KR20230069152A - aluminum casting alloys - Google Patents

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빅토르 크리스트야노비치 만
알렉산드르 니콜라에비치 알라빈
알렉산드르 유레비치 크로킨
드미트리쉬 올레고비치 포킨
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옵쉬체스트보 에스 오그라니첸노쉬 오트베트스트벤노스트유 “인스티튜트 렉키크 마테리알로브 아이 테크놀로지쉬”
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Abstract

본 발명은 야금의 분야, 특히 알루미늄계 합금에 관한 것으로서, 특히 자동차 부품, 전자 디바이스용 부품 등을 위해 금속 몰드에서 주조함으로써 얇은 벽의 복잡한 주물을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 알루미늄계 주조 합금은 1.5 내지 5.1 wt% 칼슘; 최대 0.7 wt% 철; 최대 1.0 wt% 실리콘; 0.1 내지 1.8 wt% 아연; 및 선택적으로 0.2 내지 2.5 wt% 망간; 0.005 내지 0.1 wt% 티타늄; 0.05 내지 0.14 wt% 지르코늄; 0.05 내지 0.15 wt% 크롬 중 하나 이상을 함유하고, 여기서 칼슘과 아연은 주로 공융 입자의 형태로 합금의 구조에 존재한다. 기술적인 결과는 주조 중에 기술적 특성, 뿐만 아니라 내식성의 원하는 조합을 제공하는 것이다.The present invention relates to the field of metallurgy, in particular to aluminum-based alloys, and can be used to produce thin-walled complex castings by casting in metal molds, in particular for automotive parts, parts for electronic devices, and the like. The aluminum-based cast alloy of the present invention comprises 1.5 to 5.1 wt % calcium; up to 0.7 wt% iron; up to 1.0 wt% silicon; 0.1 to 1.8 wt % zinc; and optionally 0.2 to 2.5 wt % manganese; 0.005 to 0.1 wt % titanium; 0.05 to 0.14 wt % zirconium; 0.05 to 0.15 wt % chromium, wherein calcium and zinc are present in the structure of the alloy primarily in the form of eutectic particles. The technical result is to provide the desired combination of technical properties as well as corrosion resistance during casting.

Description

알루미늄 주조 합금aluminum casting alloys

본 발명은 야금 분야, 특히 높은 내식성을 특징으로 하는 알루미늄계 합금에 관한 것이다. 이 합금은 금속 몰드에서 주조함으로써 얇은 벽의 복잡한 형상의 주물의 제조에 사용될 수 있다.The present invention relates to the field of metallurgy, in particular to aluminum-based alloys characterized by high corrosion resistance. This alloy can be used for the production of thin-walled, complex-shaped castings by casting in metal moulds.

A413.2 또는 AK12pch(GOST1583)와 같은 A-Si 시스템의 산업용 비열처리계(non-heat-treatable) 합금은 높은 주조시 가공성과 비교적 낮은 레벨의 강도 특성을 특징으로 하는데; 특히, 항복 강도는 일반적으로 주물의 두께에 따라 60 내지 80 MPa을 초과하지 않는다. 이미 생주물 상태(as-cast condition)에서 주물의 더 높은 레벨의 강도 특성이 구리의 첨가에 의해 제공되는데; 특히, AA383.1 또는 AK12M2와 같은 합금이 알려져 있다. 이 경우 기계적 특성의 증가는 연신율의 상당한 감소 및 내식성의 저하를 수반한다.Industrial non-heat-treatable alloys of the A-Si system, such as A413.2 or AK12pch (GOST1583), are characterized by high castability and relatively low levels of strength properties; In particular, the yield strength generally does not exceed 60 to 80 MPa depending on the thickness of the casting. A higher level of strength properties of the casting already in the as-cast condition is provided by the addition of copper; In particular, alloys such as AA383.1 or AK12M2 are known. The increase in mechanical properties in this case is accompanied by a significant decrease in elongation and a decrease in corrosion resistance.

