CZ306719B6 - Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků - Google Patents

Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků Download PDF

Info

Publication number
CZ306719B6
CZ306719B6 CZ2015-749A CZ2015749A CZ306719B6 CZ 306719 B6 CZ306719 B6 CZ 306719B6 CZ 2015749 A CZ2015749 A CZ 2015749A CZ 306719 B6 CZ306719 B6 CZ 306719B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
alloy
max
calcium
weight
values
Prior art date
Application number
CZ2015-749A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2015749A3 (cs
Inventor
Štefan Michna
Elena Střihavková
Original Assignee
Univerzita J. E. Purkyně V Ústí Nad Labem
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univerzita J. E. Purkyně V Ústí Nad Labem filed Critical Univerzita J. E. Purkyně V Ústí Nad Labem
Priority to CZ2015-749A priority Critical patent/CZ2015749A3/cs
Publication of CZ306719B6 publication Critical patent/CZ306719B6/cs
Publication of CZ2015749A3 publication Critical patent/CZ2015749A3/cs

Links

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

Vynález se týká hliníkové slitiny, zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků, která obsahuje 6,5 až 7,5 % hmotn. Si, max. 0,3 % hmotn. Fe, max. 0,05 % hmotn. Cu, max. 0,05 % hmotn. Mn, 0,2 až 0,3 % hmotn. Mg, max. 0,01 % hmotn. Cr, max. 0,01 % hmotn. Ni, max. 0,12 % hmotn. Ti, max. 0,01 % hmotn. B, max. 0,1 % hmotn. Be, 0,3 až 0,5 % hmotn. Ca, max. 0,01 % hmotn. Cd, max. 0,02 % hmotn. Ga, max. 0,01 % hmotn. Li, max. 0,01 % hmotn. Na a max. 0,01 % hmotn. V a zbytek Al.

Description

Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků
Oblast techniky
Vynález se týká hliníkové slitiny, zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků.
Dosavadní stav techniky
V roce 1937 vyvinula firma Alcona ternámí slitinu, která se považuje za klasického představitele slitin Al-Si. Slitina byla určena pro odlévání tenkostěnných, tvarově složitých, středně namáhaných odlitků. Později byly vyvinuty a patentovány v mnohých státech jiné slitiny na bázi Al-SiMg s vyššími mechanickými vlastnostmi.
V současné době se pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků, součástek pro automobilový a letecký průmysl, používají hliníkové slitiny typu Al-Si - Mg. Slitina Al-Si - Mg patří mezi vytvrditelné siluminy, kde je vytvrditelnost zabezpečená vylučováním fáze Mg2Si a je odvozena od binárního diagramu Al-Si. Slitina dosahuje v modifikovaném a vytvrzeném stavu pevnost v tahu kolem 200 MPa. Pevnostní vlastnosti siluminů Al-Si - Mg je možné pozitivně ovlivnit očkováním, kterým se dosáhne zjemnění zrna, kdy se dostaneme na hodnotu přibližující se 300 MPa. Slitina se vyznačuje velmi dobrou odolností vůči korozi a dobrými slévárenskými vlastnostmi. Slitina je především určena pro vysokotlakové lití, vykazuje však dobré vlastnosti i při lití do pískových forem, gravitačním litím a nízkotlakém lití. Co se týče tvorby staženin při lití do pískových forem, tvoří 1,1 až 1,2 %, při gravitačním lití je to 0,8 až 1,1 % a při vysokotlakém lití je to 0,5 až 0,7 %.
Jednou z nejefektivnějších možností výrazného zvýšení mechanických vlastností je očkování a modifikování slitin. Z experimentů vykonaných v oblasti očkování hliníkových slitin vyplývá, že přechodové kovy mají schopnost zjemňovat zrna těchto slitin. Mezi silná očkovadla patří titan, bor a zirkonium. Niob, chrom, molybden, nikl a cín vykazují slabší očkovací účinek. Rovněž modifikování siluminů bylo věnováno mnoho výzkumných prací, dodnes však není jednotný názor na mechanizmus modifikace. Objev modifikace slitin Al-Si byl postaven na přísadách sodíku. Později se prokázal podobný účinek lithia, draslíku, vápníku, stroncia, barya, boru, berylia a antimonu. V současnosti se nejvíce k modifikaci AI - Si slitin používá stroncium.
