KR20200014831A - 고강도 알루미늄 합금 - Google Patents

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빅토르 크리스티아노비치 만
알렉산드르 니코라에비치 알바빈
알렉산드르 유레비치 크로힌
안톤 발레예비치 프롤로브
코스탄틴 바스리예비치 에피모프
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오브쉬체스트보 에스 오그라니첸노이 오트벳스트베노스트유 “오베디넨나야 꼼파니야 루살 인제네르노-테크놀로지체스키 첸트르”
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Abstract

본 발명은 야금 분야 그리고 알루미늄을 기초로 하는 주조 재료의 제조에 사용된다. 또한 본 발명은 고부하에서 작동하는 중요한 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 주요 용도는 자동차, 스포츠 장비 및 기타 부품에 사용되는 부품을 생산하는 것이다. 아연, 마그네슘, 칼슘, 철, 티타늄 및 규소, 세륨 및 니켈, 지르코늄 및 스칸듐 등으로 구성된 그룹에서 하나 이상의 원소를 특정 농도의 성분으로 함유하는 알루미늄 기반 고강도 합금이 제안된다. 기술적 결과는 분산 경화에 의해 경화상의 2 차 침전물이 형성되어 합금 및 합금의 강도 특성을 증가시키는 것이다.

Description

고강도 알루미늄 합금
본 발명은 알루미늄에 기초한 주조 합금의 야금 분야에 관한 것이며, 다음 분야에서 중요한 목적을 위해 적재 구조물에서 작동하는 제품을 얻기 위해 사용될 수 있다: 수송 (합금 휠을 포함하는 자동차 부품), 스포츠 산업 및 스포츠 장비 (자전거, 스쿠터, 운동 기계 등), 기계 공학 및 산업의 다른 분야.
본 발명은 알루미늄에 기초한 주조 합금의 야금 분야에 관한 것이며, 교통 (합금 휠을 포함하는 자동차용 부품), 스포츠 산업 및 스포츠 장비 (자전거, 스쿠터, 스포츠 기계 등), 기계 공학 및 산업 시설 등 분야에서 적재 구조물에서 작동하는 제품을 얻기 위해 사용될 수 있다.
주조 알루미늄 합금 중에서 가장 널리 사용되는 것은 Al-Si 시스템 기반의 합금이다. 일반적으로, Al-Si 시스템의 합금을 경화시키기 위해, 구리와 마그네슘이 주요 합금 원소로 사용되며, 일부 합금에서는 이 원소가 함께 사용된다 (보통 합금은 유형 356 및 354의 합금이다). T6 상태 시 일시적인 인장 강도 값의 관점에서, 유형 356 및 354의 합금은 일반적으로 각각 300 및 380 MPa의 값을 초과하지 않으며, 이는 전통적인 성형 주조 방법을 사용할 때 절대적인 최대 값이다. 또한, 명시된 수준의 강도 특성은 합금에 철 함량에 따라 크게 달라진다. 높은 수준의 강도 특성 (특히 피로)을 달성하기 위해, "순수한" 등급의 일차 알루미늄의 사용으로 인해 철 함량 수준이 제한된다 (보통 0.08-0.12 질량%정도). 철분 함량이 높을수록 연신율 값과 피로 특성 수준이 크게 감소된다.
잘 알려진 고강도 주조 알루미늄 합금 중에서 Al-Cu 시스템을 기반으로 하고 망간으로 추가로 도핑됨 합금이 주목되어야 한다. 여기서 AM5 유형의 합금 또는 2xx 시리즈의 합금은 T6 상태에서 σb = 400-450 MPa (산업용 알루미늄 합금/Sprav.izd./Alieva S.G., Altman M.B. 등., 야금, 1984년, 528장)에 도달하는 강도 특성을 가진다. 이러한 유형의 합금의 단점은 주조 시 낮은 기술 특성, 고온 균열 및 낮은 유동성으로 인한 주조 중 비교적 낮은 가공성을 포함하며, 이는 성형 주조를 제조할 때, 특히 냉간 주형에서 주조할 때 많은 문제를 발생시킨다.