비열처리계 및 내식성 합금은, 예를 들어 만족스러운 주조시 가공성, 양호한 내식성, 높은 레벨의 강도 특성 및 연신율을 특징으로 하는 AMg6L, AMg5K, AMg5Mz(GOST1583), Magsimal®59(Rheinfelden Alloys) 등과 같은 Al-Mg 시스템을 기초로 하는 고용체 합금을 포함한다. 이 시스템 합금의 단점은 높은 선형 수축률과 얇은 벽 주물의 불충분한 기밀성을 포함한다.Non-heat-treatable and corrosion-resistant alloys are, for example, Al, such as AMg6L, AMg5K, AMg5Mz (GOST1583), Magsimal ® 59 (Rheinfelden Alloys), etc., which are characterized by satisfactory machinability in casting, good corrosion resistance, high level of strength properties and elongation. - Includes solid solution alloys based on the Mg system. Disadvantages of this system alloy include high linear shrinkage and insufficient tightness of thin-walled castings.

높은 레벨의 강도 특성, 연신율 및 내식성의 조합은 0.2 내지 0.5 wt% 마그네슘을 갖는 Al-Si 합금에서 구현되는데; 특히 AK9(GOST1583), Silafont®36(Rheinfelden Alloys), trimal®37(Trimet) 및 다른 합금이 알려져 있다. 경화는 주물의 왜곡(특히 물 담금질을 사용할 때), 치수 변화 및 균열을 유발할 수 있으므로, 주물 생산 주기를 상당히 복잡하게 한다.A combination of high levels of strength properties, elongation and corrosion resistance is achieved in Al-Si alloys with 0.2 to 0.5 wt % magnesium; In particular, AK9 (GOST1583), Silafont ® 36 (Rheinfelden Alloys), trimal ® 37 (Trimet) and other alloys are known. Hardening significantly complicates the casting production cycle as it can cause distortion of the casting (especially when water quenching is used), dimensional change and cracking.

특허 RU2660492에 개시된 NITU MISIS 발명이 알려져 있다. 생주물 상태에서 사용을 위한 재료는 (wt%): 5.4 내지 6.4% 칼슘, 0.3 내지 0.6% 실리콘 및 0.8 내지 1.2% 철을 함유한다. 제안된 발명의 단점은 2.6%를 초과하지 않는 낮은 상대 연신율을 포함하는데, 이는 중요한 주조 부품에서 재료의 사용을 제한한다.The NITU MISIS invention disclosed in patent RU2660492 is known. The material for use in the as-cast condition contains (wt%): 5.4 to 6.4% calcium, 0.3 to 0.6% silicon and 0.8 to 1.2% iron. Disadvantages of the proposed invention include a low relative elongation, not exceeding 2.6%, which limits the use of the material in critical cast parts.

자동차 및 항공 우주 용례의 구조 부품용 Al-Ni-Mn 주조 합금은 Alcoa에 의해 개발되고 특허 US6783730B2(2004년 8월 31일 공개)에 개시된 브랜드 실루민의 대안으로서 알려져 있다. 이 합금은 (wt.%) 2 내지 6% Ni, 1 내지 3% Mn, 1% Fe, 1% 미만 실리콘의 경우, 뿐만 아니라 다른 불가피한 불순물의 경우에 주조 및 기계적 특성의 양호한 조합을 갖는 주물을 생산하는 데 사용될 수 있다. 제안된 발명의 단점은, 높은 레벨의 주조 및 기계적 특성이 고순도 알루미늄 등급을 사용하여 그리고 높은 니켈 함량을 가짐으로써 보장되고, 이는 생산된 주물의 비용을 상당히 증가시킨다는 사실을 포함한다. 게다가, 제안된 재료는 전체 농도 범위에서 비열처리계인데, 이는 그 사용을 제한한다. 동시에, 높은 니켈 농도의 영역에서 주물의 내식성이 상당히 감소한다.An Al-Ni-Mn cast alloy for structural components in automotive and aerospace applications is known as an alternative to the brand silluminin developed by Alcoa and disclosed in patent US6783730B2 (published Aug. 31, 2004). This alloy produces castings with a good combination of casting and mechanical properties in the case of (wt.%) 2 to 6% Ni, 1 to 3% Mn, 1% Fe, less than 1% silicon, as well as other unavoidable impurities. can be used to produce Disadvantages of the proposed invention include the fact that a high level of casting and mechanical properties is ensured by using high purity aluminum grades and having a high nickel content, which significantly increases the cost of the castings produced. In addition, the proposed material is non-heat treatable over the entire concentration range, which limits its use. At the same time, the corrosion resistance of the casting is significantly reduced in the region of high nickel concentration.