Vápník je pátým nej rozšířenějším prvkem zemské kůry a po AI a Fe třetím nej rozšířenějším kovem. Vápník, jako i stroncium a baryum se vyrábějí v mnohem menším množství než například hořčík. Vyrábí se elektrolýzou roztaveného CaCl2, při styku se vzduchem na svém povrchu vytváří ochrannou oxidnitridovou vrstvičku. Kovový vápník slouží hlavně jako legovací látka pro zesílení hliníkových nosníků, k regulaci obsahu grafitického C v litině a k odstranění Bi z Pb.
V současnosti norma ČSN EN 573 -3 a také norma ČSN EN 1706 neobsahuje v řadě 4xxxx žádnou obdobnou slitinu s Ca.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny hliníkovou slitinou zejména pro výrobu pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že obsahuje 6,5 až 7,5 % hmotn. Si, max. 0,3 % hmotn. Fe, max. 0,05 % hmotn. Cu, max. 0,05 % hmotn. Mn, 0,2 až 0,3 % hmotn. Mg, max. 0,01 % hmotn. Cr, max. 0,01 % hmotn. Ni, max. 0,12 % hmotn. Ti, max. 0,01 % hmotn. B, max. 0,1 % hmotn. Be, 0,3 až 0,5 % hmotn. Ca, max. 0,01 % hmotn. Cd, max. 0,02 % hmotn. Ga, max. 0,01 % hmotn. Li, max. 0,01 % hmotn. Na, max. 0,01 % hmotn. V a zbytek AI.
- 1 CZ 306719 B6
Vynález se týká nově vyvinuté slitiny typu Al - Si -Mg -Ca s obsahem dalších příměsových prvků, pro výrobu odlitků technologií vysokotlakového a nízkotlakového lití s požadavkem na výborné slévárenské vlastnosti, jako je zabíhavost, vlastností týkajících se zlepšení obrobitelnosti, jako snížení opotřebení vyměnitelných břitových destiček, tvar a velikost třísky. Dále s požadavkem na chemické vlastnosti, především zachování korozní odolnosti oproti stejné slitině bez Ca a zlepšení mechanické vlastnosti, jako mez kluzu a tažnost. Vynález byl vyvinut s cílem aplikace nové slitiny pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků z důvodu širokého a aktuálního uplatnění v odvětví průmyslu, jako je letecký a automobilový.
Pro experimentální účely byla vybrána slitina AISi7Mg0,3, a to především z důvodu svých dobrých slévárenských vlastnosti, mechanických vlastností, jako je vysoká pevnost, odolnost vůči korozi, a z důvodu širokého a aktuálního uplatnění v odvětví průmyslu, jako je letecký a automobilový - odlitky kol osobních automobilů, motorové díly. Slitina byla také vybrána z důvodu zvýšení mechanických vlastností, které je nejefektivnější v případě modifikování slitiny. U hliníkových slitin se pro zlepšení mechanických a technologických vlastností v značné míře a s různými obměnami používá proces očkování a modifikace. Hlavním cílem těchto metod je zvýšení počtu krystalizačních zárodků a tím způsobem působit na zjemnění struktury, nebo ovlivnit mechanizmus tuhnutí eutektika - způsob vyloučení Si, které pozitivně ovlivňují vlastnosti a přinášejí možnosti zlepšení mechanických vlastností.
Tento vynález představuje nově vyvinutou hliníkovou slitinu typu Al - Si - Mg - Ca, určenou pro technologii vysokotlakového lití, která vznikla na základě testování různého množství vápníku přidávaného do výchozí slitiny AISi7Mg0,3. Díky navrženému chemickému složení zajišťuje výrazné zlepšení slévárenských vlastností, a to především zabíhavosti, dále také korozní odolnosti a obrobitelnosti. I po úpravě chemického složení zajišťuje relativní stálost mechanických vlastností.
Podstatou vynálezu je návrh chemického složení nově vyvinuté slitiny typu Al - Si - Mg - Ca, které díky optimálnímu obsahu vhodných legujících prvků společně s navrženým obsahem vápníku zaručuje výrazné zlepšení slévárenských vlastností, a to prioritně zabíhavosti, korozní odolnosti a obrobitelnosti, bez dalšího výrazně negativního vlivu na mechanické vlastnosti bez tepelného zpracování a po tepelném zpracování.
Na základě znalostí vlivu jednotlivých legujících prvků na mechanické vlastnosti Al-Si slitin byla vynalezená slitina nalegována prvky:
Křemík - hlavní legující prvek, výrazně ovlivňuje slévárenské vlastnosti - zabíhavost, společně s přídavkem Mg vytváří intermetalickou fází Mg2Si umožňující vytvrzování slitiny.
