EA025066B1 - Method for casting aluminium alloys, aluminium alloy and method for producing intermediate articles therefrom - Google Patents
Method for casting aluminium alloys, aluminium alloy and method for producing intermediate articles therefrom Download PDFInfo
- Publication number
- EA025066B1 EA025066B1 EA201300721A EA201300721A EA025066B1 EA 025066 B1 EA025066 B1 EA 025066B1 EA 201300721 A EA201300721 A EA 201300721A EA 201300721 A EA201300721 A EA 201300721A EA 025066 B1 EA025066 B1 EA 025066B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum
- magnesium
- carried out
- casting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии сплавов, в частности к способам литья алюминиевых сплавов, алюминиевым сплавам и способам получения из них промежуточных изделий, может быть использовано в производстве литых и деформируемых полуфабрикатов (катаных, штампованных) из сплавов на основе алюминия, а также других сплавов, например медных, магниевых, цинковых и других.The invention relates to metallurgy of alloys, in particular to methods for casting aluminum alloys, aluminum alloys and methods for producing intermediate products from them, can be used in the production of cast and wrought semi-finished products (rolled, extruded) from alloys based on aluminum, as well as other alloys, for example copper, magnesium, zinc and others.
Наиболее эффективно изобретение может быть использовано в самолето- и автомобилестроении для изготовления деталей планера самолетов, кузова автомобиля, литых фасонных деталей различного назначения, при этом сплав, из которого они изготовлены, должен обладать как высокими прочностными, так и высокими пластическими и литейными свойствами, хорошей деформируемостью, штампуемостью, свариваемостью, высокой коррозионной стойкостью и иметь небольшой удельный вес. Наиболее полно этим условиям отвечают алюминиево-магниевые сплавы.The most effective invention can be used in aircraft and automotive industry for the manufacture of airframe parts of aircraft, car body, molded fittings for various purposes, and the alloy from which they are made must have both high strength and high plastic and casting properties, good deformability, stampability, weldability, high corrosion resistance and have a small specific weight. Aluminum-magnesium alloys most fully meet these conditions.
Наиболее близким по технической сущности является способ литья алюминиевых сплавов (патент КИ 2111826, МПК Β22Ό11/04, С22С21/06, С22Р1/04, опубл. 27.05.1998) включающий непрерывную подачу расплава алюминиевого сплава в кристаллизатор, отвод тепла из области жидкого металла, обработку жидкого металла в кристаллизаторе осуществляют пространственно неоднородным магнитным полем, кристаллизацию и образование отливки.The closest in technical essence is the method of casting aluminum alloys (patent KI 2111826, IPC Β22Ό11 / 04, C22C21 / 06, C22P1 / 04, publ. 27.05.1998), which includes a continuous supply of molten aluminum alloy to the mold, heat removal from the liquid metal region, the processing of the liquid metal in the mold is carried out by a spatially non-uniform magnetic field, crystallization and the formation of a casting.
Недостатком данного способа является недостаточная структурная и химическая однородность сплава и не обеспечивается равнозернистость структуры по сечению слитка. При этом при использовании указанного способа ширина жидкотвердой фазы сплава с широким интервалом остается достаточно большой и не может в достаточной степени снизить микро- и макроликвацию. Дендритные ячейки твердого раствора алюминия и междендритные включения недостаточно измельчаются, что снижает пластические свойства и технологичность сплава при деформации и передается на свойства готового изделия.The disadvantage of this method is the lack of structural and chemical homogeneity of the alloy and does not provide equal structure of the structure over the cross section of the ingot. In this case, when using this method, the width of the liquid-solid phase of the alloy with a wide interval remains sufficiently large and cannot sufficiently reduce the micro- and macrolinkage. Dendritic cells of the solid solution of aluminum and interdendritic inclusions are not crushed sufficiently, which reduces the plastic properties and manufacturability of the alloy during deformation and is transmitted to the properties of the finished product.
Известные в настоящее время высоколегированные алюминиево-магниевые сплавы (Рязанова Н.И., Конкевич В.Ю., Лебедева Т.И., Филатов Ю. Алюминиевый кузов - будущее автомобилестроения. Сб. Технология легких сплавов. М. ВИЛС. 1955, № 2, с. 55-66), используемые для изготовления деталей автомобильных кузовов, обладают недостаточно высокими механическими свойствами (предел прочности от 210 до 310 МПа, предел текучести от 100 до 160 МПа). Кроме того, указанные алюминиевомагниевые во время холодной деформации проявляют резко выраженный физический предел текучести, проявляющийся в виде следов линий Людерса, которые ухудшают внешний вид изделия.Currently known high-alloyed aluminum-magnesium alloys (Ryazanova N.I., Konkevich V.Yu., Lebedeva T.I., Filatov Y. Aluminum body - the future of the automotive industry. Collection. Technology of light alloys. M.VILS. No. 1955 2, pp. 55-66), used for the manufacture of automotive body parts, have insufficiently high mechanical properties (tensile strength from 210 to 310 MPa, yield strength from 100 to 160 MPa). In addition, these aluminum-magnesium during cold deformation exhibit a pronounced physical yield strength, manifested in the form of traces of Lüders lines, which impair the appearance of the product.