RUSAL에 의해 개발된 알려진 재료는 "알루미늄에 기초한 고강도 합금"(2015년 9월 29일자 RU2610578)에 반영되었다. 4-9% Zn; 1-4% Mg; 1-2,5%Cu; <0,1% Si; <0,12% Fe; <0,5% Mn; 0,01 to 0,05% B; <0.15% Ti; 0,05-0,2% Zr; 0,1-0,5% Sc 등을 함유하는 제안된 합금에서 높은 강도 특성 (합금 A356보다 100 % 더 높은)을 갖는 주조를 다음 주조 방법으로 얻을 수 있다 (A356 유형의 합금보다 100%이상): 저압 주조, 중력 냉각 주조, 압력 결정화 등의 다이 캐스팅.
본 발명의 단점 중, 공융 형성 요소 (합금 구조는 주로 알루미늄 용액 임)의 화학적 조성이 존재하지 않으며, 이는 비교적 복잡한 형상의 주조물을 얻을 수 없게 한다.
또한 철의 함량이 합금의 화학 성분에 제한되며, 이는 비교적 순수한 등급의 1 차 알루미늄을 사용해야 한다. 또한 스칸듐을 포함한 금속의 작은 첨가제의 조합이 어떤 경우에 사용될 수 있다 (예: 낮은 냉각 속도로 인해 지면으로 주조 할 때).
항공 우주 및 자동차 응용에 사용되는 주조 Al-Zn-Mg-Cu-Sc 시스템의 또 다른 고강도 합금이 Alcoa Int. EP1885898B1 (2008년 2월 13일자 발표, 뉴스 레터 2008/07). 4-9 % Zn을 함유하는 제안 된 합금으로부터; 1-4 % Mg; 1-2.5 % Cu; <0.1 % Si; <0.12 % Fe; <0.5 % Mn; 0.01 내지 0.05 % B; <0.15 % Ti; 0.05-0.2 % Zr; 0.1-0.5 % Sc, 저압 주조법, 중력 다이캐스팅 법, 결정화가있는 주조법에 의해 다음과 같은 주조법에 의해 높은 강도 특성을 갖는 주조물 (합금 형 A356보다 100 % 이상)을 얻을 수 있습니다. 압력 및 기타. 본 발명의 단점 중, 공융 형성 요소 (합금 구조는 주로 알루미늄 용액 임)의 화학적 조성이 존재하지 않으며, 이는 비교적 복잡한 형상의 주조물을 얻을 수 없게한다. 또한 철은 합금의 화학 성분에 제한이 있으며, 이는 비교적 순수한 등급의 1 차 알루미늄을 사용해야하며, 경우에 따라 완전히 정당화되지 않는 스칸듐을 포함한 전이 금속의 작은 첨가제의 조합도 있습니다 (예 :지면으로 주조 할 때) 낮은 냉각 속도로 인해).
제안된 발명에 가장 가까운 합금은 NUST "MISiS" 연구소의 RU 2484168C1 특허 (2013년 6월 10일자 발표, 기록 제16호)에 개시된 알루미늄에 기초한 고강도 합금이다. 제안된 재료는 다음의 비율 (중량 %)로 합금 원소를 포함한다: 아연 7-12 %, 칼슘 2-5 %, 마그네슘 2.2-3.8 %, 지르코늄 0.02-0.25%, 나머지가 알루미늄임, 재료의 경도는 150 HV이상이며 임시 저항 (σv)은 450 MPa 이상이며 항복 강도 (σ0.2)는 400 MPa 이상이다. 이 재료는 항공기, 자동차 및 기타 고통 수단 등전용 부품, 스포츠 장비 부품 등과 같이 최대 100-150°C 시 높은 하중에서 작동하는 제품을 얻는 데 사용될 수 있다. 제안된 재료의 단점 중, 고농도의 마그네슘이 청구되어 알루미늄 용액의 매트릭스에 과도한 변형이 발생하여 결과적으로 상대 연신율이 감소한다는 것이다. 이 재료의 또 다른 단점은 허용 철 함량 수준에 대한 자료가 없다는 것이다.