Hořčík - zvyšuje pevnostní charakteristiky vytvrzováním, protože vytváří intermetalickou sloučeninu Mg2Si, přidává se v množství od 2 hmotn. % kdy zlepšuje vlastnosti slitin. Negativně působí na zabíhavost, na odolnost vůči korozi nemá vliv a příznivě ovlivňuje třískové obrábění.
Vápník - přidáním Ca klesá povrchové napětí o cca 50 % a tím dochází ke zlepšení zabíhavosti. Zvyšuje odolnost vůči korozi. Zvyšuje rozpustnost vodíku v tavenině a tím je vápník odpovědný za přítomnost pórů v odlitcích.
Nová slitina AlSi7MgO,3CaO,5 s uvedeným chemickým složením má výborné slévárenské vlastnostmi - zvýšení zabíhavosti o cca 20 % a je vhodná pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků. Dále má zvýšenou mez pevnosti a tažnosti v porovnání s obdobnou slitinou bez vápníku a umožňuje snížit opotřebení nástrojů k obrábění.
-2 CZ 306719 B6
Objasnění výkresů
Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsána na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je mikrostruktura slitiny AlSi7MgO,3CaO,5 s vyznačenými místy pro bodovou EDS analýzu. Na obr. 2 je porovnání opotřebení nástroje u slitiny AlSi7MgO,3 a slitiny s obsahemAlSi7MgO,3Ca 0,5. Na obr. 3 je srovnání průměrných hodnot meze kluzu v tahu pro vzorky bez TZ a vzorky s TZ ze slitiny AlSi7MgO,3 s různým obsahem vápníku. Na obr. 4 je srovnání průměrných hodnot meze pevnosti v tahu pro vzorky bez TZ a vzorky s TZ ze slitiny AlSi7MgO,3 s různým obsahem vápníku. Na obr. 5 je srovnání průměrných hodnot tažnosti pro vzorky bez TZ a vzorky s TZ ze slitiny AISi7Mg0,3 s různým obsahem vápníku.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příkladná hliníková slitina pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků obsahuje 6,5 až 7,5 % hmotn. Si, max. 0,3 % hmotn. Fe, max. 0,05 % hmotn. Cu, max. 0,05 % hmotn. Mn, 0,2 až 0,3 % hmotn. Mg, max. 0,01 % hmotn. Cr, max. 0,01 % hmotn. Ni, max. 0,12 % hmotn. Ti, max. 0,01 % hmotn. B, max. 0,1 % hmotn. Be, 0,3 až 0,5 % hmotn. Ca, max. 0,01 % hmotn. Cd, max. 0,02 % hmotn. Ga, max. 0,01 % hmotn. Li, max. 0,01 % hmotn. Na, max. 0,01 % hmotn. V a zbytek Al.
Z binárního diagramu Al-Ca je čitelná rozpustnost vápníku v hliníku do určité míry. Percentuální množství rozpustnosti při různých teplotách jsou uvedeny v tab. 1. Struktura obsahuje hrubé desky fáze CaAI4 s tetragonální prostorově centrovanou mřížkou, s parametrem mřížky a = 4.35 A, c = 11,07 A. Eutektikum je na 8,1 % vápníku a teplota tání má 616 °C (1141 F), CaAI4 se tvoří do 15 % vápníku, pak dochází ke vzniku peritektické proměny při teplotě 700 °C (1292 F), mezi CaAl2 a taveninou. CaAl2 má krychlovou plošně centrovanou mřížku s parametrem a = 8,02 a 24 atomů na jednotku buňky. Z hlediska binárního diagramu Al-Ca se jedná o nadeutektickou slitinu. Předpokládá se, že takováto slitina bude obsahovat eutektikum (a + AlCa4) a hrubé desky fáze CaAl4.
V tab. 2 jsou uvedeny fyzikální vlastnosti prvků slitiny AlSi7MgO,3 a vápníku, který je použit jako modifikátor slitiny. Názory na modifikování Al-Si vápníkem se v podstatě rozcházejí. Část autorů považuje vápník za modifikátor, druhá část právě proto, že má vápník určitý modifikační účinek, ho považuje za prvek škodlivý, protože struktura modifikována vápníkem je horší kvality, jako v případě modifikování sodíkem. Účinnost modifikačního efektu je delší. Při pomalém tuhnutí se tvoří lamelámí struktura eutektika s průvodními typickými staženinami, které se nedají eliminovat ani použitím nálitků. Přítomnost vápníku jako nečistoty (cca od 0,01 hmotn. %) v slitinách Al-Si se projevuje zvýšenou oxidací co má za následek porezitu a mikrokavity.