Известные высоколегированные алюминиево-магниевые литейные сплавы (Алиева С.Г., Альтман М. В., Амбарцумян С. М. и др. Справочник. Промышленные алюминиевые сплавы. М., Металлургия. 1984, с 394-415), обладающие высокими прочностными свойствами, имеют недостаточно высокие пластические свойства (низкую деформируемость на стадии изготовления листовых полуфабрикатов и ограниченную штампуемость при изготовлении изделий, вследствие чего их невозможно использовать для производства деталей штамповкой, особенно при применении глубокой вытяжки.Known high-alloyed aluminum-magnesium casting alloys (Alieva S.G., Altman M.V., Ambartsumyan S.M. and others. Reference book. Industrial aluminum alloys. M., Metallurgy. 1984, p. 394-415), possessing high strength properties are not high enough plastic properties (low deformability at the stage of manufacturing sheet semi-finished products and limited stampability in the manufacture of products, as a result of which they cannot be used for the production of parts by stamping, especially when using deep-drawing.
Требуется разработать сплав, обладающий высокими прочностными и пластическими свойствами, а также способов его приготовления, технологии получения литых заготовок с заданной микроструктурой и промежуточных изделий для производства деталей.It is required to develop an alloy with high strength and plastic properties, as well as methods of its preparation, technology for producing cast billets with a given microstructure and intermediate products for the production of parts.
Наиболее близким к предлагаемому сплаву является алюминиевый сплав (§И 439535 А, М. Кл. С22С 21/00, опубл. 15.08.74, содержащий, мас.%:Closest to the proposed alloy is an aluminum alloy (§I 439535 A, M. CL. C22C 21/00, publ. 15.08.74, containing, in wt.%:
магний 4,0-7,5; цирконий 0,5-3,5; марганец 0,2-1,0; кобальт 0,05-0,5; бор 0,05-0,3; титан 0,01-0,3; цинк 0,01-0,7; хром 0,01-0,3; бериллий 0,0001-0,005; алюминий - остальное.magnesium 4.0-7.5; zirconium 0.5-3.5; manganese 0.2-1.0; cobalt 0.05-0.5; boron 0.05-0.3; titanium 0.01-0.3; zinc 0.01-0.7; chromium 0.01-0.3; beryllium 0.0001-0.005; aluminum - the rest.
Сплав обладает достаточно высокими прочностными свойствами и хорошей свариваемостью.The alloy possesses rather high strength properties and good weldability.
Недостатком сплава является высокое содержание тугоплавких легирующих компонентов, таких как цирконий, марганец, титан, хром, как в отдельности каждый, так и в их сочетании (суммарное содержание) приводит к образованию в процессе кристаллизации сплава большого количества тугоплавких интерметаллических соединений, наличие которых приводит к огрублению его структуры, снижению пластических свойств и растрескиванию изделий в процессе деформации, что делает его непригодным для использования в изделиях, получаемых посредством штамповки с глубокой вытяжкой.The disadvantage of the alloy is a high content of refractory alloying components such as zirconium, manganese, titanium, chromium, both individually and in their combination (total content) leads to the formation of a large number of refractory intermetallic compounds in the process of alloy crystallization, the presence of which leads to coarsening of its structure, reduction of plastic properties and cracking of products in the process of deformation, which makes it unsuitable for use in products obtained by stamping with Lubok hood.
Известен способ получения изделий из алюминиево-магниевого сплава (ΙΡ, заявка 502844), заключающийся в том, что отливку из алюминиево-магниевого сплава гомогенизируют, а затем подвергают предварительной деформации, полученную после этой деформации заготовку прокатывают с промежуточным отжигом, после чего полученный полуфабрикат термообрабатывают и производят готовое изделие. При этом для достижения оптимальных свойств в качестве предварительной деформации сплав подвергают проковке, причем перед проковкой сплав выдерживают в течение 3-50 ч при 350-500°С (гомоге- 1 025066 низируют) для полного растворения атомов магния. В качестве деформации используют горячую прокатку при 350-500°С, а затем холодную прокатку с 30-50% обжатием. Полученный таким образом полуфабрикат подвергают окончательной стабилизации при 130°С в течение 4 ч для получения готового изделия. Этот способ эффективен для алюминиевого сплава с содержанием магния менее 8 мас.%, т.к. горячая прокатка алюминиевых сплавов, содержащих более 8 мас.% магния приводит к интенсивному распаду пересыщенного магнием твердого раствора α-алюминия.A method of producing products from an aluminum-magnesium alloy (ΙΡ, application 502844) is known. It consists in that the casting of an aluminum-magnesium alloy is homogenized and then subjected to pre-deformation, obtained after this deformation, the billet is rolled with intermediate annealing, after which the semi-finished product is thermoprocessed and produce the finished product. At the same time, in order to achieve optimal properties, the alloy is subjected to forging as a preliminary deformation, and the alloy is held for 3-50 hours at 350-500 ° C (homogenized 10 025066) before the forging to completely dissolve the magnesium atoms. Hot rolling at 350–500 ° C and then cold rolling with 30–50% compression is used as a deformation. The semi-finished product thus obtained is subjected to final stabilization at 130 ° C for 4 hours to obtain the finished product. This method is effective for an aluminum alloy with a magnesium content of less than 8 wt.%, Since hot rolling of aluminum alloys containing more than 8 wt.% magnesium leads to an intensive decomposition of the solid solution of α-aluminum supersaturated with magnesium.