본 발명의 목적은 성형 주물을 주조할 때 높은 수준의 기계적 특성 (일시 인장 강도, 신장 및 피로 특성) 및 높은 가공성 (높은 유동성)의 조합을 특징으로 하는 금형에서 성형 주조 중에 높은 수준의 강도 특성을 특징으로 하는 새로운 주조 알루미늄 합금을 생성하는 것이다.
기술적 결과는 문제의 해결책, 합금 내 공융 성분의 존재로 인한 높은 수준의 제조성 (유동성)의 달성 및 분산 경화 동안 형성된 2 차 침전물의 구조로 인한 합금 및 그 제품의 강도 특성의 증가이다.
명시된 기술적 결과의 달성은 아연, 마그네슘, 칼슘을 포함하는 알루미늄 기반의 주조 합금이 제안되는 것에 의해 보장된다. 또한, 합금은 철, 티타늄 및 규소, 세륨 및 니켈, 지르코늄 및 스칸듐 등을 포함하는 그룹에서의 하나 이상의 원소를 추가로 함유한다. 성분 농도가 다음과 같다%:
아연 5-8
마그네슘 1.5-2.1
칼슘 0.10-1.9
철 0.08-0.5
티타늄 0.01-0.15
규소 0.08-0.9
니켈 0.08-1.0
세륨 0.10-0.4
지르코늄 0.08-0.15
스칸듐 0.08-0.15
알루미늄 기타
알루미늄 용액 및/또는 이차 방출에는 아연 함량이 4.0 중량 % 이상이다.
칼슘은 공융 기원의 아연, 철, 니켈 및 규소를 갖는 화합물의 형태로 3 미크론 이하의 입자 크기로 구조에 존재할 수 있다.
또한, 고강도 합금은 불활성 양극 전기 분해 기술에 의해 얻어진 알루미늄을 함유할 수 있으며 지르코늄 및 스칸듐은 주로 20 nm 이하의 크기 및 격자 유형 L12를 갖는 2 차 침전물의 형태로 존재한다.
합금은 저압 및 고압 주조, 중력 주조 및 가압 결정화 방법으로 주조 형태로 제조될 수 있다.
도 1는 고강도 알루미늄 합금의 전형적인 미세 구조를 도시한다. 여기서 칼슘을 함유하는 공융 성분이 나타나는 배경에 알루미늄 용액이 나타난다.
도 2는 산업 합금 A356.2와 비교하여 실험 합금의 시험 결과를 도시한다.
도 3은 유형 356의 합금과 비교하여 제안된 합금에서 주물을 제조하는 방식을 도시한다. 예를 들어, 유형 356의 합금의 경우, 후속 열처리로 주물을 제조하는 고전적인 방식을 나타내며, 이는 물에서의 강화 및 후속 노화를 포함하여 강도 특성을 증가시키는 데 필요하다 (고체 용액 가공). 제안된 재료의 특징은 경화를 위해 물에서 강화 절차를 배제 할 수 있다는 것입니다. 제안된 재료에 합금 성분 (아연 및 마그네슘)이 있는 고용체의 필요한 과포화는 450°C 이하에서 가열되고 공기 중에서 냉각한 후에 달성될 수 있다.
도 4는 저압 주조에 의해 얻어진 림을 주조하는 예를 도시한다.
도 5는 합금 A356.2와 비교하여 제안된 재료의 피로 파괴 곡선을 도시한다.
합금 원소의 청구된 범위는 알루미늄 합금의 구조가 다음과 같아야 하는 경우 높은 수준의 기계적 특성을 달성한다: 경화제의 준 안정상의 2 차 침전 및 칼슘, 니켈 및 규소, 세륨 및 니켈을 포함하는 그룹에서 하나의 원소를 함유하는 공융 성분의 2 차 침전에 의해 경화된 알루미늄 용액.
합금 요소의 초기 선택은 Thermocalc 프로그램 패키지를 사용하여 해당 위상 상태 다이어그램의 분석을 기반으로 수행되었다. 농도 범위를 선택하는 기준은 아연, 칼슘, 철 및 니켈 등을 포함하는 결정화 결정이 없다는 것이다. 세륨을 함유하는 합금은 해당 상태 다이어그램이 없기 때문에 경험적 데이터를 기반으로 획득되었다.