Tab. 1 Rozpustnost vápníku v hliníku při různých teplotách
616 °C 1141 °F 2,80 % Ca
400 °C 752 °F 2,20 % Ca
300 °C 572 °F 1,70% Ca
Tab. 2 Fyzikální vlastnosti prvků
V lastnost | Al Si Mg Ca
Teplota tání |°C] ' 660,37 1420 649 839
Teplota varu [°C] 2467 3280 1105 1494
-3 CZ 306719 B6
Hustota (20 °C) [g.cm'1] 2,699 2,336 1,738 1,55
Tvrdost (podle Mohsc)____ ΛΗ,/kJmol’1 2,75 - - -
10,50 50,6 ± 1,7 8,9 8,6
AU .. LhnoT1 290,8 383 ± 10 127,4 155
1 leklricky odpor (20 O '^cm 2,655 - 4,46 3,5
Elektronegativiia % 1,5 - - -
Na základě provedených experimentů bylo navrženo optimální chemické složení nové slitiny podle tohoto vynálezu.
Makrostruktura odlitku slitiny AISi7MgO,3CaO,5 je odlišná od předchozích odlitků. Hustota porezity je u tohoto odlitku nižší, než v předchozích případech. Odlitek s obsahem vápníku 0,5 hmotn. % vykazuje při pozorování makrostruktury nižší stupeň porezity a minimální projev staženiny v horní části odlitku.
U strukturální analýzy nové slitiny je patrné shlukování se porézních míst a výskyt zhrubnutých částic eutektického křemíku na okraji dendritů. Ke shlukování porézních míst může docházet z důvodu zvyšování naplynění v důsledku přidávání vápníku. Při dvěstěnásobném zvětšení bylo viditelné, že zhrubnuté částice eutektického křemíku mají tvar dlouhých jemných jehlic a hrubých ostrohranných částic nepravidelného geometrického tvaru, které předpokládají přítomnost různých typů intermetalických fázi s vápníkem - CaSi2 a dalšího neznámého složení.
Při pohledu na mikrostrukturu je zřetelně rozpoznatelný vliv vápníku přidávaného do slitiny, dochází ke zhrubnutí jehlic a ostrohranných částic křemíku. Morfologii těchto částic je nejlépe poznat při pětisetnásobném zvětšení. Křemík je v podobě protáhlých jehlic, kde se šířka těchto jehlic pohybuje v rozmezí 1 až 2 pm a délka v rozmezí 40 až 100 pm, u ostrohranných částic je rozměr 5 až 10 pm.
Na obr. 1 je snímek mikrostruktury slitiny AISi7Mg0,3Ca0,5 s vyznačenými místy pro bodovou EDS analýzu. Na základě výsledků bodové EDS analýzy - tab. 3 a pomocí výpočtů stechiometrického poměru byly analyzovány jednotlivé morfologicky různorodé intermetalické fázi s vápníkem typu dlouhých jemných jehlic CaAl6SÍ4.
Tab. 3 Výsledky chemické analýzy jednotlivých spekter u slitiny AlSi7MgO,3CaO,5
Sp. jMg [AI [Si [Ca [Mn ~[Fc Total í 0.2 1.55. ~6 33.41 10.3b O.OI 0.01 100.00
2 0,20 48,75 33,85 8,32 U,7U 8,18 ΐυυ,υυ
3 0,22 97,48 1,79 0,40 0,02 0,09 100,00
4 0,21 82,50 17,23 0,03 0,00 0,02 100,00
5 0,47 97,98 1,51 0,01 0,03 0,00 100,00
6 0,24 97,87 1,91 -0,02 -0,03 0,02 100,00
7 o,05 11,69 88,30 -0,10 0,01 0,05 100,00
8 0,27 60,85 25,29 10,20 0,27 3,12 100,00
Max. 0,47 97,98 88,30 10,60 0,70 8,18
Min. 0,05 11,69 1,51 -0,10 -0,03 0,00
0 0,23 69,11 25,41 3,68 0,13 1,44
Sp. Mg Al Si Ca Mn Fe Total
1 0.2(1 '2.06 21. '1 2.00 0.00 0.0^ IOO.OII
2 0.16 51,80 47,93 0,06 0,02 0,04 100,00
3 0.25 92,37 6,33 0,00 0,02 0,04 100,00
4 0.19 68,65 31,17 -0,02 0,02 -0,01 100,00
5 0.18 63,93 35,89 0,02 -0,02 -0,01 100,00
6 0.23 81,76 17,98 0,01 0,02 0,01 100,00
7 0.22 76,80 22,97 0,10 0,01 -0,01 100,00
8 0.27 98,37 1.34 -0,01 0,02 0,01 100,00
Max. 0.28 98,38 47,93 2,09 0,02 0,05
Min. 0.16 51,80 1,34 -0,02 -0,04 -0,01
0 0.22 78,41 21,11 0,24 0,00 0,02
-4CZ 306719 B6
Při zkoušce korozní odolnosti u nové slitiny je velikost plošného korozního napadení nižší než v předešlých zkoumaných případech. Předpokládaným důvodem může být právě množství vápníku obsaženého ve slitině, pozorovaná makrostruktura vykazuje nižší stupeň porezity a nižší stupeň plošného napadení korozí.