Недостатком способа является высокотемпературный нагрев при предварительной деформации перед прокаткой ведет к интенсивному выделению в структуре сплава β-фазы Мд2А13 и коагуляции ее частиц преимущественно по границам зерен непрерывной цепочкой, что приводит к снижению пластических свойств (ввиду хрупкости этой фазы) и снижению коррозионной стойкости деформируемых полуфабрикатов и готовых изделий. Кроме того, получаемая в результате горячей прокатки рекристаллизованная структура листов при последующей их холодной деформации с глубокой вытяжкой приводит к появлению линий Людерса.The disadvantage of the method is high-temperature heating with pre-deformation before rolling leads to intensive release of β-phase in the alloy structure of MD 2 A1 3 and coagulation of its particles mainly along the grain boundaries with a continuous chain, which leads to a decrease in plastic properties (due to the brittleness of this phase) and a decrease in corrosion resistance of deformable semi-finished products and finished products. In addition, the resulting hot rolling recrystallized structure of the sheets during their subsequent cold deformation with deep drawing leads to the appearance of Lüders lines.
В основу настоящего изобретения поставлена задача повысить плотность и чистоту металла, улучшить пластические свойства и деформируемость изделий из алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния при сохранении их высоких прочностных свойств, за счет уменьшения внутридендритной и междендритной ликвации, измельчения дендритной ячейки зерен твердого раствора α-алюминия, измельчения и уменьшения количества интерметаллических включений.The basis of the present invention is to increase the density and purity of the metal, improve the plastic properties and deformability of aluminum alloy products with high magnesium content while maintaining their high strength properties, by reducing intradendritic and interdendritic segregation, grinding the dendritic cell of α-aluminum solid solution grains, grinding and reducing the number of intermetallic inclusions.
Задача решается за счет того, что способ литья алюминиевых сплавов, включающий его приготовление в дуговой плавильной установке постоянного тока, непрерывную подачу расплава алюминиевого сплава в формирующее устройство, отвод тепла из области кристаллизующейся литой заготовки, обработку расплавляемого и кристаллизующегося металла под внешним воздействием, согласно изобретению, обработку расплавляемого и кристаллизующегося металла осуществляют акустическим воздействием.The problem is solved due to the fact that the method of casting aluminum alloys, including its preparation in a DC arc melting plant, continuous supply of molten aluminum alloy to a forming device, heat removal from the region of crystallized casting, the processing of molten and crystallizing metal under external influence, according to the invention , the processing of the melted and crystallizing metal is carried out by acoustic action.
Кроме того, расплавление металла осуществляют при акустическом воздействии радиочастотного диапазона от 10 до 2000 кГц.In addition, the melting of the metal is carried out with acoustic exposure to the radio frequency range from 10 to 2000 kHz.
Формирование литой заготовки осуществляют при акустическом воздействии радиочастотного диапазона от 10 до 2000 кГц.The formation of the cast billet is carried out with acoustic exposure to the radio frequency range from 10 to 2000 kHz.
Акустическое воздействие осуществляют на сформированную литую заготовку до цеховой температуры (=20°С).Acoustic effects are carried out on the formed cast billet to the shop temperature (= 20 ° C).
Обработка металла в процессе приготовления расплава акустическим воздействием позволяет растворить увеличенные количества, например магния и кремния, практически при температурах близких к солидусу, при кристаллизации получать более дисперсную микроструктуру сплава (измельчаются дендритные ячейки зерен твердого раствора алюминия, первичные и вторичные интерметаллические соединения, например такие как Ζη2Α13 , ΤίΑ13, Мд2А13 и другие), обеспечивающие повышение технологической пластичности при его последующей деформации и улучшение механических свойств полуфабрикатов. Акустическое воздействие градиентного диапазона вызывает в процессе кристаллизации повышение вязкости расплава и изменение коэффициента тепломассопереноса за счет изменения физических свойств расплава.Processing the metal during the melt preparation process with an acoustic effect allows to dissolve increased amounts, for example magnesium and silicon, practically at temperatures close to solidus, during crystallization to obtain a more dispersed microstructure of the alloy (dendritic cells of aluminum solid solution grains are crushed, primary and secondary intermetallic compounds, such as Ζη 2 Α1 3 , 1 3 , Md 2 A1 3 and others), providing an increase in technological plasticity during its subsequent deformation and improvement mechanical properties of semi-finished products. The acoustic effect of the gradient range in the crystallization process causes an increase in the melt viscosity and a change in the heat and mass transfer coefficient due to a change in the physical properties of the melt.
Кроме того, указанное воздействие уменьшает в сплаве содержание окисных и неметаллических включений. Это происходит в результате выталкивания окисных и неметаллических включений в процессе кристаллизации изделия к поверхности расплава. При этом увеличивается скорость теплоотвода, зарождаются новые центры кристаллизации и наблюдается эффект измельчения структуры.In addition, this effect reduces the content of oxide and non-metallic inclusions in the alloy. This occurs as a result of ejection of oxide and non-metallic inclusions in the process of crystallization of the product to the surface of the melt. At the same time, the rate of heat removal increases, new crystallization centers are generated and the effect of grinding the structure is observed.
Все выше указанное приводит к повышению одновременно прочностных и пластических свойств сплава литой заготовки. Получение равноосной мелкозернистой структуры позволяет существенно снизить или исключить последующий гомогенизирующий отжиг. Исключение гомогенизации позволяет сохранить пересыщенный магнием и кремнием твердый раствор α-алюминия, полученный при литье, уменьшить вторичную пористость в сплаве и снизить энергетические затраты при отжиге.All of the above leads to an increase in both the strength and plastic properties of the alloy of the cast billet. Obtaining equiaxial fine-grained structure allows to significantly reduce or eliminate subsequent homogenizing annealing. The elimination of homogenization makes it possible to preserve the α-aluminum solid solution, supersaturated with magnesium and silicon, obtained during casting, to reduce the secondary porosity in the alloy and to reduce energy costs during annealing.