이 합금에서, 주어진 구조를 달성하기 위해 청구된 양의 합금 성분의 정당화가 아래에 주어진다.
청구된 양으로 아연, 마그네슘은 분산 경화로 인한 경화상의 2 차 침전물 형성에 필요하다. 더 낮은 농도에서, 요구되는 강도 특성을 달성하기에는 양이 불충분할 것이고, 대량으로, 요구되는 수준 이하의 신장의 감소가 가능하다.
결정화 과정에서 아연은 구조 성분 (알루미늄 용액, 비평형 공융 MgZn2와 공융 상 (Al, Zn)4Ca) 사이에 다른 비율로 재분배될 수 있다. 이러한 재분배는 주로 합금 내 아연 자체의 농도 및 합금 내 다른 합금 원소의 농도에 의존한다. 동시에, MgZn2 유형의 준 안정상의 2 차 침전으로 인한 상당한 경화를 보장하기 위해, 열처리 후에 과포화 용액이 적어도 약 (중량 %) 4.0 % 아연 및 약 1 % 이상의 마그네슘을 함유할 필요가 있다. 알루미늄 용액의 아연 함량은 1) 합금의 Zn/Ca 비율 및 2) Ca/(Fe+Si+Ni) 비율에 따라 달라진다.
칼슘, 철, 규소, 세륨 및 니켈은 공융 형성 요소이며, 청구되는 양은 구조 중에 공융 성분의 형성에 필요하며, 이는 주조 중에 높은 가공성을 보장한다. 고농도의 칼슘에서는 공융 상을 증가시키면서 알루미늄 용액의 아연 농도를 감소시켜 강도 특성 수준을 감소시킨다. 고농도의 철, 규소 및 니켈에서, 기계적 특성의 수준을 현저하게 감소시키는 구조에서 1 차 결정화 상이 형성될 확률이 높다. 언급된 공융 형성 요소 (칼슘, 철, 실리콘, 세륨 및 니켈)보다 함량이 낮으면 주조 중 열간 균열이 발생할 가능성이 높다.
고려중인 농도 범위에서 칼슘은 다음과 같은 공융 기원의 화합물을 형성한다:
아연- (Al,Zn)4Ca;
철 - Al10Fe2Ca;
규소 - Al2Si2Ca;
니켈- Al9NiCa.
지시된 양으로 티타늄 함량은 알루미늄 고용체를 개질하는데 필요하다. 함량이 적을수록 열분해의 위험이 높다. 함량이 높을수록, 1 차 결정 구조에서 Ti- 함유 상이 형성될 가능성이 높다.
개질제의 성분은 티타늄과 함께 추가로 또는 티타늄 대신에 다음 성분이 사용될 수 있다: 지르코늄, 스칸듐 및 기타 성분. 이 경우에 변형 효과는 1 차 결정화 알루미늄 용액의 시드인 1 차 결정화 대응상의 형성으로 인해 달성된다.
추가 경화로서, 지르코늄 및 스칸듐의 첨가에 의해 제안된 재료가 경화될 수 있다. 청구된 양의 지르코늄 및 스칸듐은 평균 크기가 10-20 nm 이하인 L12 격자를 갖는 2 차상 Al3Zr 및/또는 Al3 (Zr, Sc)의 형성에 필요하다. 더 낮은 농도 시 입자의 수는 이미 주조물의 강도 특성을 증가시키기에 불충분할 것이고, 더 높은 농도 시 1 차 결정 (결정 격자 D023)이 나타날 위험이 있으며, 이는 주조의 기계적 특성에 부정적인 영향을 미친다.
지르코늄, 티타늄 및 스칸듐의 합에 대한 청구된 한계는 0.25 중량 % 이하이다. 이러한 원소를 포함하는 1 차 결정이 형성될 가능성이 있기 때문에 기계적 특성이 저하될 수 있다.