Dochází tady ke shlukování porézních míst z důvodu zvyšování naplynění, k častějšímu výskytu zhrubnutých částic eutektického křemíku na okraji dendritů, které byly identifikovány jako nové intermetalické fáze typu CaA16Si4, které se projevují jako jemné jehlice nebo hrubé ostrohranné částice nepravidelného geometrického tvaru. U tohoto typu slitiny se objevuje důlková koroze ve snížené míře. Koroze napadá především místa, kde se nachází tuhý roztok a, jako i v předchozích případech. Velikost míst plošného korozního napadení, také klesá na přibližně 15 pm. Při stonásobném zvětšení je místo napadeno důlkovou korozí, i u tohoto typu korozního napadení je viditelná změna, a to v pozitivním smyslu, kde se projevuje úpadek plošného korozního napadení, koroze postupuje do hloubky maximálně několik desítek pm.
Při obrábění a zkoušce obrobitelnosti nové slitiny byly řezné podmínky stanoveny především vůči typu použitého stroje a nástroje. Použitým nástrojem byly VBD Pramet DCMT070202EUR. Na základě obráběného materiálu a použitého stroje a nástroje byly stanoveny následující podmínky. Hloubka záběru ap = 1 mm a posuv na otáčku f = 0,12 mm, tyto podmínky byly zvoleny proto, aby byla destička maximálně zatížená a opotřebení se projevilo, vzhledem k obráběnému materiálu. Režná rychlost byla přizpůsobená maximálním otáčkám n, použitého soustruhu Emcomat - 14 s. Z důvodu využití maximálních hodnot otáček stroje, byla řezná rychlost stroje upravena, a to na hodnotu vc = 226 m/min, při této rychlosti jsou otáčky stroje 3998,585 ot/min. K úpravě hodnot došlo z důvodu maximálního zatížení, aby došlo k projevení se opotřebení.
Naměřené hodnoty pro břitovou destičku po obrábění slitiny AlSi7Mg0,3Ca0,5 jsou v tab. 4.
Tab. 4 Hodnoty naměřené pro VBD po obrábění slitiny AlSi7MgO,3CaO,5
Slitina Opotřebení VBD |pm]
VB vn VBruh VB.
49 53,6 61 57.8 78 76,8
AISi7MgOJ s 0,5 hmotn. % Ca 58 58 69
52 56 83
54 56 76
55 58 78
Na obr. 2 je graf, který porovnává průměrné hodnoty opotřebení břitové destičky výchozí slitiny AlSi7Mg0,3 a vzorků nově vyvinuté slitiny AlSi7Mg,3Ca0,5. Hodnoty potvrzují předpoklad, a to je pozitivní vliv vápníku na opotřebení nástroje.
Měření třísky na slitině AlSi7MgO,3CaO,5 bylo provedeno odebráním 5 kusů třísky po obrobení všech odlitků, za účelem měření velikosti třísky a definování tvaru třísky. Tato tříska je podle třídníku třísek definována jako tříska vinutá krátká s převahou 3 až 5 závitů, a průměr naměřených hodnot je v tab. 5.