Поставленная задача также решена созданием сплава на основе алюминия, полученного преимущественно описанным выше способом и дополнительно содержащего кремний, магний, цирконий, бериллий, титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:The task is also solved by the creation of an alloy based on aluminum, obtained mainly by the method described above and additionally containing silicon, magnesium, zirconium, beryllium, titanium in the following ratio of components, wt.%:
кремний 4,0-20,0; магний 2,0-13,5; цирконий 0,05-0,2; бериллий 0,03 -0,15; титан 0,02-0,1; алюминий - остальноеsilicon 4.0-20.0; magnesium 2.0-13.5; zirconium 0.05-0.2; beryllium 0.03 -0.15; titanium 0.02-0.1; aluminum - the rest
Наличие кремния в указанных пределах в сочетании с другими элементами обеспечит сплавам: низкий коэффициент термического расширения; высокую твердость и износостойкость; высокую термостабильность и теплопрочность.The presence of silicon within the specified limits in combination with other elements will provide the alloys: low coefficient of thermal expansion; high hardness and wear resistance; high thermal stability and heat resistance.
Введение магния в указанных пределах обеспечивает повышение предела прочности и предела те- 2 025066 кучести сплава, а также снижает его удельный вес с повышением удельной прочности и улучшением коррозионной стойкости. Магний в указанных пределах в технологии литья полуфабрикатов обеспечивает хорошие литейные свойства, что позволяет получать фасонные отливки, а также из литых заготовок полуфабрикаты методами деформации. Магний с кремнием образует интерметаллическое соединение Μ§2δί с высокой микротвердостью, что влияет на повышение износостойкости.The introduction of magnesium within the specified limits provides an increase in the tensile strength and the limit of the alloy creep, and also reduces its specific weight with an increase in the specific strength and improved corrosion resistance. Magnesium in the specified limits in the technology of casting semi-finished products provides good casting properties, which allows to obtain shaped castings, as well as from the cast billets, semi-finished products by deformation methods. Magnesium with silicon forms an intermetallic compound Μ§ 2 δί with high microhardness, which affects the increase in wear resistance.
Цирконий в указанных пределах в предлагаемом сплаве стабилизирует и упрочняет твердый раствор α-алюминия. Введение циркония ниже 0,05 мас.% недостаточно для стабилизации и упрочнения твердого раствора а-алюминия. Содержание циркония выше 0,2 мас.% ведет к грубым выделениям игольчатой интерметаллидной фазы ΖτΆ13, снижающей пластичность и эффективность данного компонента в сплаве.Zirconium within the specified limits in the proposed alloy stabilizes and hardens the solid solution of α-aluminum. The introduction of zirconium below 0.05 wt.% Is not enough to stabilize and harden the solid solution of a-aluminum. Zirconium content above 0.2 wt.% Leads to coarse precipitates of the needle intermetallic phase фазыτΖ1 3 , which reduces the ductility and efficiency of this component in the alloy.
Бериллий введен в сплав для защиты магния от окисления в процессе приготовления сплава. В указанных пределах бериллий выполняет функцию защиты магния. При уменьшении его количества не будет обеспечена надлежащая защита от окисления, а увеличение его содержания выше указанного предела затруднит процесс непрерывного литья заготовок.Beryllium is introduced into the alloy to protect magnesium from oxidation during the preparation of the alloy. Within the specified limits, beryllium performs the function of protecting magnesium. With a decrease in its quantity, proper protection against oxidation will not be provided, and an increase in its content above the specified limit will impede the process of continuous casting.
Титан в указанных пределах введен как модификатор для улучшения технологичности сплава при деформации. Одновременно он является барьером для образования хрупкой интерметаллидной фазы Мд2А13. Введение титана ниже 0,02 мас.% недостаточно для модифицирования сплава, а введение его выше 0,1 мас.% приводит к выделению алюминидов, что снижает эффективность его использования.Titanium within the specified limits is introduced as a modifier to improve the processability of the alloy during deformation. At the same time, it is a barrier for the formation of the brittle intermetallic phase of MD 2 A1 3 . The introduction of titanium below 0.02 wt.% Is not enough to modify the alloy, and the introduction of it above 0.1 wt.% Leads to the release of aluminides, which reduces the efficiency of its use.
Увеличение степени дисперсности выделяющихся частиц наблюдается при введении в сплав 0,005-0,04 мас.% Ве, 0,005-0,020 мас.% Τι, 0,005-0,020 мас.% Ζτ. Эти добавки повышают концентрацию вакансий при закалке и интенсифицируют процессы диффузии магния и кремния при старении, облегчая образование зародышей метастабильной фазы β.An increase in the degree of dispersion of released particles is observed with the introduction of 0.005-0.04 wt.% Be into the alloy, 0.005-0.020 wt.% Τι, 0.005-0.020 wt.% Ζτ. These additives increase the concentration of vacancies during quenching and intensify the processes of diffusion of magnesium and silicon during aging, facilitating the formation of nuclei of the metastable phase β.
