспергирует, уменьшая разброс значений твердости. 20 Содержание водорода ниже 0,89- не рекомендуется, так как при такой концентрации практически отсутствует модифицирующее влияния. Содержание водорода в сплаве свыше 5,4- ве- 25 дет к образованию газовой пористости, которая не устраняется при дальнейшей обработке сплава, что резко понижает свойства сплава.

Сопоставительный анализ с прототи- 30 пом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав сплава на основе алюминия для износостойких прецизионных деталей приборов отличается от известного наличием дополнительных легирующих элементов 35 циркония и водорода. То есть заявляемое решение соответствует критерию новизна, так как оно обладает отличительными признаками.

:. ;l . -. 40

Дополнительное легирование сплава на

основе, алюминия цирконием и водородом

обеспечивает повышение твердости и ста. бйльнрсти ее значений. Так как отличительные признаки не выявлены в других 45 технических решениях, то, следовательно, предложенное решение cootветствует критерию существенные отличия.

Примеры.

Из известного и предложенного сплавов на основе алюминия были отлиты слитки, из которых готовились образцы для замера твердости. Перед проведением исследований образцы термически обрабатывались по следующему режиму: закалка с температуры 510±5°С в воду, старение при 160-170°С, 10 . В таблице приведены содержания легирующих элементов в сплавах, полученные значения твердости и коэффициент вариации ее значений, который характеризует стабильность.

Коэффициент вариации (V) рассчитывался, исходя из среднего квадратичного отклонения, по формуле:

/Ј

(Yc - Yj)Vn - 1

Y где YI - значение твердости в i - опыте,

YI - среднее арифметическое значение твердости в пяти параллельных опытах,

п - число параллельных опытов.

Приведенные в таблице данные позволяют сделать вывод, что предлагаемый сплав Имеет повышенную на 15-25% твердость и стабильность, меньший разброс ее значений по сравнению с известным сплавом. Коэффициент вариации значений твердости у предлагаемого сплава в 1,5-2,0 раза меньше, чем у прототипа.

Формул а изо бретения

Сплав на основе алюминия, преимущественно для износостойких деталей приборов, содержащий медь, магний, никель, железо и кремний, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и стабильности ее значений, он дополнительно содержит цирконий и водород при следующем соотношении компонентов мае. %:

медь-3,0-4,5;

магний-1,0-2,0;

никель-1,6-2,5;

железо-0,3-1,0;

кремний-0,3-1,0; цирконий- 0,1-0,35;

водород-0,89-10 5- 5.4

алюминий остальное.

Слав предназначен для изготовления износостойких прецизионных: деталей приборов. Сплав содержит, мае. %: медь 3,0- 4,5; магний 1,0-2,0; никель 1,6-2,5: железо 0,3-1.0; кремний 0.3-1,0: цирконий 0,1- 0,35, водород 0,89 - 5.4 алюминий - остальное. Свойства сплава следующие: твердость 1238-1350 МПа. коэффициент вариации 3,2-8,4%. 1 табл.