Al-Ni 및 Al-Ni-Mn 시스템을 기초로 하는 주조 알루미늄 합금 및 이들로부터 주조 부품을 생산하는 방법이 알려져 있고, 이는 Alcoa 발명 US8349462B2(2013년 1월 8일 공개) 및 Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG의 출원 EP2011055318에 설명되어 있다. 상기 발명은 주조 용례를 위한 합금 조성물을 제안한다. 제안된 발명에서 통상적인 것은 1 내지 6%의 높은 니켈 함량인데, 이는 주요 단점 - 내식성의 상당한 감소를 결정한다. 비교적 낮은 니켈 및 망간 함량으로, 주조 합금은 낮은 레벨의 강도 특성을 갖는다.Cast aluminum alloys based on Al-Ni and Al-Ni-Mn systems and methods for producing cast parts from them are known, including Alcoa invention US8349462B2 published on 8 January 2013 and Rheinfelden Alloys GmbH & Co. It is described in KG's application EP2011055318. The invention proposes an alloy composition for casting applications. Typical in the proposed invention is a high nickel content of 1 to 6%, which determines the main drawback - a significant reduction in corrosion resistance. With relatively low nickel and manganese contents, the cast alloy has low level strength properties.

NITU MISIS에 의해 제안되고 2013년 3월 27일에 공개된 러시아 특허 2478131C2에 개시된 Al-Ni-Mn 시스템에 기초한 재료가 알려져 있다. 재료는 (wt%): 1.5 내지 2.5% Ni, 0.3 내지 0.7% Fe, 1 내지 2% Mn, 0.02 내지 0.2% Zr, 0.02% 내지 0.12% Sc 및 0.002 내지 0.1% Ce를 함유한다. 어닐링 후(담금질 작업을 사용하지 않고) 합금으로 제조된 주물은 적어도 4%의 연신율을 갖는 적어도 250 MPa의 극한 저항(ultimate resistance)을 특징으로 한다. 이 합금의 제1 단점은 집중된 기공(porosity)을 형성하는 그 증가된 경향인데, 이는 고품질의 비교적 큰 주물을 달성하는 것을 어렵게 한다. 제2 단점은 더 높은 주조 온도를 사용해야 할 필요성인데, 이는 주물 공장의 조건에서 항상 달성할 수는 없다.A material based on the Al-Ni-Mn system is known which is disclosed in Russian patent 2478131C2 proposed by NITU MISIS and published on March 27, 2013. The material contains (wt%): 1.5 to 2.5% Ni, 0.3 to 0.7% Fe, 1 to 2% Mn, 0.02 to 0.2% Zr, 0.02% to 0.12% Sc and 0.002 to 0.1% Ce. Castings made of the alloy after annealing (without the use of a quenching operation) are characterized by an ultimate resistance of at least 250 MPa with an elongation of at least 4%. A first drawback of this alloy is its increased tendency to form concentrated porosity, which makes it difficult to achieve high quality and relatively large castings. A second disadvantage is the need to use higher casting temperatures, which are not always achievable in foundry conditions.

제안된 것에 가장 가까운 재료는 https://doi.org/10.1016/ j.msea.2019.138410에서 입수 가능한 간행물에 개시된 (wt.%) Al-3.5%Ca-0.9%Mn-0.5%Fe-0.1%Zr-0.1%Sc를 함유하는 재료이다. 이 간행물의 저자는 재료를 변형된 합금으로서 고려하고, 그 프로세스 체인은 물 담금질을 배제한다. 이 간행물은 주물을 위해 간행물에 언급된 합금을 사용하는 것 및 생주물 상태로 사용하는 것의 불명백성을 개시하고 있다. 제안된 발명의 단점은 고가의 스칸듐의 존재, 뿐만 아니라 지르코늄과 스칸듐의 공동 첨가의 경화 효과를 달성하기 위해 열처리를 사용할 필요성을 포함한다.The closest material to the proposed one is (wt.%) Al-3.5%Ca-0.9%Mn-0.5%Fe-0.1%Zr disclosed in a publication available at https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138410 It is a material containing -0.1% Sc. The authors of this publication consider the material as a modified alloy, and its process chain precludes water quenching. This publication discloses the obscurity of using the alloys mentioned in the publication for casting and in the as-cast condition. Disadvantages of the proposed invention include the presence of expensive scandium, as well as the need to use heat treatment to achieve the hardening effect of the co-addition of zirconium and scandium.

