BG65068B1 - Метод за обработване на алуминиева сплав, съдържаща магнезий и силиций - Google Patents

Abstract

Сплавта съдържа 0,5-2,5% тегл. легираща смес от магнезий и силиций, като моларното съотношение Mg:Si е между 0,70 и 1,25, както и допълнително количество силиций, равно приблизително на 1/3 от количеството на Fe, Mn и Cr, налични в сплавта. Остатъкът представлява алуминий, неизбежни онечиствания и други легиращи средства. След охлаждане сплавта сеподлага на хомогенизиране, предварително нагряване преди екструдиране, екструдиране и дисперсионно втвърдяване, което се провежда при температури между 160 и 2200С. Дисперсионното втвърдяване след охлаждане на екструдирания продукт се провежда при процес с две скорости на дисперсионно втвърдяване. В първия етап екструдирането се провежда при нагряване със скорост над 300С/h до температура между 100 и 1700. Във втория етап екструдирането се провежда при нагряване със скорост между 5 и 500С/h до крайна температура на задържане между 160 и 2200С.Общият цикъл на дисперсионното втвърдяване трае между 3 и 24 h.

Description

(54) МЕТОД ЗА ОБРАБОТВАНЕ НА АЛУМИНИЕВА СПЛАВ, СЪДЪРЖАЩА МАГНЕЗИЙ ИСИЛИЦИЙ

Област на техниката

Настоящото изобретение се отнася до метод за обработване на алуминиева сплав, състояща се от 0.5-2.5% тегл. легираща смес от магнезий и силиций с моларно съотношение Mg/Si между 0.70 и 1.25; допълнително количество Si, равно на 1/3 от количеството Fe, Μη и Сг в сплавта, изразени в тегл. %; други легиращи елементи и неизбежни онечиствания, и остатъкът е алуминий.

След охлаждане сплавта се подлага на хомогенизиране, предварително нагряване преди дисперсионно втвърдяване, провеждащо се след екструдиране като двуетапен процес на дисперсионно втвърдяване до задържане при крайната температура между 160 и 220°С.

Предшестващо състояние на техниката

Метод от този тип е описан в WO 1995/ 006759 - дисперсионното втвърдяване се провежда при температура между 150 и 200°С и скоростта на нагряване е между 10 и 100°C/h, за предпочитане между 10 и 70°C/h. Алтернативно е предложен двуетапен режим на нагряване, при който се предвижда температура на задържане в интервала 80-140°С, за да се постигне обща скорост на нагряване в посочения по-горе интервал.

Общоизвестно е, че по-големите общи количества Mg и Si водят до положителен ефект по отношение на механичните свойства на крайния продукт, докато това има отрицателен ефект по отношение на екструдирането на алуминиевата сплав. Предварително е прието, че втвърдяващата фаза в сплавта Al-Mg-Si има състав, близък до Mg₂Si. Обаче е известно също така, че излишък на Si води до по-високи механични свойства.

Последните изследвания показват, че последователността на възникване на отлагащи се образувания е много комплицирано и, че освен при фазата на равновесие, включените фази нямат стехиометрично съотношение Mg₂Si. В публикация на S. J. Andersen et al., Acta mater,

Vol. 46 No 9 p. 3283-3298, of 1998 се твърди, че една от фазите на втвърдяване в Al-Mg-Si сплави има състав близък до Mg₅Si₆.

Техническа същност на изобретението

Следователно, проблемът, който се решава с настоящото изобретение е да се създаде метод за обработване на алуминиева сплав с подобри механични свойства и по-добро екструдиране, която сплав да има минимално количество легиращи средства и общ състав, който да бъде колкото е възможно по-близък до традиционните алуминиеви сплави. Това е постигнато като дисперсионното втвърдяване се състои в първи етап, при който екструдирането се провежда при нагряване със скорост на нагряване над 100°C/h до температура между 100 и 170°С, и втори етап, при който екструдирането се провежда със скорост на нагряване между 5 и 50°C/h до крайната температура, като общият цикъл на дисперсионно втвърдяване се провежда за време между 3 и 24 h.

Оптималното съотношение Mg/Si е това, при което цялото налично количество Mg и Si се превръщат в Mg₅Si₆ фази. Тази комбинация на Mg и Si придава най-голяма механична якост с минимално използване на легиращи елементи Mg и Si. Установено е, че максималната скорост на екструдиране е почти независима от съотношението Mg/Si. Следователно с оптимално съотношение Mg/Si се минимизира сумата Mg и Si за определена желана якост и тази сплав осигурява най-добра способност за екструдиране. Като се използва състав съгласно настоящото изобретение, съчетано с процес на двускоростно дисперсионно втвърдяване съгласно изобретението, се постига максимализиране на якостта и възможност за екструдиране с минимално общо време на дисперсионно втвърдяване.