Целесообразно, чтобы алюминиевый сплав дополнительно содержал 0,01-0,05 мас.% кобальта. Кобальт, являющийся элементом с меньшим атомным радиусом по сравнению с магнием и цирконием, уменьшает параметр кристаллической решетки алюминия, повышает стабильность твердого раствора α-алюминия и технологичность сплава при прокатке. Совместно с цирконием кобальт благоприятно влияет на прочностные и пластические свойства предложенного сплава. Введение кобальта ниже 0,01 мас.% недостаточно для достижения указанного положительного эффекта, а введение его выше 0,05 мас.% ведет к выделению алюминидов кобальта и снижению его положительного влияния. Так как растворимость кобальта при комнатной температуре соответствует 0,02 мас.%, а наибольшее его влияние будет тогда, когда он находится в твердом растворе α-алюминия в виде атомов равномерно внедренных в кристаллическую решетку алюминия.It is advisable that the aluminum alloy additionally contains 0.01-0.05 wt.% Cobalt. Cobalt, which is an element with a smaller atomic radius compared to magnesium and zirconium, reduces the parameter of the crystal lattice of aluminum, improves the stability of the solid solution of α-aluminum and the processability of the alloy during rolling. Together with zirconium, cobalt favorably influences the strength and plastic properties of the proposed alloy. The introduction of cobalt below 0.01 wt.% Is not enough to achieve the specified positive effect, and the introduction of it above 0.05 wt.% Leads to the release of cobalt aluminides and reduce its positive effect. Since the solubility of cobalt at room temperature corresponds to 0.02 wt.%, And its greatest effect will be when it is in a solid solution of α-aluminum in the form of atoms uniformly embedded in the crystal lattice of aluminum.
Благоприятное влияние на алюминиевый сплав оказывает бор при содержании 0,004-0,02 мас.%. Бор в указанных пределах введен в сплав для усиления модифицирующего воздействия титана на зерна α-алюминия. Предпочтительно вводить бор в соотношении к титану как 1:5. В этом случае их совместное влияние наиболее эффективно. Поэтому нижний предел ограничен 0,004 мас.%, а верхний - 0,02 мас.%. Дальнейшее его повышение может вызвать выделение при кристаллизации сплава большого количества алюминидов бора и ухудшение технологических свойств, особенно при деформации.Boron has a beneficial effect on the aluminum alloy at a content of 0.004-0.02 wt.%. Boron within the specified limits introduced into the alloy to enhance the modifying effect of titanium on α-aluminum grains. It is preferable to introduce boron in a ratio to titanium as 1: 5. In this case, their joint influence is most effective. Therefore, the lower limit is limited to 0.004 wt.%, And the upper - 0.02 wt.%. Its further increase may cause a large amount of boron aluminides to precipitate during alloy crystallization and a deterioration of technological properties, especially during deformation.
Желательно, чтобы алюминиевый сплав дополнительно содержал 0,01-0,3 мас.% хрома. Хром введен в состав сплава как элемент-антирекристаллизатор, который совместно с цирконием повышает устойчивость твердого раствора α-алюминия и улучшает прочностные свойства сплава. Уменьшение содержания хрома менее 0,01 мас.% не обеспечивает повышение температуры рекристаллизации сплава, что снижает его прочностные свойства. Увеличение содержания хрома выше 0,3 мас.% ведет к образованию в структуре сплава тугоплавких интерметаллидов Сг2А13, которые ухудшают его технологичность.It is desirable that the aluminum alloy additionally contains 0.01-0.3 wt.% Chromium. Chromium is incorporated into the alloy as an anti-recrystallizer element, which, together with zirconium, increases the stability of the α-aluminum solid solution and improves the strength properties of the alloy. The decrease in the chromium content of less than 0.01 wt.% Does not increase the temperature of the recrystallization of the alloy, which reduces its strength properties. The increase in the chromium content above 0.3 wt.% Leads to the formation in the alloy structure of refractory intermetallic compounds Cr 2 A1 3 , which impair its workability.
Таким образом предложенный сплав в сочетании с выбранным способом литья позволяет получить особую мелкозернистую плотную структуру литой заготовки с повышенными прочностными и пластическими свойствами, обеспечивающими требуемые технологические свойства как при литье, так и при деформации литой заготовки.Thus, the proposed alloy in combination with the selected casting method allows to obtain a special fine-grained dense structure of the cast billet with enhanced strength and plastic properties that provide the required technological properties both during casting and deformation of the cast billet.
Задача решается также созданием способа производства промежуточных изделий из сплавов на основе алюминия, включающего получение литьем тонкостенных длинномерных профилей, плоских заготовок под деформацию прокаткой с акустическим воздействием, термическую обработку полученного полуфабриката и изготовление промежуточных изделий из литой профилированной заготовки или после деформаций плоской заготовки.The task is also solved by creating a method for producing intermediate products from aluminum-based alloys, including casting thin-walled long profiles, flat blanks for deformation by rolling with acoustic impact, heat treatment of the obtained semi-finished product and manufacturing intermediate products from molded profiled billet or after deformations of the flat billet.
Изготовление промежуточных изделий из предложенного сплава с высокими концентрациями магния и кремния с применением разработанной технологии позволяет исключить из технологической схемы весьма неблагоприятные высокотемпературные нагревы перед деформацией.The manufacture of intermediate products from the proposed alloy with high concentrations of magnesium and silicon using the developed technology makes it possible to exclude from the technological scheme highly unfavorable high-temperature heating before deformation.