본 발명의 목적은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 프로세스의 세트를 위한 지정된 요구 사항 및 부식 특성을 만족하는 금속 몰드 내로의 다양한 주조 방법, 특히 중력 주조, 고압 주조, 저압 주조, 액체 단조에 의해 얇은 벽 주물을 생산하도록 설계된 새로운 주조 알루미늄 합금을 생성하는 것이다.The object of the present invention is not limited to these, but thin-walled by various casting methods, in particular gravity casting, high pressure casting, low pressure casting, liquid forging, into metal molds that meet the specified requirements and corrosion properties for a set of processes. It is to create new cast aluminum alloys designed to produce castings.

본 발명의 기술적 결과는 주조시의 프로세스 특성과 내식성의 주어진 조합을 제공하는 것이다.The technical result of the present invention is to provide a given combination of corrosion resistance and process properties in casting.

기술적 결과는 이하의 합금 원소의 농도, wt%:The technical results are the concentrations of the following alloying elements, wt %:

칼슘 1.5 내지 5.1calcium 1.5 to 5.1

아연 0.1 내지 1.8zinc 0.1 to 1.8

철 최대 0.7steel up to 0.7

실리콘 최대 1.0silicon up to 1.0

선택적으로 이하의 그룹optionally the following groups

망간 0.2 내지 2.5manganese 0.2 to 2.5

티타늄 0.005 내지 0.1titanium 0.005 to 0.1

지르코늄 0.05 내지 0.14zirconium 0.05 to 0.14

크롬 0.05 내지 0.15chrome 0.05 to 0.15

알루미늄 및 불가피한 불순물 - 나머지로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는 알루미늄계 주조 합금을 제안함으로써 달성된다.It is achieved by proposing an aluminum-based cast alloy having at least one element selected from aluminum and unavoidable impurities - the rest.

특정 버전에서, 칼슘과 아연은 주로 공융 입자의 형태로 구조에 나타난다. 합금은 주물의 형태로 제조된다.In certain versions, calcium and zinc appear in the structure primarily in the form of eutectic particles. Alloys are produced in the form of castings.

청구항 1항에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 다양한 수정 및 개선이 허용 가능하다.Various modifications and improvements are permissible without departing from the scope of the invention as defined by claim 1.

합금 원소의 선택된 조합 덕분에, 제안된 합금은 좁은 결정화 간격을 특징으로 하고, 이는 많은 양의 공융상과 조합하여 양호한 레벨의 주조 특성, 및 알루미늄 고용체에 용해된 원소 덕분에 - 생주물 상태에서 만족스러운 레벨의 강도 특성을 제공한다. 동시에, 선택된 합금 원소의 다양한 조합으로, 청구된 영역 내의 내식성이 양호한 레벨로 유지된다.Thanks to the selected combination of alloying elements, the proposed alloy is characterized by a narrow crystallization gap, which in combination with a large amount of the eutectic phase has a good level of casting properties, and thanks to the elements dissolved in the aluminum solid solution - satisfactory in the as-cast state. It provides a good level of strength characteristics. At the same time, with the various combinations of alloying elements selected, corrosion resistance within the claimed area is maintained at a good level.

합금 원소의 허용 가능한 선택에 대한 기본 기준은 조대한(coarse) 1차 결정의 존재 및/또는 공융상의 조대화(coarsening)를 제외하고, 원하는 구조의 형성이었고; 농도 범위의 타당성은 아래에 주어진다.The basic criterion for the acceptable selection of alloying elements was the formation of the desired structure, excluding the presence of coarse primary crystals and/or coarsening of the eutectic phase; The validity of the concentration range is given below.