-5CZ 306719 B6
Tab. 5 Průměrná hodnota délky třísky pro slitinu AISi7MgO,3CaO,5
Slitina Počet měření Průměrná délka třísky |gmj
A» 03 hmate. % Ca .............. ................................. i 5 6357.696
Dále jsou uvedeny mechanické vlastnosti nové slitiny
V tab. 6 jsou všechny naměřené hodnoty vzorků slitiny AISi7MgO,3CaO,5 a v tab. 7 jsou průměrné hodnoty některých vybraných parametrů. Rp0,2 mez skluzu v tahu, Rm mez pevnosti v tahu a A tažnost. U vzorků po tepelném zpracování jsou pevnostní charakteristiky opět nižší. Vzorek číslo 2 bez tepelného zpracování vykazuje odlišné výsledky ve všech charakteristikách, k čemu mohlo dojít vlivem přítomnosti vad v odlitku. Pro výpočet průměrných hodnot jsou vypuštěny hodnoty, které byly ovlivněny vadami, aby nedošlo ke zkreslení výsledků statické zkoušky v tahu. V tomto případě se jedná o vzorek 2. U vzorků s obsahem vápníku 0,5 hmotn. % byly manuálně dopočítány všechny hodnoty meze kluzu.
Tab. 6 Naměřené hodnoty pro statickou zkoušku v tahu AISi7MgO,3CaO,5
Slitina AtSi7MgOJ * Ca
Označení RMMPal RmfMPa| A1%1
b« / TZ 1 173 175 4.1
2 90 91 y 7
3 128 129 3
4 H5 148 3,5
5 154 156 3,9
: as 6 160 103 4,2
7 92 94 3,8
8 105 106 4,6
9 94 95 3,7
10 100 101 3,8
Tab. 7 Průměrné hodnoty pro statickou zkoušku v tahu AlSi7Mg0,3Ca0,5
Měřené hodnoty RPm |MPaJ RmIMPaJ A I%| . .
0 |MPa| 0 |MPa| 01% 1
bezTZ 150 152 3.625
sTZ 98.2 I3xs '.91
Do výpočtů průměrných hodnot nebyly zahrnuty vzorky, u kterých se projevily vady v odlitku a mohly by mít za následek zkreslení výsledků statické zkoušky. Jedná se o vzorek číslo 10 u slitiny AlSi7MgO,3 s 0,1 hmotn. % Ca TZ, o vzorek 2 u slitiny AISi7MgO,3 s 0,5 hmotn. % Ca bez TZ a o vzorek 1 u slitiny AISi7MgO,3 s 1 hmotn. % Ca bez TZ.
Na obr. 3 je srovnání průměrných hodnot meze kluzu v tahu pro všechny typy vzorků. Z grafu plyne, že hodnoty meze kluzu jsou vyšší pro vzorky bez tepelného zpracování. Nejvyšších hod
-6CZ 306719 B6 not dosahuje výchozí slitina s obsahem vápníku 0 hmotn. %. Stejnou závislost mají i vzorky po tepelném zpracování, postupně v závislosti na obsahu vápníku hodnoty meze kluzu klesají.
Na obr. 4 je srovnání průměrných hodnot meze pevnosti v tahu pro všechny typy vzorků. Srovnání hodnot ukazuje, že mez pevnosti vzorků bez tepelného zpracování vykazuje nejvyšší hodnoty u výchozí slitiny. Postupným přidáváním vápníku do výchozí slitiny dochází k poklesu hodnot. K výrazným změnám směrem k nižším hodnotám dochází především u slitiny s obsahem vápníku 0,5 hmotn. % a 1 hmotn. %. U slitin po tepelném zpracování jsou hodnoty meze pevnosti nižší než v případě vzorků bez tepelného zpracování. Přidáním vápníku (0,1 až 0,5 hmotn. % Ca) do této tepelně upravené slitiny dochází k malému zvýšení meze pevnosti, dalším zvýšením obsahu vápníku na 1 hmotn. % se hodnota meze pevnosti opět snižuje. Modifikací slitiny AISi7MgO,3 vyšších hodnot meze pevnosti nedosáhneme, rovněž ani tepelným zpracováním slitin. Nejvyšší průměrná hodnota meze pevnosti byla dosažena u výchozí slitiny bez tepelného zpracování a to 279,6 MPa.
Další zkoumaná charakteristika je tažnost, graf průměrných hodnot je na Na obr. 5. Ke zvýšení tažnosti dochází po přidání 0,1 hmotn. % vápníku bez tepelného zpracování. Dalším přidáním vápníku tažnost prudce klesá. U vzorků po tepelném zpracování byly dosaženy nejlepší výsledky tažnosti u slitiny s 0,1 hmotn. % vápníku, jednalo se o celkově nejvyšší hodnotu tažnosti u všech vzorků jak tepelně zpracovaných, tak i vzorků bez tepelného zpracování. Vysokých hodnot tažnosti bylo také dosaženo po tepelném zpracování slitiny s obsahem vápníku 0,5 hmotn. %. Můžeme tedy konstatovat, že přidáním vápníku do slitiny AlSi7MgO,3 dosáhneme vyšších hodnot tažnosti a stejný vliv má i tepelné zpracování.