Освен фазата Mg₅Si₆ има също така една друга фаза на втвърдяване, която съдържа повече Mg отколкото фазата Mg₅Si₆. Обаче тази фаза не е така ефективна и не допринася толкова много за механичната якост колкото фазата Mg₅Si₆. Откъм богатата на Si фаза Mg₅Si₆ е много вероятно да няма фаза на втвърдяване и съотношения Mg/Si по-ниски от 5/6 не са благоприятни.

Положителният ефект за механичната якост на процеса на двускоростно дисперсионно втвърдяване може да бъде обяснен с факта, че удължаване на времето при ниска температура по принцип увеличава възникването на Mg-Siотлагащи се образувания с по-висока плътност. Ако цялата операция на дисперсионно втвърдяване се извършва при такава температура, общото време на дисперсионно втвърдяване ще бъде над практическите граници и пропускателната способност на пещите за дисперсионно втвърдяване ще бъде твърде малка. При бавно увеличаване на температурата до крайната температура на дисперсионно втвърдяване, голям брой отлагащи се образувания, възникнали при ниската температура ще продължат да нарастват. Резултатът ще бъде голям брой отлагащи се образувания и стойности на механичната якост, съответстващи на нискотемпературно дисперсионно втвърдяване, но при значително по-късо общо време за дисперсионно втвърдяване.

Двуетапното дисперсионно втвърдяване води също така до подобряване на механичната якост, докато с бързо нагряване от първото задържане на температурата до второто задържане на температурата има голяма възможност за реверсия на по-малките отлагащи се образувания, с по-малък брой втвърдени отлагащи се образувания, а като резултат на това и по-ниска механична якост. Друго предимство на процеса с две скорости на дисперсионно втвърдяване в сравнение с обичайното дисперсионно втвърдяване, а също и двуетапното дисперсионно втвърдяване се състои в това, че ниската скорост на нагряване осигурява по-добро разпределение на температурата в определено зареждане. Изменението на температурата на екструдирането при дадено зареждане ще бъде почти независимо от размера на зареждането, монтажната плътност и дебелината на стената при екструдиране. Резултатът от това е по-постоянни механични свойства в сравнение с тези от другите видове процеси на дисперсионно втвърдяване.

В сравнение с процеса на дисперсионно втвърдяване, описан в WO 1995/006759, при който ниската скорост на нагряване започва от стайна температура, то процесът на двускоростното дисперсионно втвърдяване води до намаляване на общото време на дисперсионно втвърдяване като се прилага висока скорост на нагряване от стайна температура до температури между 100 и 170°С. Получената якост ще бъде почти еднакво добра, както когато бавното нагряване започва при междинни температури, така и ако нагряването започва от стайна температура.

В зависимост от предвиждания клас на якост, са възможни различни състави в общия обхват на изобретението.

Така е възможно да се получи алуминиева сплав с якост на опън клас F19-F22, като количеството на легиращата смес от магнезий и силиций е между 0.60 и 1.10% тегл. За сплав с якост на опън клас F25-F27 е възможно да бъде използвана алуминиева сплав, съдържаща между 0.80 и 1.40% тегловни легираща смес от магнезий и силиций и за сплав с якост на опън клас F29-F31 е възможно да бъде използвана алуминиева сплав, съдържаща между 1.10 и 1.80% тегл. легираща смес от магнезий и силиций.

За предпочитане съгласно настоящото изобретение якостта на опън клас F19 (185-220 МРа) се постига със сплав, съдържаща между 0.60 и 0.80 % тегл. легираща смес, якост на опън клас F22 (215-250 МРа) на сплав, съдържаща между 0.70- 0.90% тегл. легираща смес, якост на опън клас F25 (245-270 МРа) на сплав, съдържаща между 0.85 и 1.15% тегл. легираща смес, якост на опън клас F27 (265-290 МРа) на сплав, съдържаща между 0.95 и 1.25% тегл. легираща смес, якост на опън клас F29 (285310 МРа) на сплав, съдържаща между 1.10 и 1.40% тегл. легираща смес и якост на опън клас F31 (305-330 МРа) на сплав, съдържаща между 1.20 и 1.55% тегл. легираща смес.

С добавянето на Си, която по правило увеличава механичната якост с 10 МРа на 0.10% тегл. Си, общото количество на Mg и Si може да бъде намалено и при това класа на якост ще е по-голям, отколкото може да доведе добавянето само на Mg и Si.

Съгласно посочените по-горе съображения, за предпочитане е моларното съотношение Mg/Si да бъде между 0.75 и 1.25 и повече за предпочитане между 0.8 и 1.0.

При предпочитано изпълнение на настоящото изобретение крайната температура на дисперсионно втвърдяване е поне 165°С и повече за предпочитане температурата на дис3 персионното втвърдяване е не повече от 205°С. При използване на тези предпочитани температури е установено, че механичната якост достига максимални стойности, докато времето на дисперсионното втвърдяване остава в разумни граници.

За да се намали общото време на дисперсионно втвърдяване при процеса на двускоростно дисперсионно втвърдяване, за предпочитане е първият етап на нагряване да се проведе при найвисоката възможно приложима скорост на нагряване, тъй като по правило това зависи от наличните съоръжения. Следователно за предпочитане е в първия етап на нагряване да се прилага скорост на нагряване поне 100°C/h.