[실시예 1]
주조 형태로 6 개의 합금이 제조되었으며, 이의 조성은 아래 표 1에 표시되어 있다. 합금은 흑연 도가니와 유도로에서 알루미늄 (99.85%), 아연 (99.9%), 마그네슘 (99.9 %) 및 Al-6Ca, Al-10Fe, Al-20Ni, Al-10S, Al-20Ce, Al-2Sc, Al-5Ti 및 Al-10Zr 등 합자로 제조되었다. 합금은 약 300°C의 초기 금형 온도로 큰 최고 이익 (GOST 1583)으로 직경 22mm의 ≪Prutok≫ 유형의 냉기에 주조되었다.
T6 모드 (냉수에서의 급냉 및 노화)에 따른 최대 강도에 대한 열처리 후 경화 수준의 평가는 인장 시험의 결과에 의해 평가되었다. 인장 시험이 직경이 5 mm이고 설계 길이가 25 mm 인 회전된 샘플로 수행되었다. 시험 속도는 1분당 10 mm이었다. 합금 내의 합금 원소의 농도는 ARL4460 방출 분광계에서 측정되었다. 알루미늄 용액 및/또는 이차 배출물에 아연 함량은 X-MaxN SDD 검출기와 함께 FEI Quanta FEG 650 전자 스캐닝 현미경을 사용하여 X- 선 미세 분석에 의해 모니터링되었다.
화학적 성분의 결과 및 기계적 특성의 결과 (T6 상태 시)가 각각 표 1 및 2에 제시되어 있다.
실험 합금의 화학 성분
합금번호 합금에서 농도, 중량 % (Al)*에 Zn
Zn Mg Ca Fe Ti Si Al
1 3,8 1,4 2,0 0,05 0,001 1,2 기타 0,8
2 5,0 1,5 1,6 0,25 0,08 0,3 기타 2,9
3 5,0 1,5 0,4 0,08 0,01 0,9 기타 4,2
4 5,8 1,8 0,8 0,3 0,05 0,08 기타 4,0
5 8,0 2,1 1,8 0,5 0,15 0,2 기타 5,0
6 8,2 2,3 0,05 0,6 0,18 0,01 기타 7,5
(Al)*에 Zn - 알루미늄 용액 및/또는 2차 배출물에 아연 함량
Figure pct00001
표 2에 제시된 결과의 분석에 따르면 본 발명의 합금 (조성물 3-5)만 인장 시 요구되는 수준의 기계적 특성을 제공한다는 것이 이어진다. 높은 수준의 강도 특성 및 신장의 조합은 준안 정상 Mg2Zn의 2 차 침전에 의해 경화된 알루미늄 매트릭스의 배경에 위치한 칼슘을 함유하는 공정상의 유리한 형태에 의해 보장된다. T6 상태에서 3 번 합금의 구조는 고려되는 농도 범위에 대해 전형적인 것으로 간주되며 그림 1에 나와 있다.
합금 1 및 2의 구조는 요구되는 강도 특성을 제공하지 않으며, 특히 임시 인장 강도의 값은 각각 202 MPa 및 258 MPa를 초과하지 않는다. 이는 열처리 후 고체 용액에 알루미늄 용액에서 아연의 저농도로 인한 MgZn2 경화제의 2 차상의 적은 부피 분율과 관련이 있다. 합금 6의 조성은 주어진 신장 수준을 제공하지 않습니다. 그 값은 1% 미만이며, 이는 대량의 미정 제철-함유 상에 의해 야기된다.
고려된 합금 중에서, 주조물을 얻기 위해, 표 1의 합금 4가 가장 바람직하다.
[실시예 2]
복잡한 공융을 구성하는 다른 성분의 영향을 평가하기 위해, 표 3에 나와 있는 다음 화합물이 제조되었다. 직경이 10 mm 인 막대 형태의 샘플을 300℃에서 구리 몰드에서 캐스팅하여 제조하였다. 화학적 조성의 결과 및 기계적 특성의 결정 (T6 상태 시)은 각각 표 3 및 4에 나와 있다. 합금 7-1 및 7-2와 합금 8-1 및 8-2의 구조는 질적으로 다르지 않았다.