Nejvyšší průměrná dosažená hodnota tažnosti byla 7,425 % při obsahu vápníku 0,1 hmotn. % po tepelném zpracování. Částeční vliv na snížení meze pevnosti a hodnoty tažnosti má způsob lití, který byl zvolen - gravitační lití, co je důvodem pro vznik porezity a výskyt nežádoucích příměsí, vměstků a oxidických blan. Dalším důvodem jsou změny ve struktuře, kde dochází ke vzniku zhrubnutých částic eutektického křemíku a vznik nových intermetalických fází tvaru jehlic a desek.
Zabíhavost nové slitiny souvisí přímo se vznikem vady nezaběhnutí a částečně se zavaleninami. Zkouška zabíhavosti na Curryho spirále je představitelem zkoušky, kdy je zkušební odlitek ve vodorovné rovině. Zkouška byla provedena na zkrácené Curryho spirále. Směs pro výrobu formy byla tvořena křemenným ostřivem, bentonitovým pojivém, kamenouhelnou moučkou a 3,5 % vody. Tavení připravených odlitků probíhalo v grafitovém kelímku a v elektrické odporové peci PEK-1 při teplotě 750 °C. Po natavení byla tavenina pokaždé ošetřená rafinační solí a z povrchu taveniny byly staženy stery. Po změření teploty byla tavenina o teplotě 720 °C odlita s co nejkratší časovou prodlevou do dutiny slévárenské formy. Bylo dodržováno, aby čas lití nepřesáhl 5 s.
V Tab. 8 jsou naměřené hodnoty délky Curryho spirály pro jednotlivé slitiny. Z provedených experimentů zabíhavosti u hliníkové slitiny ze skupiny podeutektických siluminu AlSi7Mg0,3 je možné konstatovat, že přidáváním vápníku do zkoumané slitiny dochází k zlepšování zabíhavosti. Porovnáním odlitků bez přidání vápníku a odlitků s přidaným obsahem vápníku 0,5 a 1 % Ca byl prokázán jednotný stoupající trend vlivu vápníku na zabíhavost slitiny. Délka odlitků po přidání Ca 0,5 hmotn. % Ca je o 8 cm delší a po dalším přidání 1 hmotn. % Ca narůstá o dalších 5 cm v porovnání s hodnotou naměřenou pro výchozí slitinu, Proto je možné konstatovat, že přidávání vápníku má pozitivní vliv na zabíhavost u dané slitiny. U odlitku s obsahem vápníku 0,1 % došlo k chybě v procesu odlévání, jelikož je potřebné dodržet některé známé podmínky, které zabíhavost ovlivňují a patří mezi ně teplota formy, povrch odlitku, kterým slitina teplo ztrácí, interval tuhnutí, rychlost pohybu slitiny a schopnost formy odebírat teplo odlitku.
-7 CZ 306719 B6
Tab. 8 Hodnoty Curryho spirály pro jednotlivé typy slitiny AlSi7MgO,3Ca : Slitina i Délka Curryho spirály (cm|
1 | A = 0%Ca , AkSi7MgO3 C=<5%Q D = 1,0% Ca
: 80,1 70,0 88 93
Průmyslová využitelnost
Hliníková slitina podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění při výrobě tenkostěnných a tvarově složitých odlitků, zejména pro automobilový a letecký průmysl.

Claims (1)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Hliníková slitina, zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků, vyznačující se tím, že obsahuje 6,5 až 7,5 % hmotn. Si, max. 0,3 % hmotn. Fe, max. 0,05 % hmotn. Cu, max. 0,05 % hmotn. Mn, 0,2 až 0,3 % hmotn. Mg, max. 0,01 % hmotn. Cr, max. 0,01 % hmotn. Ni, max. 0,12 % hmotn. Ti, max. 0,01 % hmotn. B, max. 0,1 % hmotn. Be, 0,3 až 0,5 % hmotn. Ca, max. 0,01 % hmotn. Cd, max. 0,02 % hmotn. Ga, max. 0,01 % hmotn. Li, max. 0,01 % hmotn. Na, max. 0,01 % hmotn. V a zbytek Al.