Във втория етап на нагряване скоростта на нагряване трябва да бъде оптимизирана с оглед общата ефективност по отношение на време и крайното качество на сплавта. На това основание втората скорост на нагряване за предпочитане е поне 7°C/h и най-много 30°C/h. При скорости на нагряване под 7°C/h общото време на дисперсионно втвърдяване ще бъде дълго и в резултат на това е ниска пропускателната способност на пещите за дисперсионно втвърдяване, а при скорости на нагряване по-големи от 30°C/h механичните свойства ще бъдат пониски от идеалните.

За предпочитане първият етап на нагряване завършва при 130-160°С и при тези температури има достатъчно отделяне на фаза Mg₅Si₆, за да се получи висока механична якост на сплавта. По-ниската крайна температура в първия етап, по принцип води до увеличаване на общото време на дисперсионно втвърдяване. За предпочитане е общото време за дисперсионно втвърдяване да бъде най-много 12 h.

За да се получи екструдиран продукт с почти всичкия Mg и Si в твърдия разтвор, преди операцията на дисперсионно втвърдяване е важно да се контролират параметрите по време на екструдирането и охлаждането след екструдиране. При правилни параметри това може да бъде получено чрез нормално предварително нагря ване. Обаче чрез използване на така наречения метод на свръхнагряване, описан в ЕР 0302623, който е процес на предварително нагряване, при който сплавта се нагрява до температура между 510 и 560°С по време на операцията на предварително нагряване преди екструдиране, след което блумите се охлаждат до нормални температури на екструдиране, това ще гарантира пълното разтваряне на цялото количество добавени в сплавта Mg и Si. При подходящо охлаждане на екструдирания продукт магнезият и силицият се поддържат разтворени и на разположение за възникване на втвърдяващи се образувания по време на операцията на дисперсионно втвърдяване.

За ниско легирани състави разтварянето на Mg и Si може да се осъществи по време на операцията на екструдиране без свръхнагряване ако параметрите на екструдиране са точни. Обаче при по-високолешрани състави, нормалният режим на предварително нагряване не всякога е достатъчен за поемане на всичкия Mg и Si в твърдия разтвор. В този случай прегряване ще направи процеса на екструдиране по-стабилен и винаги се гарантира, че цялото количество Mg и Si са в твърдия разтвор при излизане на профила от пресата.

Други характерни особености и предимства ще бъдат изяснени от следното описание на поредица изследвания, проведени със сплави съгласно изобретението.

Примери за изпълнение на изобретението

Пример 1.

От осем различни сплави, чийто състав е даден в таблица 1, се отливат блуми 95 mm при стандартен режим за отливане на сплави 6060. Блумите се подлагат на хомогенизиране при скорост на нагряване приблизително 250°C/h, време на задържане 2 h и 15 min при 575°С и скорост на охлаждане след хомогенизиране приблизително 350°C/h. Накрая прътите се нарязват на блуми с дължина 200 mm.

Таблица *1

Сплав	Si	Mg	Fe	O6moSi+Mg
1	0.34	0.40	0.20	0.74
2	0.37	0.36	0.19	0.73
3	0.43	0.31	0.19	0.74
4	0.48	0.25	0.20	0.73
5	0.37	0.50	0.18	0.87
6	0.41	0.47	0.19	0.88
7	0.47	0.41	0.20	0.88
8	0.51	0.36	0.19	0.87

Изпитанията на екструдирането се извършват на преса 800t, съоръжена с контейнер 100 mm и индукционна пещ за нагряване на блумите преди екструдиране.

Дюзата, използвана за изпитанията за екструдиране произвежда цилиндрични пръти с диаметър 7 mm и два ръба с ширина 0.5 mm и височина 1 mm, разположени на 180°С един спрямо друг.

За да бъдат извършени добри измервания на механичните свойства на профилите, отделното изпитание се провежда с дюза, с която се получават пръти 2* 25 mm². Преди екструдиране блумите се нагряват предварително до приблизително 500°С. След екструдиране профилите се охлаждат при неподвижен въздух в продължение на време на охлаждане приблизително 2 min за снижаване на температурата под 250°С . След екструдиране профилите се удължават с 0.5%. Контролира се времето на престояване при стайна температура преди дисперсионното втвърдяване. Механичните свойства се определят чрез изпитания на опън.

Пълните резултати от изпитанията за екструдиране на тези сплави са дадени в таблица 2 и 3.

Таблица 2 Изпитания за екструдиране на сплави 1-4.