실험 합금의 화학 성분
합금
번호
합금에서 농도, 중량 %
Zn Mg Ca Fe Ti Ce Ni Al
7-1 7,2 1,8 0,10 0,3 0,01 0,4 - 기타
7-2 7,1 1,8 0,10 0,15 0,01 0,2 - 기타
8-1 7,1 1,9 0,4 0,35 0,01 - 0,4 기타
8-2 7,1 1,9 0,4 0,25 0,01 - 0,2 기타
Figure pct00002
[실시예 3]
유동성 수준을 평가하기 위해, 유형 456의 합금과 비교하여 합금 4 및 7-1을 나선형 몰드에 부었다. 나선형 몰드의 온도는 대략 200℃였다.
청구된 합금 조성물 4 및 7-1에서 2에 도시된 나선형 몰드의 주조물은 제안된 재료가 합금 A356.2에 필적하는 높은 수준의 유동성을 갖는다는 것을 표시한다.
Figure pct00003
[실시예 4]
지르코늄 및 스칸듐 첨가제는 제안된 합금을 경화시키기 위한 추가 원소로서 고려된다. 고려된 화학 조성은 표6에 제시되어 있다. 지르코늄 및 스칸듐의 효과는 표1의 합금 3의 합금 성분 함량의 예에 근거하여 평가되었다.
Figure pct00004
Figure pct00005
합금9-13의 미세 구조 분석은 Ti + Zr + Sc의 합으로 0.25 질량 이하이면 Ti + Zr + Sc의 합이 0.25 중량 % 인 합금 14에 비해, 이들 원소를 함유하는 D023 유형의 1 차 결정이 관찰되지 않는다. D023 유형의 1 차 결정 구조에서의 존재는 기계적 특성에 대한 부정적인 영향으로 인해 용납될 수 없다.
표 7에 제시된 인장 결과의 분석에 따르면 합금 10 및 11에서 지르코늄 및 스칸듐을 첨가해서 추가적인 경화가 제공된다는 것이 이어진다. 이 경우 경화는 유형 L12의 격자를 갖는 Al3 (Zr, Sc)상의 2 차 침전물이 형성됨으로써 보장된다.
추가의 경화에 가장 바람직한 것은 Ti, Zr 및 Sc의 다음 비율이다: 0.02, 0.15 및 0.08 중량%.
[실시예 5]
실험실 조건에서 물에 경화하지 않아 재료의 경화를 평가하기 위해 표8에 나와 있는 조성을 가진 합금이 고려되었다.
Figure pct00006
공기 중에서 냉각한 후 450℃에서 3 시간 동안 어닐링한 후 180 ℃에서 3 시간 동안 숙성시킨 후 경화를 평가하였다. 인장 시험 결과는 표 9에 제시되어 있다.
Figure pct00007
얻어진 결과에 따르면 고려된 합금의 경우, 물에서 담금질을 사용하지 않아 고용체에 대한 열처리가 사용될 수 있으며, 이는 물에서 담금질이 필수적인 합금 유형 356에 비해 주조 생산주기를 크게 단순화시킨다. 가장 명확하게, 새로운 재료의 장점은 도 3에 나와 있다.
[실시예 6]
SKAD 공장의 산업 환경에서 주조를 주조할 때의 제조 가능성을 평가하기 위해, 청구된 합금 3 (도 1)에서 반경 17 인치 (도 4)의 림을 저압 주조에 의해 제조되었다. 제안된 재료는 주조 시 높은 기술을 보여 디스크 림, 허브 부품 및 스포크를 형성할 수 있었다.
변형 가공, 판금, 프레스된 반제품, 단조물 등을 사용하여 제안된 알루미늄 합금에서 다른 제품을 얻을 수 있다.