CZ2015-749A 2015-10-25 2015-10-25 Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků CZ2015749A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-749A CZ2015749A3 (cs) 2015-10-25 2015-10-25 Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-749A CZ2015749A3 (cs) 2015-10-25 2015-10-25 Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ306719B6 true CZ306719B6 (cs) 2017-05-24
CZ2015749A3 CZ2015749A3 (cs) 2017-05-24

Family

ID=59021056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2015-749A CZ2015749A3 (cs) 2015-10-25 2015-10-25 Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2015749A3 (cs)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB769484A (en) * 1952-06-30 1957-03-06 Willi Neu Zinc-aluminium alloy bearings and other workpieces exposed in use to sliding surfacefriction
US3228095A (en) * 1960-04-13 1966-01-11 Rolls Royce Method of making turbine blades
JPH1017977A (ja) * 1996-06-28 1998-01-20 Sumitomo Metal Ind Ltd Mo−Si系合金およびその溶解方法
CZ2004831A3 (cs) * 2001-12-21 2004-11-10 Norsk Hydro Technology B.V. Slitina hliníku
EP2014780A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-14 Nissan Motor Co., Ltd. Casting aluminium alloy and internal combustion engine cylinder head
CN103146961A (zh) * 2013-03-08 2013-06-12 河南省银湖铝业有限责任公司巩义分公司 汽车轮毂用合金锭及其生产方法
DE102014209102A1 (de) * 2014-05-14 2015-11-19 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils, Motorbauteil und Verwendung einer Aluminiumlegierung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB769484A (en) * 1952-06-30 1957-03-06 Willi Neu Zinc-aluminium alloy bearings and other workpieces exposed in use to sliding surfacefriction
US3228095A (en) * 1960-04-13 1966-01-11 Rolls Royce Method of making turbine blades
JPH1017977A (ja) * 1996-06-28 1998-01-20 Sumitomo Metal Ind Ltd Mo−Si系合金およびその溶解方法
CZ2004831A3 (cs) * 2001-12-21 2004-11-10 Norsk Hydro Technology B.V. Slitina hliníku
EP2014780A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-14 Nissan Motor Co., Ltd. Casting aluminium alloy and internal combustion engine cylinder head
CN103146961A (zh) * 2013-03-08 2013-06-12 河南省银湖铝业有限责任公司巩义分公司 汽车轮毂用合金锭及其生产方法
DE102014209102A1 (de) * 2014-05-14 2015-11-19 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils, Motorbauteil und Verwendung einer Aluminiumlegierung

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2015749A3 (cs) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6231692B1 (en) Nickel base superalloy with improved machinability and method of making thereof
CN111032897A (zh) 形成铸造铝合金的方法
JP2881626B2 (ja) 単結晶ニッケル・ベース超合金
JP2007083307A (ja) アルミニウム合金鋳造方法
NO339946B1 (no) Al-Si-Mg-Zn-Cu-legering for avstøp for luftfart- og kjøretøyindustrien
JP5703881B2 (ja) 高強度マグネシウム合金およびその製造方法
JP2010528187A (ja) 熱間割れ感受性を減じるためのアルミニウム合金配合物
Gundlach et al. Influence of Mn and S on the properties of cast iron part III—testing and analysis
KR20140002063A (ko) 고온 특성이 우수한 알루미늄 합금
TWI557233B (zh) NiIr基底之耐熱合金及其製造方法
JP4845201B2 (ja) アルミニウムダイカスト合金およびこれを用いたコンプレッサ羽根車
Basavakumar et al. Impact toughness in Al–12Si and Al–12Si–3Cu cast alloys—Part 1: Effect of process variables and microstructure
JP6970438B2 (ja) Ni基超合金
KR100219929B1 (ko) 고온내식성 단결정 니켈계 초내열 합금
JP4088546B2 (ja) 高温特性に優れたアルミニウム合金鍛造材の製造方法
CZ306719B6 (cs) Hliníková slitina zejména pro výrobu tenkostěnných a tvarově složitých odlitků
Borko et al. The Impact of Sr content on Fe-intermetallic phases morphology changes in alloy AlSi10MgMn
Šćepanović et al. Mechanical properties and corrosion behaviour of Al-Si alloys for IC engine
Fred Major Aluminum and aluminum alloy castings
Vuksanovic et al. Effect of chemical composition and T6 heat treatment on the mechanical properties and fracture behaviour of Al-Si alloys for IC engine components
JP7081096B2 (ja) 析出硬化型Ni合金
RU2506337C1 (ru) Литейный магниевый сплав
Abdulsahib Effect of copper addition on the microstructure and mechanical properties of Al-Si alloy
Sobota et al. Microstructure and properties of tin bronzes produced by the SPD method
JP4812301B2 (ja) 合金の熱処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20231025