Сплав Ν»	Ram Скорост inm/s	Темпвр. на блумите °C	Забележка
1	16	502	да
1	17	503	да
1	18	502	скъсване
1	17	499	да
1	19	475	да
1	20	473	да
1	21	470	скъсване
2	16	504	да
2	17	503	слабо скъсване
2	18	500	скъсване
2	20	474	да
2	19	473	да
2	18	470	да
2	21	469	слабо скъсване
3	17	503	скъсване
3	16	505	да
3	15	504	да
3	19	477	да
3	18	477	да
3	20	472	да
3	21	470	скъсване
4	17	504	да
4	18	505	скъсване
4	16	502	да
4	19	477	да
4	20	478	да
4	20	480	слабо скъсване
4	21	474	скъсване

За сплавите 1-4, които имат приблизително една и съща сума от Si и Mg, но различни съотношения Mg/Si, максималната скорост на екструдиране преди скъсване е приблизително същата при сравними температури на блумите.

Таблица 3 Изпитания за екструдиране на сплави 5-8.

Сплав №	Ram Скорост mm/s	Темпер. на блумите°С	Забележка
5	14	495	да
5	14.5	500	скъсване
5	15	500	скъсване
5	14	500	слабо скъсване
5	17	476	скъсване
5	16.5	475	да
5	16.8	476	слабо скъсване
5	17	475	скъсване
6	14	501	слабо скъсване
6	13.5	503	да
6	14	505	скъсване
6	14.5	500	скъсване
6	17	473	скъсване
6	16.8	473	скъсване
6	16.5	473	да
6	16.3	473	да
7	14	504	скъсване
7	13.5	506	слабо скъсване
7	13.5	500	да
7	13.8	503	слабо скъсване
7	17	472	слабо скъсване
7	16.8	476	скъсване
7	16.6	473	да
7	17	475	скъсване
8	13.5	505	да
8	13.8	505	скъсване
8	13.6	504	да
8	14	505	скъсване
8	17	473	слабо скъсване
8	17.2	474	слабо скъсване
8	17.5	471	скъсване
8	16.8	473	да

За сплавите 5-8, които имат приблизително една и съща сума от Si и Mg, но различни съотношения Mg/Si,. максималната скорост на екструдиране преди скъсване е приблизително същата при сравними температури на блумите. Обаче в сравнение със сплави 1-4, които имат помалка сума Mg и Si в сравнение със сплави 5-8, максималната скорост на екструдиране по принцип е по-голяма за сплави 1-4.

Механичните свойства на различните сплави дисперионно втвърдявани при различни цикли на дисперсионно втвърдяване са дадени в таблици 4-11.

За обяснение на тези таблици се използва за справка фиг. 1, на която различните цикли на дисперсионно втвърдяване са показани графично и са обозначени е букви. На фиг. 1 общото време на дисперсионно втвърдяване е дадено по оста-х, а прилаганата температура - на оста-у.

Освен това отделните колони имат след5 ното значение:

Общо време - общото време на цикъла на дисперсионно втвърдяване.

Rm = крайна якост на опън;

R_[ifl, = якост на провлачване; АВ = удължаване на скъсване; Au = равномерно удължаване.

Всички тези данни са получени посредством стандартно изпитание на опън и числата са осреднени данни за два паралелни образци от екструдирания профил.

Сплав 1- 0.40 Mg 4- 0.34 Si

Таблица 4

Общо време- - ь	Rm	Rp02	AB	Au
А	3	143.6	74.0	16.8	8.1
А	4	160,6	122,3	12,9	6,9
А	5	170,0	137,2	12,6	5.6
А	6	178,1	144,5	12,3	5.6
А	7	180,3	150,3	12,3	5,2
В	3.5	166,8	125,6	12,9	6,6
В	4	173,9	135,7	11,9	6,1
В	4.5	181,1	146,7	12.0	5,4
В	5	188,3	160,8	12,2	5,1
В	6	196,0	170,3	11.9	4,7
С	4	156,9	113,8	12,6	7,5
С	5	171,9	134,7	13,2	6,9
С	6	189,4	154,9	12.0	6.2
С	7	195,0	168,6	11.9	5,8
С	8	199,2	172,4	12,3	5,4
D	7	185,1	140,8	12,9	6,4
D	8,5	196,5	159,0	13,0	6,2
D	10	201,8	171,6	13,3	6,0
D	11.5	206,4	177,5	12,9	6,1
D	13	211,7	184,0	12,5	5,4
Е	8	190,5	152,9	12,8	6,5
Е	10	200,3	168,3	12.1	6,0
Е	12	207,1	176,7	12,3	6.0
Е	14	211,2	185,3	12,4	5,9
Е	16	213,9	188,8	12,3	6.6