1.5 내지 5.1% 범위의 칼슘 및 0.1 내지 1.8% 범위의 아연의 농도(wt%)는 칼슘과 아연이 주로 충분한 양의 공융상을 형성하기 때문에 양호한 주조 특성을 제공한다. 칼슘과 아연의 공동 도입의 주요 효과는 아연 원자가 칼슘 원자를 대체하는 공동 공융상 Al4(Ca, Zn)의 형성이다. 그 결과, 강도 특성의 레벨이 더욱 증가된다. 칼슘 함량이 지정된 레벨보다 낮으면, 이는 주조 특성의 감소를 유도할 것이다. 아연이 지정된 레벨 미만으로 감소되면, 강도 특성의 상당한 증가가 관찰되지 않을 것이다. 지정된 레벨 초과의 칼슘 및 아연 함량은 조대한 구조의 형성 및 기계적 특성의 상당한 감소를 유도할 것이다.Concentrations (wt%) of calcium in the range of 1.5 to 5.1% and zinc in the range of 0.1 to 1.8% provide good casting properties because calcium and zinc mainly form a sufficient amount of the eutectic phase. The main effect of co-introduction of calcium and zinc is the formation of co-eutectic phase Al4(Ca, Zn) in which zinc atoms replace calcium atoms. As a result, the level of strength characteristics is further increased. If the calcium content is below the specified level, this will lead to a decrease in casting properties. If zinc is reduced below the specified level, no significant increase in strength properties will be observed. Calcium and zinc contents above the specified levels will lead to the formation of coarse structures and a significant reduction in mechanical properties.

철과 실리콘 함량은 주로 합금을 제조하는 데 사용되는 알루미늄의 순도에 의해 결정된다. 그러나, 철과 실리콘은 또한 합금 원소로서 사용될 수 있는데, 이는 최대 1.0 wt%의 양의 실리콘이 고용체와 공융물 사이에 재분배되고, 이는 한편으로는 생주물 상태에서 부가의 고용 경화로 인해 강도 특성의 증가를 제공하고, 다른 한편으로는, 공융물을 증가시킴으로써 합금 주조 특성에 긍정적으로 영향을 미치기 때문이다. 더 높은 실리콘 함량에 의해, 공융상의 형태가 악화되는데, 이는 일반적으로 강도 특성을 감소시킨다. 최대 0.5 wt%의 양의 철은 주로 공융 기원의 상을 형성하는데, 이는 공융물의 양을 증가시킴으로써 합금의 주조 특성에 긍정적으로 영향을 미친다. 0.5 wt% 초과의 철 농도의 증가는 공융상의 조대화 및 결과로서 기계적 특성의 감소를 유도할 수도 있다.The iron and silicon content is mainly determined by the purity of the aluminum used to make the alloy. However, iron and silicon can also be used as alloying elements, since silicon in an amount of up to 1.0 wt% is redistributed between the solid solution and the eutectic, which on the one hand due to additional solid solution hardening in the as-cast state reduces the strength properties. This is because it provides an increase and, on the other hand, positively affects the alloy casting properties by increasing the eutectic. With higher silicon content, the morphology of the eutectic phase deteriorates, which generally reduces strength properties. Iron in an amount of up to 0.5 wt% mainly forms phases of eutectic origin, which positively affect the casting properties of the alloy by increasing the amount of eutectic. An increase in the iron concentration above 0.5 wt % may lead to coarsening of the eutectic phase and consequent reduction in mechanical properties.

최대 2.5 wt%의 양의 망간은 고용 경화를 제공함으로써, 주로 생주물 상태에서 강도 특성을 증가시키는 데 필요하다. 2.5 wt% 초과의 망간 함량에 의해, Al6(Fe, Mn) 상의 1차 결정이 구조 내에 형성될 수 있는데, 이는 기계적 특성의 감소를 유도할 수 있다. 0.2 wt% 미만의 망간 함량은 상당한 고용 경화 및 결과로서, 강도 특성의 약간의 증가를 야기하지 않을 것이다.Manganese in an amount of up to 2.5 wt% is needed to increase strength properties, primarily in the as-cast condition, by providing solid solution hardening. With a manganese content greater than 2.5 wt%, primary crystals of the Al 6 (Fe, Mn) phase may form in the structure, which may lead to a decrease in mechanical properties. A manganese content of less than 0.2 wt% will not lead to significant solid solution hardening and, consequently, a slight increase in strength properties.