아연, 마그네슘, 칼슘, 철, 티타늄 및 규소, 세륨 및 니켈, 지르코늄 및 스칸듐 등을 포함하는 그룹에서 하나 이상의 원소를 포함하는 고강도 알루미늄 기반 합금에 대한 법적 보호가 필요하다, 중량%:
아연 (Zn) 5-8
마그네슘 (Mg) 1.5-2.1
칼슘 (Ca) 0.10-1.9
철 (Fe) 0.08-0.5
티타늄 (Ti) 0.01-0.15
규소 (Si) 0.08-0.9
니켈 (Ni) 0.2-0.4
세륨 (Ce) 0.2-0.4
지르코늄 (Zr) 0.08-0.15
스칸듐 (Sc) 0.08-0.15
알루미늄 (Al) 기타,
알루미늄 용액 및 2 차 배출물에 아연 함량은 4 중량% 이상이다.
칼슘은 공융 기원의 입자 크기가 3 미크론 이하인 아연 및 철 화합물 형태로 합금 구조에 존재할 수 있다. 또한, 칼슘은 공융 기원의 아연, 철 및 규소를 함유하는 화합물의 형태로 합금 구조에 존재할 수 있으며, 입자 크기는 3 미크론 이하이다. 또한, 칼슘은 입자 크기가 3 미크론 이하인 공융 기원의 아연, 철 및 니켈을 함유하는 화합물의 형태로 합금 구조에 존재할 수 있다. 또한, 칼슘은 공융 기원의 아연, 철 및 세륨을 함유하는 화합물의 형태로 합금 구조에 존재할 수 있으며 입자 크기는 3 미크론 이하이다.
아연이 5 중량 % 이상의 함량으로 알루미늄 용액의 조성물에 존재하는 것이 바람직하다.
바람직하게는Ca/Fe 비는> 1.1이고 Ce/Fe 비는> 1.1이다.
합금은 저압 주조 또는 중력 주조, 또는 압력 하에서 결정화 주조, 또는 고압 주조에 의해 주조 형태로 제조될 수 있다.
알루미늄 합금의 구조는 경화제의 안정상 및 칼슘, 니켈 및 규소, 세륨 및 니켈로 이루어진 그룹에서 하나의 원소를 함유하는 공융 성분의 2 차 침전물의 2 차 침전에 의해 경화된 알루미늄 용액이다. 분산 경화로 인한 경화상의 2 차 침전물 형성에는 아연과 마그네슘이 필요하다. 칼슘, 철, 규소, 세륨 및 니켈은 공융 형성 요소이며, 구조에 공융 성분을 형성하는데 필요하며, 이는 주조 중에 높은 가공성을 보장하며, 티타늄은 알루미늄 고용체의 개질에 필요하다.
[실시예 7]
합금 4 및 합금 A356.2의 경우, 5도에 표시된 피로 파괴 곡선이 설계되었다. 피로 시험은 대칭 하중 하에서 순수한 굽힘 방식에 따라 107주기를 기준으로 수행되었다. 시험에는 R.R. Moor 모델의 Instron 기계가 사용되었다. 작업 부분의 직경은 7.5 mm였다. 시험은 두 재료 모두에 대해 T6 상태에서 수행되었다.
얻어진 결과에 따르면 107 주기에 기초한 제안된 재료의 내구성 한계는 합금 A356.2의 내구성 한계와 비교하여 50% 이상 더 높다.

Claims (16)

  1. 아연, 마그네슘, 칼슘, 철, 티타늄 및 규소, 세륨 및 니켈, 지르코늄 및 스칸듐 등 그룹에서 적어도 하나의 성분을 함유하며, 다음 성분 함량(중량 %)을 가진 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금. :
    아연 (Zn) 5-8;
    마그네슘 (Mg) 1.5-2.1;
    칼슘 (Ca) 0.10-1.9;
    철 (Fe) 0.08-0.5;
    티타늄 (Ti) 0.01-0.15;
    규소 (Si) 0.08-0.9;
    니켈 (Ni) 0.2-0.4;
    세륨 (Ce) 0.2-0.4;
    지르코늄 (Zr) 0.08-0.15;
    스칸듐 (Sc) 0.08-0.15;
    알루미늄 (Al): 기타;
    알루미늄 용액 및 2 차 배출물에 아연 함량은 4 중량% 이상이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 칼슘이 공융 기원의 아연 및 철과의 화합물의 형태로 합금 구조에 존재하며, 입자 크기가 3미크론 이하하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  3. 제 1 항에 있어서, 칼슘이 공융 기원의 아연, 철 및 규소와의 화합물의 형태로 합금 구조에 존재하며 입자 크기가 3미크론 이하인 고강도 알루미늄 기반 합금.