Таблица S

Сплав2-0.36 N	0 + 0.37 SI
Общо време- ь	Rm	Rp02	AB	Au
А	3	150.1	105.7	13.4	7.5
А	4	164,4	126,1	13,6	6,6
А	5	174,5	139,2	12,9	6,1
А	6	183,1	154,4	12,4	4,9
А	7	185,4	157,8	12,0	5,4
В	3.5	175,0	135,0	12,3	6,3
В	4	181,7	146,6	12,1	6,0
В	4.5	190,7	158,9	11,7	5,5
В	5	195,5	169,9	12,5	5,2
В	6	202,0	175,7	12,3	5,4
С	4	161,3	114,1	14,0	7»2
С	5	185,7	145,9	12,1	6,1
С	6	197,4	167,6	11,6	5,9
С	7	203,9	176,0	12,6	6,0
С	8	205,3	178,9	12,0	5,5
D	7	195,1	151,2	12,6	6,6
D	8,5	208,9	180,4	12,5	5,9
D	10	210,4	181,1	12,8	6,3
D	11,5	215,2	187,4	13,7	6,1
D	13	219,4	189,3	12,4	5,8
Е	8	195,6	158,0	12,9	6,7
Е	10	205,9	176,2	13,1	6,0
Е	12	214,8	185,3	12,1	5,8
Е	14	216,9	192,5	12,3	5,4
Е	16	221,5	196,9	12,1	5.4

Таблица 6

СплаеЗ-0.31 М	Л±О43^1
Общо време* h	Rm	Rpo2	AB	Au
А	3	154.3	111.0	15.0	8.2
А	4	172,6	138,0	13,0	6,5
А	5	180,6	148,9	13,0	5,7
А	6	189,7	160,0	12,2	5,5
А	7	192,5	164,7	12,6	5,3
В	3.5	187,4	148,9	12,3	6,3
В	4	193,0	160,3	11.5	5,9
В	4.5	197,7	168,3	11.6	5.1
В	5	203,2	177,1	12,4	5,5
В	6	205,1	180,6	11.7	5,4
С	4	170,1	127,4	14,3	7,5
С	5	193,3	158,2	13,4	6,2
С	6	207,3	179,2	12,6	6,4
С	7	212,2	185,3	12,9	5,7
С	8	212,0	188,7	12,3	5,6
D	7	205,6	157,5	13,2	6,7
D	8,5	218,7	190,4	12,7	6,0
D	10	219,6	191,1	12,9	6,7
D	11,5	222,5	197,5	13,1	5,9
D	13	226,0	195,7	12,2	6,1
Е	8	216,6	183,5	12,6	6,8
Е	10	217,2	190,4	12,6	6,9
Е	12	221,6	193,9	12,4	6,6
Е	14	225,7	200,6	12,4	6,0
Е	16	224,4	197,8	12,1	5.9

Таблица 7

Сплав4-0.25Ма + 0.48SI

Общо време h'	Rm	Rpo2	AB	Au
А	3	140.2	98.3	14.5	8.6
А	4	152,8	114,6	14,5	7,2
А	5	166,2	134,9	12,7	5,9
А	6	173,5	141,7	12,8	5,7
А	7	178,1	147,6	12,3	5,2
В	3.5	165,1	123,5	13,3	6,4
В	4	172,2	136,4	11,8	5,7
В	4.5	180,7	150.2	12,1	5,2
В	5	187,2	159,5	12,0	5,6
В	6	192,8	164,6	12,1	5,0
С	4	153,9	108,6	13,6	7,7
С	5	177,2	141,8	12,0	6,5
С	6	190,2	159,7	11,9	5,9
С	7	197,3	168,6	12,3	6,1
С	8	197,9	170,6	12,5	5,6
D	7	189,5	145,6	12,3	6,4
D	8,5	202,2	171,6	12,6	6,1
D	10	207,9	178,8	12,9	6,0
D	11,5	210,7	180,9	12,7	5,6
D	13	213,3	177,7	12,4	6,0
Е	8	195,1	161,5	12,8	5,9
Е	10	205,2	174,1	12,5	6,4
Е	12	208,3	177,3	12,8	5,6
Е	14	211,6	185,9	12,5	6,3
Е	16	217,6	190,0	12,4	6.2

Таблица 8

Сплав5 -O.SOMq + 0.37SI

Общо време - h	Rm	Rpo2	AB	Au
А	3	180.6	138.8	13.9	7.1
А	4	194,2	155,9	13,2	6,6
А	5	203,3	176,5	12,8	5,6
А	6	210,0	183,6	12,2	5,7
А	7	211,7	185,9	12,1	5,8
В	3.5	202,4	161,7	12,8	6,6
В	4	204,2	170,4	12,5	6,1
В	4.5	217,4	186.7	12,1	5,6
В	5	218,9	191,5	12,1	5,5
В	6	222,4	198,2	12,3	6,0
С	4	188,6	136,4	15,1	10,0
С	5	206,2	171,2	13,4	7,1
С	6	219,2	191,2	12,9	6,2
С	7	221,4	194,4	12,1	6,1
С	8	224,4	202,8	11,8	6,0
D	7	213,2	161,5	14,0	7,5
D	8,5	221,5	186,1	12,6	6,7
D	10	229,9	200,8	12,1	5,7
D	11,5	228,2	200,0	12,3	6,3
D	13	233,2	198,1	11.4	6,2
Е	8	221,3	187,7	13,5	7,4
Е	10	226,8	196,7	12,6	6,7
Е	12	227,8	195,9	12,8	6,6
Е	14	230,6	200,5	12,2	5,6
Е	16	235,7	207,9	11,7	6.4