각각 0.05 내지 0.14% 및 0.05 내지 0.15%의 지정된 한계(wt%)의 지르코늄 및 크롬이 고용 경화를 제공하기 위해 필요하다. 더 낮은 농도의 이들 원소는 생주물 상태에서 강도 특성의 상당한 증가를 야기하지 않는다. 더 많은 양은 일반적인 것보다 더 높은 주조 온도를 필요로 할 것인데, 이는 주조 몰드의 안정성을 감소시킬 것이고; 그렇지 않으면 Al7Cr 및 Al3Zr 상의 1차 결정을 형성할 높은 확률이 있을 것인데, 이는 이들 원소의 도입으로부터 기계적 특성의 레벨을 증가시키지 않을 것이다.Zirconium and chromium in specified limits (wt%) of 0.05 to 0.14% and 0.05 to 0.15%, respectively, are required to provide solid solution hardening. Lower concentrations of these elements do not lead to significant increases in strength properties in the as-cast condition. Larger amounts will require a higher casting temperature than usual, which will reduce the stability of the casting mold; Otherwise there will be a high probability of forming primary crystals on Al 7 Cr and Al 3 Zr, which will not increase the level of mechanical properties from the introduction of these elements.

0.005 내지 0.1 wt%의 양의 티타늄은 알루미늄 고용체를 개질하는 데 필요하다. 구조 내의 더 높은 티타늄 함량은 1차 결정의 출현을 야기할 수도 있는데, 이는 전체 기계적 특성 레벨을 감소시킬 것이고, 반면 더 낮은 티타늄 함량은 이 원소의 긍정적인 효과를 달성하지 않을 것이다. 티타늄은 Al-Ti-B 및/또는 Al-Ti-C와 같은 다성분 리가처(multicomponent ligature)로서 도입될 수 있어, 합금은 대응 리가처의 함량에 비례하는 양으로 티타늄과의 화합물에 붕소와 탄소를 함유할 수도 있게 된다. 붕소와 탄소는 독립적인 원소로서, 해당 범위의 기계적 및 주조 특성에 상당한 영향을 미치지 않는다. 게다가, 티타늄의 존재 하에서, 주조 중에 고온 균열을 형성하는 경향의 감소가 몇몇 경우에 주목되었다.Titanium in an amount of 0.005 to 0.1 wt % is required to modify the aluminum solid solution. A higher titanium content in the structure may cause the appearance of primary crystals, which will reduce the overall mechanical property level, whereas a lower titanium content will not achieve the positive effect of this element. Titanium may be introduced as a multicomponent ligature such as Al-Ti-B and/or Al-Ti-C, such that the alloy contains boron and a compound with titanium in an amount proportional to the content of the corresponding ligature. It may also contain carbon. Boron and carbon are independent elements and do not significantly affect the mechanical and casting properties of that range. Furthermore, in the presence of titanium, a reduction in the tendency to form hot cracks during casting was noted in some cases.

이하의 장입재(charge materials)가 합금 (wt.%): 알루미늄 등급 A99 및 A8, 아연 등급 C0, 금속 칼슘으로서의 칼슘 및 리가처 Al-6Ca, 리가처로서 망간 Al-10% Mn, 리가처 Al-10% Zr, Al-10% Cr, Al-5% Ti를 준비하는 데 사용되었다.The following charge materials are alloys (wt.%): aluminum grades A99 and A8, zinc grade C0, calcium as metallic calcium and ligature Al-6Ca, manganese Al-10% Mn as ligature, ligature Al It was used to prepare -10% Zr, Al-10% Cr, and Al-5% Ti.

예 1Example 1

합금 원소가 구조 및 특성에 미치는 영향을 평가하기 위해, 실험실 조건 하에서 13개의 합금 조성이 준비되었다(표 1).Thirteen alloy compositions were prepared under laboratory conditions to evaluate the effect of alloying elements on structure and properties (Table 1).

[표 1] - 실험용 합금의 화학 조성(wt%)[Table 1] - Chemical composition of experimental alloy (wt%)

Figure pct00001
Figure pct00001

다른 원소의 함량은 일반적으로 0.05 wt%를 초과하지 않았다. 합금의 화학 조성은 알루미늄 고용체와 공융 성분으로 이루어진 구조를 얻는 조건으로부터 선택되었다. 시편은 "별도로 주조된 샘플" 금속 몰드에서 중력에 의해 주조되었다. 몰드 온도는 20 내지 60℃ 범위에서 변할 수 있다. 주물은 50 mm의 추정 길이를 갖는 직경 10 mm의 인장 시편이었고, 이는 기계가공 없이 주조 직후 인장 시험(항복 강도, 인장 강도 및 연신율의 결정)되었다. 시편의 구조는 시편 헤드로부터 평가되었다.The content of other elements generally did not exceed 0.05 wt%. The chemical composition of the alloy was selected from conditions to obtain a structure consisting of aluminum solid solution and eutectic components. Specimens were cast by gravity in "separately cast sample" metal molds. The mold temperature can vary from 20 to 60°C. The casting was a 10 mm diameter tensile specimen with an estimated length of 50 mm, which was tensile tested (determination of yield strength, tensile strength and elongation) immediately after casting without machining. The structure of the specimen was evaluated from the specimen head.