Использование предлагаемого способа приготовления сплава, способа литья, состава сплава, предлагаемого способа изготовления из него промежуточных изделий позволяет значительно уменьшить внутридендритную и междендритную ликвации, измельчить дендритные ячейки зерен твердого раствора α-алюминия, увеличить число эвтектических колоний, измельчить и уменьшить количество интерметал- 3 025066 лических включений, повысить плотность и чистоту металла, что позволяет улучшить литейные и пластические свойства и деформируемость изделий из алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния и кремния. Пои этом получаются промежуточные изделия, имеющие предел прочности на растяжение выше 370 МПа с одновременной деформируемостью в холодном состоянии по Эриксону более 8,5 мм и имеющие плотную однородную кристаллическую структуру с равномерно распределенными в матрице частицами с дисперсностью от 5000 до 20000 А.Using the proposed method of preparing the alloy, the casting method, the composition of the alloy, the proposed method of making intermediate products from it allows to significantly reduce intradendritic and interdendritic segregation, crush the dendritic cells of the grains of the α-aluminum solid solution, increase the number of eutectic colonies, grind and reduce the number of intermetallic 3 025066 inclusions, to increase the density and purity of the metal, which allows to improve the casting and plastic properties and deformability of aluminum products High magnesium and silicon alloys. Therefore, intermediate products with a tensile strength above 370 MPa with simultaneous cold deformability by Erickson of more than 8.5 mm and having a dense homogeneous crystal structure with particles uniformly distributed in the matrix with dispersity from 5,000 to 20,000 A. are obtained.
Лучший вариант осуществления изобретения.The best embodiment of the invention.
Берут алюминиевый сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%:Take aluminum alloy containing the following components, wt.%:
магний - 2,0-13,5;magnesium 2.0-3.5;
кремний - 4,0-20,0;silicon - 4.0–20.0;
цирконий - 0,05-0,2;zirconium - 0.05-0.2;
бериллий - 0,03-0,15;beryllium - 0.03-0.15;
титан - 0,02-0,1;titanium - 0.02-0.1;
алюминий - остальное.aluminum - the rest.
При этом сплав может содержать: кобальт - 0,01-0,05; хром - 0,01-0,3; бор - 0,004-0,02, взятые порознь или в сочетании.When this alloy may contain: cobalt - 0.01-0.05; chromium - 0.01-0.3; boron - 0,004-0,02, taken separately or in combination.
Сплав предварительно разогревают до температуры, например, 720°С при акустическом воздействии 500 кГц, Расплавленный алюминиевый сплав дегазируют, подвергают фильтрации и переливают в раздаточную печь установки непрерывного литья и вытягивают заготовку из формирующего устройства, где осуществляют непрерывный отвод тепла, например подачей охлажденного воздуха. В процессе кристаллизации сплав подвергают непрерывному акустическому воздействию, например 1000 кГц. Указанную акустическую обработку проводят с применением формирователя одноканального Ф-1К, который генерирует акустические волны радиочастотного диапазона.The alloy is preheated to a temperature of, for example, 720 ° C with an acoustic impact of 500 kHz. The molten aluminum alloy is degassed, filtered and poured into the transfer furnace of the continuous casting plant and the billet is pulled out of the forming unit, where they carry out continuous heat removal. In the process of crystallization, the alloy is subjected to continuous acoustic effects, for example, 1000 kHz. The specified acoustic treatment is carried out using a single-channel F-1K shaper, which generates acoustic waves in the radio frequency range.
Использование указанного акустического воздействия способствует лучшему усвоению в жидком алюминии плохо растворимых легирующих компонентов, например кремния, при кристаллизации измельчает дендритные ячейки твердого раствора α-алюминия и первичные кристаллы, например кремния, повышает их однородность. Для достижения наилучшего эффекта целесообразно акустическое воздействие производить с области вершины изотермы ликвидус и до окончания кристаллизации. Экспериментально определено, что наилучший эффект от акустического воздействия обеспечивается от 200 до 1000 кГц.The use of this acoustic effect contributes to better absorption of poorly soluble alloying components, such as silicon, in liquid aluminum, during crystallization crushes the dendritic cells of the solid solution of α-aluminum and primary crystals, such as silicon, increases their homogeneity. To achieve the best effect, it is advisable to produce an acoustic effect from the region of the vertex of the liquidus isotherm until the end of crystallization. It was experimentally determined that the best effect from acoustic impact is provided from 200 to 1000 kHz.
Использование акустического воздействия позволяет создать в переходной зоне (жидко-твердой фазе) синхронные колебательно-вращательные движения надмолекулярных структур сплава, создавая протяженные цепочки - бесконечные кластеры перколяции и изменять механизм теплопередачи, что приводит к упорядочению структуры и изменению твердости. При этом происходит кажущееся изменение диаграммы состояния (псевдодиаграмма) и повышается растворимость кремния и магния в алюминии. Кремний и магний будут равномерно растворены в алюминии, а легирующие добавки и образующиеся дисперсные интерметаллические соединения будут делать атомы кремния и магния менее подвижными и будут закреплять их в матрице твердого раствора а-алюминия.The use of acoustic effects allows you to create synchronous oscillatory-rotational movements of the supramolecular structures of the alloy in the transition zone (liquid-solid phase), creating long chains - endless percolation clusters and changing the heat transfer mechanism, which leads to a streamlined structure and a change in hardness. When this occurs, an apparent change in the state diagram (pseudo-diagram) and the solubility of silicon and magnesium in aluminum increases. Silicon and magnesium will be uniformly dissolved in aluminum, and alloying additives and the formed dispersed intermetallic compounds will make the silicon and magnesium atoms less mobile and will fix them in the matrix of a-aluminum solid solution.