Таблица 9

Сплавб -0.47	Ма + 0.41 SI
Общо време- h	Rm	Rpo2	AB	Au
А	3	189.1	144.5	13.7	7.5
А	4	205,6	170,5	13,2	6,6
А	5	212,0	182,4	13,0	5,8
А	6	216,0	187,0	12,3	5,6
А	7	216,4	188,8	11,9	5,5
В	3.5	208,2	172,3	12,8	6,7
В	4	213,0	175,5	12,1	6,3
В	4.5	219,6	190,5	12,0	6,0
В	5	225,5	199,4	11,9	5,6
В	6	225,8	202,2	11.9	5,8
С	4	195,3	148,7	14,1	8,1
с	5	214,1	178,6	13,8	6,8
с	6	227,3	198,7	13,2	6,3
с	7	229,4	203,7	12,3	6,6
с	8	228,2	200,7	12,1	6,1
D	7	222.9	185,0	12,6	7,8
D	8,5	230,7	194,0	13,0	6,8
D	10	236,6	205,7	13,0	6,6
D	11,5	236,7	208,0	12,4	6,6
D	13	239,6	207,1	11,5	5,7
Е	8	229,4	196,8	12,7	6,4
Е	10	233,5	199,5	13,0	7,1
Е	12	237,0	206,9	12,3	6,7
Е	14	236,0	206,5	12,0	6,2
Е	16	240,3	214,4	12,4	6.8

Таблица 10

Сплав7 -0.41 Μα + 0.47SI
Общо време-ь	Rm	Rpo2	AB	Au
А	3	195.9	155.9	13.5	6.6
А	4	208,9	170,0	13,3	6,4
А	5	216,2	188,6	12,5	6,2
А	6	220,4	195,1	12,5	5,5
А	7	222,0	196,1	11,5	5,4
В	3.5	216,0	179,5	12,2	6,4
В	4	219,1	184,4	12,2	6,1
В	4.5	228,0	200.0	11,9	5,8
В	5	230,2	205,9	11,4	6,1
В	6	231,1	211,1	11.8	5,5
С	4	205,5	157,7	15,0	7,8
С	5	225,2	190,8	13,1	6,8
С	6	230,4	203,3	12,0	6,5
С	7	234,5	208,9	12,1	6,2
С	8	235,4	213,4	11,8	5,9
D	7	231,1	190,6	13,6	7,6
D	8,5	240,3	208,7	11,4	6,3
D	10	241,6	212,0	12,5	7,3
D	11,5	244,3	218,2	11,9	6,3
D	13	246,3	204,2	11,3	6,3
Е	8	233,5	197,2	12,9	7,6
Е	10	241,1	205,8	12,8	7,2
Е	12	244,6	214,7	11,9	6,5
Е	14	246,7	220,2	11,8	6,3
Е	16	247,5	221,6	11,2	5.8

Таблица 11

Сплав 8- 0,36 Μα + 0.51 SI
Общо врем©- h	1 1 1 )	Rm	1 1 1	Rpo2	1 1 1	AB	1 1 1	Au
A	3	1 1 1 |	200.1	1 1 I	161.8	1 1 1	13.0	1	7.0
A	4	t 1 1	212,5	t 1 1	178,5	t 1 1 1	12,6	T 1 1 1	6,2
A	5	1 1 1	221,9	1 1 1 1	195,6	T I 1	12,6	1 1 1	5,7
A	6	1 1 1 1	222,5	1 1 1 1	195,7	1 1 I	12,0	T 1 t 1	6,0
A	7	t 1 1 1	224,6	ί 1 1	196,0	r 1 1 1	12.4	T 1 1 1	5,9
B	3.5	T 1 1 1	222,2	1 1 1	186,9	1 1	12,6	1 1 1	6,6
B	4	1 1 1	224,5	1 1 1	188,8	1 1 1	12,1	1 1	6,1
B	4.5	1 1 1	230,9	1 1 1	203,4	1 1 1	12,2	! 1 1	6,6
B	5	1 1	231,1	1 1 1 i	211,7	1 1 1	its	1 1 1 I	6,6
B	6	T 1 1 1	232,3	T 1	208,8	T 1 1 1	11.4	r 1 ί	5,6
C	4	1 1 1 1	215,3	1 1 1 I	168,5	1 1 1 1	14,5	1 1 1	8,3
C	5	1 !	228,9	1 I 1	194,9	4 1	13,6	T 1 1 1	7,5
C	6	1 1 1 1	234,1	T 1 1 1	206,4	r 1 1 1	12,6	T 1 1 1	7,1
C	7	1 I 1	239,4	1 1 1	213,3	1 1 1	11.9	1 1 1	6.4
C	8	1 I 1	239,1	1 1 1	212,5	1 1	11.9	1 1 1	5.9
D	7	1 1 4	236.7	1 1 1 (	195,9		13,1	1 1 1	7.9
D	8.5	1 1 I	244,4	( 1 I	209,6	1 ί	12,2	1	7,0
D	10	T 1 1 1	247,1	t 1 1	220,4	T 1	11.8	t	6.7
D	11,5	T 1 1 1	246,8	T I 1	217,8	1	12.1		7,2
D	13	T 1 1 1	249,4	1 1 1	223,7	T	11.4	T 1	6,6
E	8	1 I 1	243,0	1 1 1	207,7	r 1 1	12,8	r	7,6
E	10	1 1 1	244,8	1 1 1	215,3	T	12,4	1	7,4
E	12	1 1 1	247,6	< 1	219,6		12,0	1	6.9

Въз основа на тези резултати може да се направят следните констатации.