  4. 제 1 항에 있어서, 칼슘이 공융 기원의 아연, 철 및 니켈과의 화합물의 형태로 합금 구조에 존재하며 입자 크기가 3미크론 이하인 고강도 알루미늄 기반 합금.
  5. 제 1 항에 있어서, 칼슘이 공융 기원의 아연, 철 및 세륨과의 화합물의 형태로 합금 구조에 존재하며 입자 크기가 3미크론 이하인 고강도 알루미늄 기반 합금.
  6. 제 1 항에 있어서, 아연이 5 중량 % 이상의 함량으로 알루미늄 용액에 존재하는 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, Ca/Fe>1.1의 비인 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, Ce/Fe>1.1의 비인 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, Ti + Zr + Sc의 합이 0.25 중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  10. 제 1 항에 있어서, 합금은 저압 주조에 의해 주조 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  11. 제 1 항에 있어서, 합금은 중력 주조에 의해 주조 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  12. 제 1 항에 있어서, 합금은 압전주조(piezocrystallization casting)에 의해 주조 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  13. 제 1 항에 있어서, 합금은 압력 하에서 주조 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금
  14. 제 1 항에 있어서, 불활성 애노드 전기 분해 기술에 의해 수득된 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  15. 제 1 항에 있어서, 지르코늄 및 스칸듐이 주로 20 nm 이하의 크기 및 격자 유형 L12를 갖는 2 차 침전물의 형태인 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
  16. 제 1 항에 있어서, 알루미늄 합금의 구조는 준 안정성 강화상의 2 차 분리 및 칼슘, 니켈 및 규소, 세륨 및 니켈로 구성된 군에서 하나의 원소를 함유하는 공융 성분 및 2 차 분리를 형성하기 위해 아연 및 마그네슘이 필요한 알루미늄 성분이며, 분산 경화, 칼슘, 철, 규소, 세륨 및 니켈이 공융 형성 요소이고 구조에서 공융 성분을 형성하는 데 필요한 강화상의 단계, 높은 주조 성능을 부여하고 고체 알루미늄 용액을 개질하는데 필요한 티타늄을 포함하는 고강도 알루미늄 기반 합금.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737902C1 (ru) * 2019-08-22 2020-12-04 Акционерное общество "Объединенная компания РУСАЛ Уральский Алюминий" (АО "РУСАЛ Урал") Порошковый алюминиевый материал
RU2716568C1 (ru) * 2019-12-24 2020-03-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Деформируемый свариваемый алюминиево-кальциевый сплав
RU2730821C1 (ru) * 2019-12-27 2020-08-26 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Жаропрочный порошковый алюминиевый материал

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050034794A1 (en) * 2003-04-10 2005-02-17 Rinze Benedictus High strength Al-Zn alloy and method for producing such an alloy product
US8157932B2 (en) 2005-05-25 2012-04-17 Alcoa Inc. Al-Zn-Mg-Cu-Sc high strength alloy for aerospace and automotive castings
RU2288965C1 (ru) * 2005-06-29 2006-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) (МИСиС) Материал на основе алюминия
CA2721752C (en) * 2009-11-20 2015-01-06 Korea Institute Of Industrial Technology Aluminum alloy and manufacturing method thereof
RU2484168C1 (ru) 2012-02-21 2013-06-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Высокопрочный экономнолегированный сплав на основе алюминия
RU2581953C1 (ru) * 2014-11-11 2016-04-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ДЕФОРМИРУЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ СИСТЕМЫ Al-Zn-Mg-Cu ПОНИЖЕННОЙ ПЛОТНОСТИ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
RU2610578C1 (ru) 2015-09-29 2017-02-13 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Высокопрочный сплав на основе алюминия
CN106167868A (zh) * 2016-09-23 2016-11-30 闻喜县瑞格镁业有限公司 一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法

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