Далее, если требуется для деформирования литых заготовок, проводят их гомогенизацию, например при 420°С в печи гомогенизации, например в течение 4 ч. Гомогенизированную литую заготовку далее подвергают нагреву и прокатывают при 350°С и ниже до требуемой толщины с промежуточным отжигом при температуре 227-360°С (при необходимости). Полученные литые заготовки и листы подвергают закалке при 380-435°С с последующим охлаждением, например в воде при 20-100°С или в масле при 20°С или на воздухе. Таким образом, использование предлагаемого способа литья, предлагаемого алюминиевого сплава и предлагаемого способа получения из него изделий позволяет производить изделия (промежуточные), такие как полосы, профили, трубы и другие, имеющие высокие технологические свойства как при литье, так и при последующей деформации высокую жесткость, низкий удельный вес, высокую коррозионную стойкость.Further, if it is required to deform cast billets, they are homogenized, for example, at 420 ° C in a homogenization furnace, for example, for 4 hours. The homogenized cast billet is further heated and rolled at 350 ° C and lower to the required thickness with intermediate annealing at a temperature 227-360 ° C (if necessary). The resulting cast billets and sheets are quenched at 380-435 ° C and then cooled, for example in water at 20-100 ° C or in oil at 20 ° C or in air. Thus, the use of the proposed method of casting, the proposed aluminum alloy and the proposed method of obtaining products from it allows to produce products (intermediate), such as strips, profiles, pipes and others that have high technological properties both during casting and subsequent deformation. High rigidity , low specific weight, high corrosion resistance.
Для лучшего понимания изобретения приводятся конкретные примеры его осуществления.For a better understanding of the invention are specific examples of its implementation.
Пример 1.Example 1
Берут алюминиевый сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%:Take aluminum alloy containing the following components, wt.%:
кремний - 4,0;silicon - 4.0;
магний - 13,5;magnesium - 13.5;
цирконий - 0,08;zirconium - 0.08;
титан - 0,04;titanium - 0.04;
хром - 0,02;chromium - 0.02;
бериллий - 0,05;beryllium - 0.05;
бор - 0,004;boron - 0,004;
кобальт - 0,02;cobalt - 0.02;
- 4 025066 алюминий - остальное.- 4 025066 aluminum - the rest.
Сплав выплавляют в дуговой печи постоянного тока ДППТ 0,06, разогревают до 750°С, дегазируют, затем переливают с фильтрацией в раздаточную печь установки непрерывного литья. На горизонтальную поверхность металла в раздаточной печи помещают формообразователь из материала инертного к расплавленному металлу. Через полость формообразователя, оформляющую профиль заготовки, в жидкий металл опускается затравка из латунной фольги по профилю заготовки. На затравку намораживается расплавленный металл. Затем затравка движется вверх и за ней тянется кристаллизующийся металл за счет капиллярных сил. При попадании в область более низкой температуры над поверхностью расплава металл будет кристаллизоваться с оформлением профиля изделия. При подборе режима охлаждения и скорости движения изделие (лист, труба, профиль) будет непрерывно вытягиваться вверх. В дальнейшем изделие может быть использовано как промежуточная заготовка для изготовления деталей или подвергаться деформации, например прокатке листа требуемой толщины.The alloy is melted in a DC arc furnace DCPT 0.06, heated to 750 ° C, degassed, then poured with filtration into a transfer furnace of a continuous casting plant. A shaper from a material inert to the molten metal is placed on a horizontal metal surface in a distributing furnace. Through the cavity of the shaper, which forms the profile of the workpiece, a seed of brass foil is lowered into the liquid metal along the profile of the workpiece. On the seed, the molten metal is frozen. Then the seed moves upwards and a crystallizing metal stretches behind it due to capillary forces. If it enters a region of lower temperature above the surface of the melt, the metal will crystallize with the design of the product profile. When selecting the cooling mode and speed, the product (sheet, pipe, profile) will be continuously pulled upwards. In the future, the product can be used as an intermediate blank for the manufacture of parts or be subjected to deformation, such as rolling a sheet of the desired thickness.
В процессе приготовления и кристаллизации расплав подвергается акустическому воздействию, например при 500 кГц. Полученные листы или соответствующий профиль подвергают закалке, например при 380°С, после чего они готовы к производству изделий.In the process of preparation and crystallization, the melt is exposed to acoustic effects, for example at 500 kHz. The obtained sheets or the corresponding profile is subjected to quenching, for example at 380 ° C, after which they are ready for the production of products.
Следующие 5 примеров (примеры 2-6) выполнены аналогично описанному в примере 1 и сведены в таблице.The following 5 examples (examples 2-6) are made as described in example 1 and are summarized in the table.
*В знаменателе указаны свойства образцов, изготовленных по серийной технологии.* The denominator indicates the properties of samples manufactured by serial technology.
Для сравнения в примере 7 приведены свойства из сплава системы алюминий - магний - кремний, применяемый для фасонного литья в машиностроении. В примере 8 приведены механические свойства аналогичных листов из сплава прототипа.For comparison, in example 7, the properties of an aluminum-magnesium-silicon system alloy used for shaped casting in mechanical engineering are given. Example 8 shows the mechanical properties of similar sheets of alloy prototype.