Окончателната якост на опън (UTS) на сплав № 1 е малко над 180 МРа след дисперсионно втвърдяване при А-цикъл и 6 h общо време. При цикли с двускоростно дисперсионно втвърдяване UTS-стойностите са по-високи, но все още не повече от 190 МРа след 5 h В-цикъл и 195 МРа след 7 h С-цикъл. С D-цикъл UTS стойностите достигат 210 МРа след 10 h, но не по-рано от 13 h общо време на дисперсионно втвърдяване.

Крайната якост на опън (UTS) на сплав 2 е малко над 180 МРа след А-цикъл и общо време 6 h. UTS-стойностите са 195 МРа след 5 h Вцикъл и 205 МРа след 7 h С-цикъл. С D-цикъл UTS стойностите достигат приблизително 210 МРа след 9 h и 215 МРа след 12 h.

Сплав № 3, която е по-близо до линията Mg₅Si₆ откъм богатата на Mg страна, показва найвисоки механични свойства от сплавите 1-4. След А-цикъл UTS е 190 МРа след 6 h общо време. При 5 h В-цикьл UTS е близко до 205 МРа и малко над 210 МРа след 7 h С-цикъл. При Dцикъл на дисперсионно втвърдяване UTS е близо до 220 МРа.

Сплав № 4 показва по-ниски механични свойства в сравнение със сплави 2 и 3. След Ацикъл с 6 h общо време UTS е не повече от 175 МРа. При D-цикъл на дисперсионно втвърдяване в продължение на 10 h UTS е близо до 210 МРа.

Резултатите показват ясно, че оптималният състав за получаване на най-добри механични свойства с най-малка сума на Mg и Si е близо до линията Mg₅Si₆ откъм богатата на Mg страна.

Друг важен аспект във връзка със съотношението Mg/Si е, че изглежда, че ниското съотношение води до по-кратки времена на дисперсионно втвърдяване за получаване на максимална якост.

Сплави 5-8 имат постоянна сума Mg и Si, която е по-висока отколкото на сплави 1-4. По отношение на линията Mg₅Si₆, сплавите 5-8 са разположени откъм богатата на Mg страна на Mg₅Si₆.

Сплав № 5, която е най-отдалечена от ли нията Mg₅Si₆ показва най-ниски механични свойства от четирите отделни сплави 5-8. При С-цикъл сплав № 5 има UTS-стойност приблизително 210 МРа след 6 h общо време. Сплав № 8 има UTS -стойност 220 МРа след същия цикъл. При цикъл-С и 7 h общо време UTS-стойностите за сплави № 5 и № 8 са съответно 220 МРа и 240 МРа. При D-цикъл при 9 h UTS-стойностите са приблизително 225 и 245 МРа.

Отново това показва, че най-високи механични свойства се получават при сплави близки до линията Mg₅Si₆. По отношение на сплави 1-4 предимствата на циклите с двускоростно дисперсионно втвърдяване изглежда са по-големи за сплави, които са най-близко до линията Mg₅Si₆.

Времената на дисперсионно втвърдяване за максимална якост изглежда, че са по-кратки за сплави 5-8, отколкото за сплави 1-4. Това е очаквано, тъй като времената на дисперсионно втвърдяване намаляват с увеличаване съдържанието на легиращи съставки. Също така за сплави 5-8 времената на дисперсионно втвърдяване изглежда са в известна степен по-кратки за сплав 8, отколкото за сплав 5.

Стойностите на общото удължаване изглежда, че почти не зависят от цикъла на дисперсионно втвърдяване. Пиковата якост на стойностите на общо удължаване, АВ, са около 12% дори ако стойностите на якост са по-високи за циклите на двускоростното дисперсионно втвърдяване.

Пример 2.

Пример 2 показва крайната якост на опън на профилите от пряко или свръхнагретите блуми на сплав 6061. Пряко нагретите блуми се нагряват до температура, показана в таблицата и се екструдират при скорости на екструдиране под максималната скорост преди разрушаване на повърхността на профила. Свръхнагретите блуми се нагряват предварително в пещ с газова горелка до температура над температурата на стапяне на сплавта и след това се охлаждат до нормалната температура на екструдиране, показана на таблица 12. След екструдиране профилите се охлаждат с вода и дисперсионно се втвърдяват по стандартен цикъл на дисперсионно втвърдяване до пикова якост.

Таблица 12 Крайна якост на опън (UTS) на различни позиции на профили от пряко нагрети и ствръхнагряти блуми от сплав АА6061.

Предварит. нагряване	Темпер. На блуми °C	UTS (челно) МРа	UTS (среда) МРа	UTS (накрая) МРа
Пряко нагр.	470	287,7	292,6	293,3
Пряко нагр.	472	295,3	293,9	296,0
Пряко нагр.	471	300,8	309,1	301,5
Пряко нагр.	470	310,5	318,1	315,3
Пряко нагр.	482	324,3	312,6	313,3
Пряко нагр.	476	327,1	334,0	331,9
Пряко нагр.	476	325,7	325,0	319,5
Пряко нагр.	475	320,2	319,0	318,8
Пряко нагр.	476	316,0	306,4	316,0
Пряко нагр.	485	329,1	329,8	317,4
Пряко нагр.	501	334,7	324,3	331,2
Пряко нагр.	499	332,6	327,8	322,9
Пряко нагр.	500	327,8	329,8	318,8
Пряко нагр.	505	322,9	322,2	318,1
Пряко нагр.	502	325,7	329,1	334,7
Пряко нагр.	506	336,0	323,6	311,2
Пряко нагр.	500	329,1	293,9	345,0
Пряко нагр.	502	331,2	332,6	335,3
Пряко нагр.	496	318,8	347,8	294,6
една склонен нагряти	UTS и станд. ие за пряко блуми	320,8/13,1	319,6/14,5	317,6/13,9

Свръхнагр.	506	333.3	325,7	331,3
Свръхнагр.	495	334,0	331,9	335,3
Свръхнагр.	493	343.6	345,0	333,3
Свръхнагр.	495	343.6	338,8	333,3
Свръхнагр.	490	339,5	332,6	327,1
Свръхнагр.	499	346,4	332,6	331,2
Свръхнагр.	496	332,6	335,3	331,9
Свръхнагр.	495	330,5	331,2	322,9
Свръхнагр.	493	332,6	334,7	333,3
Свръхнагр.	494	331,2	334,0	328,4
Свръхнагр.	494	329,1	338,8	337,4
Свръхнагр.	459	345,7	337,4	344,3
Свръхнагр.	467	340,2	338,1	330,5
Свръхнагр.	462	344,3	342,9	331,9
Свръхнагр.	459	334,0	329,8	326,4
Свръхнагр.	461	331,9	326,4	324,3
Срещна UTS и станд. отклонение за свръх натрити блуми	337/5,9	334,7/5,2	331,4/5,0

Като се използва методът на свръхнагряване механичните свойства по принцип ще бъдат по-високи и също по-постоянни, отколкото без свръхнагряване. Също така със свръхнагряване механичните свойства са практически независими от температурата на блумите преди екструдиране. Това прави метода на екструдиране сигурен по отношение получаването на високи и постоянни механични свойства, като прави възможно прилагането на по-ниско сплавени състави на сплави с по-ниски безопасни долни граници по отношение на изискванията за механични свойства.

Claims (11)

1. Патентни претенции

   1. Метод за обработване на алуминиева сплав, състояща се от 0.5-2.5% тегл. легираща смес от магнезий и силиций в моларно съотно- шение Mg/Si между 0.70 и 1.25, допълнително количество Si, равно на 1/3 от количеството на Fe, Μη и Сг в сплавта, изразени в тегл. %, други легиращи елементи и неизбежни онечиствания, и остатъкът е алуминий, която сплав след охлаждане се подлага на хомогенизиране, предварително нагряване преди екструдиране и дисперсионно втвърдяване, което дисперсионно втвърдяване се провежда след екструдиране като операция на двуетапно дисперсионно втвърдяване до температура на крайно задържане между 160°С и 220°С, характеризиращ се с това, че дисперсионното втвърдяване се състои от първи етап, при който екструдирането се провежда при нагряване със скорост на нагряване 100°C/h до температура между 100 и 170°С и втори етап, при който екструдирането се провежда при нагряване със скорост на нагряване между 5 и

   50°C/h до температурата на крайното задържане и общият цикъл на дисперсионно втвърдяване се извършва за време между 3 и 24 h.
2. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че моларното съотношение Mg/So е най-малко 0.70.
3. 3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че моларното съотношение Mg/Si е най-малко 1.25.
4. 4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че крайната температура на дисперсионно втвърдяване е най-малко 165°С.
5. 5. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че крайната температура на дисперсионно втвърдяване е най-много 205°С.
6. 6. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че във втория етап на нагряване скоростта на нагряването е най-малко 7°C/h.
7. 7. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това,че във втория етап на нагря ване скоростта на нагряването е най-много 30°C/h.
8. 8. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че в края на първия етап на нагряване температурата е между 130 и 160°С.
9. 9. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че общото време на дисперсионно втвърдяване е най-малко 5 h.
10. 10. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че общото време на дисперсионно втвърдяване е най-много 12 h.
11. 11. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че при предварителното нагряване преди екструдиране сплавта се нагрява до температура между 510 и 550°С, след което сплавта се охлажда до нормалните температури на екструдиране.