- 5 025066- 5 025066
Как следует из приведенной таблицы, предлагаемый сплав, способ его литья и способ получения промежуточных изделий позволяют получить материал со свойствами, удовлетворяющими требованиям машиностроителей. При этом сплав может пользоваться для изготовления разнообразных штампованных изделий, например после литья с применением глубокой вытяжки деталей автомобильного кузова, летательных аппаратов с эксплуатационными характеристиками, превосходящими, для деталей из применяемых в настоящее время сплавов.As follows from the above table, the proposed alloy, the method of its casting and the method of producing intermediate products allow to obtain a material with properties that meet the requirements of machine builders. In this case, the alloy can be used for the manufacture of a variety of stamped products, for example, after casting with the use of deep drawing of car body parts, aircraft with operating characteristics superior to those of the alloys currently used.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013106024/02A RU2013106024A (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | METHOD FOR CASTING ALUMINUM ALLOYS, ALUMINUM ALLOY AND METHOD FOR PRODUCING FROM IT INTERMEDIATE PRODUCTS |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201300721A1 EA201300721A1 (en) | 2014-08-29 |
EA025066B1 true EA025066B1 (en) | 2016-11-30 |
Family
ID=51384244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201300721A EA025066B1 (en) | 2013-02-12 | 2013-04-23 | Method for casting aluminium alloys, aluminium alloy and method for producing intermediate articles therefrom |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA025066B1 (en) |
RU (1) | RU2013106024A (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU439535A1 (en) * | 1972-07-04 | 1974-08-15 | Предприятие П/Я Р-6209 | Aluminum based alloy |
RU2003011C1 (en) * | 1990-10-24 | 1993-11-15 | Анатолий Васильевич Вачаев | Shaft furnace for producing melt aluminium from scrap |
RU2111826C1 (en) * | 1996-07-24 | 1998-05-27 | Виктор Макарьевич Живодеров | Process of casting of aluminium alloys, aluminum alloy and process of manufacture of intermediate articles from it |
RU2126456C1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-02-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Aluminum-base alloy and method of its heat treatment |
US20070137830A1 (en) * | 2001-02-20 | 2007-06-21 | Ali Unal | Casting of non-ferrous metals |
US20110300397A1 (en) * | 2009-01-21 | 2011-12-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Production system and production method of aluminum alloy billet, and aluminum alloy billet |
RU2451097C1 (en) * | 2010-12-14 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | High-strength aluminium alloy and method for its obtaining |
-
2013
- 2013-02-12 RU RU2013106024/02A patent/RU2013106024A/en not_active Application Discontinuation
- 2013-04-23 EA EA201300721A patent/EA025066B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU439535A1 (en) * | 1972-07-04 | 1974-08-15 | Предприятие П/Я Р-6209 | Aluminum based alloy |
RU2003011C1 (en) * | 1990-10-24 | 1993-11-15 | Анатолий Васильевич Вачаев | Shaft furnace for producing melt aluminium from scrap |
RU2111826C1 (en) * | 1996-07-24 | 1998-05-27 | Виктор Макарьевич Живодеров | Process of casting of aluminium alloys, aluminum alloy and process of manufacture of intermediate articles from it |
RU2126456C1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-02-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Aluminum-base alloy and method of its heat treatment |
US20070137830A1 (en) * | 2001-02-20 | 2007-06-21 | Ali Unal | Casting of non-ferrous metals |
US20110300397A1 (en) * | 2009-01-21 | 2011-12-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Production system and production method of aluminum alloy billet, and aluminum alloy billet |
RU2451097C1 (en) * | 2010-12-14 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | High-strength aluminium alloy and method for its obtaining |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013106024A (en) | 2014-08-20 |
EA201300721A1 (en) | 2014-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101931672B1 (en) | High speed extrudable non-flammability magnesium alloys and method for manufacturing magnesium alloy extrusion using the same | |
JP2013525608A (en) | Damage-resistant aluminum material with hierarchical microstructure | |
KR20140114031A (en) | Aluminum alloy sheet with excellent baking-paint curability | |
JP7318274B2 (en) | Al-Mg-Si-based aluminum alloy cold-rolled sheet and its manufacturing method, and Al-Mg-Si-based aluminum alloy cold-rolled sheet for forming and its manufacturing method | |
JP6176393B2 (en) | High-strength aluminum alloy plate with excellent bending workability and shape freezing property | |
CN114182147B (en) | High-strength high-thermal-conductivity magnesium alloy and preparation method thereof | |
JP2009144190A (en) | High-strength and high-ductility aluminum alloy sheet and manufacturing method therefor | |
CN102888540B (en) | Aluminum foil for air conditioner having high heat exchange efficiency and manufacturing method thereof | |
JP2009108409A (en) | Al-Mg TYPE ALUMINUM ALLOY FOR FORGING, WITH EXCELLENT TOUGHNESS, AND CAST MEMBER COMPOSED THEREOF | |
CA2706198A1 (en) | Aluminum alloy sheet for motor vehicle and process for producing the same | |
JP5329746B2 (en) | Aluminum alloy sheet for warm forming | |
JP2008063623A (en) | Method for producing aluminum alloy sheet for forming | |
JP7528474B2 (en) | Aluminum alloy forgings and manufacturing method thereof | |
JP6719219B2 (en) | High strength aluminum alloy sheet excellent in formability and method for producing the same | |
JP2021143374A (en) | Aluminum alloy forged article and method for producing aluminum alloy forged article | |
KR20070049184A (en) | Aluminum alloy sheet and method for manufacturing the same | |
JP5059505B2 (en) | Aluminum alloy cold-rolled sheet that can be formed with high strength | |
PL203780B1 (en) | Aluminium alloy with increased resistance and low quench sensitivity | |
JP7528473B2 (en) | Aluminum alloy forgings and manufacturing method thereof | |
JP7528475B2 (en) | Aluminum alloy forgings and manufacturing method thereof | |
JP7528476B2 (en) | Aluminum alloy forgings and manufacturing method thereof | |
RU2305022C1 (en) | Method for producing foil blank of aluminum-iron-silicon alloy | |
JP6335745B2 (en) | High strength aluminum alloy plate excellent in formability and method for producing the same | |
RU2111826C1 (en) | Process of casting of aluminium alloys, aluminum alloy and process of manufacture of intermediate articles from it | |
CN115011824A (en) | High-strength and high-creep-resistance magnesium alloy and preparation method and application thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG TJ TM |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY KZ RU |