[표 2] - 생주물 상태에서의 기계적 특성(금속 몰드 내로의 중력 주조)[Table 2] - Mechanical properties in as-cast condition (gravity casting into metal mould)

Figure pct00002
Figure pct00002

* - 표 1의 조성* - Composition in Table 1

연구된 합금의 구조의 분석은 표 1의 고려된 조성의 구조가 주로 알루미늄 고용체와 대응 원소에 의해 형성된 공융상으로 이루어지는 것을 나타내었다. 동시에, 모든 실험적 합금의 칼슘과 아연은 공융 입자의 형태로 주로 나타난다.Analysis of the structure of the studied alloys revealed that the structure of the considered composition in Table 1 consists mainly of the eutectic phase formed by the aluminum solid solution and the corresponding element. At the same time, calcium and zinc in all experimental alloys appear predominantly in the form of eutectic particles.

조성 2, 5 및 12는 생주물 상태에서 사용을 위한 이들의 양호한 항복 강도 대 연신율 비 때문에 바람직하다. 조성 5(표 1)의 예를 사용하는 가장 바람직한 합금 구조가 도 1에 도시되어 있다.Compositions 2, 5 and 12 are preferred because of their good yield strength to elongation ratio for use in the as-cast condition. The most preferred alloy structure using the example of composition 5 (Table 1) is shown in FIG.

예 2:Example 2:

청구된 합금(표 1)의 조성 2, 5, 8 및 11의 예에 의한 내식성은 이하의 프로그램: 1 사이클 - 25±1℃의 온도에서 8시간 동안 5% NaCl 용액의 분무시에 염무(salt fog) 챔버 내에서 침지, 이어서 16시간 동안 용액을 분무하지 않고 35±3℃에서 침지, 총 7회의 사이클 하에서 중성 염무에 노출에 의해 수행되는 가속화된 부식 시험의 방법에 의해 평가되었다. 결과는 시편의 표면 외관과 부식 손상의 깊이를 변화시킴으로써 평가되었다(금속 조직학적 방법). ADC6형 합금이 기준으로서 사용되었는데, 이는 주조 알루미늄 합금 중 가장 높은 내식성을 특징으로 한다.The corrosion resistance of the examples of compositions 2, 5, 8 and 11 of the claimed alloy (Table 1) was determined by the following program: 1 cycle - salt spray when spraying a 5% NaCl solution for 8 hours at a temperature of 25 ± 1 ° C. fog) chamber followed by exposure to neutral salt fog under immersion at 35±3° C. without spraying the solution for 16 hours, a total of 7 cycles. Results were evaluated by varying the surface appearance of the specimen and the depth of corrosion damage (metallographic method). An ADC6 type alloy was used as a reference, which is characterized by the highest corrosion resistance among cast aluminum alloys.

결과의 비교 분석으로부터, 시험 동안, 검사된 조성 및 표준의 표면 색상이 은으로부터 은-황색으로 변경되었고, 뿐만 아니라 상당한 부식 손상 없이 최대 10 미크론의 단일 표면 손상이 발생했다.A comparative analysis of the results showed that during the test, the surface color of the tested compositions and standards changed from silver to silver-yellow, as well as single surface damage up to 10 microns without significant corrosion damage.

예 3example 3

주조 특성은 "하프 주조(harp casting)"를 사용하는 고온 취성(HB) 파라미터를 사용하여 평가되었고, 가장 양호한 지표는 최대 "막대" 길이를 가진 주물을 얻는 것이다(도 2). 고온 균열의 경향은 합금 2, 4 및 12를 예로서 사용하여 평가되었다(표 1). ADC6형 합금이 비교로서 사용되었다. 합금 2, 4 및 12에서 균열의 부재가 나타났고(표 1), 이는 그로부터의 주물이 막대의 약 40%가 최대 길이로부터 시작하여 파단되는 ADC6 합금에 대조적으로, 대부분의 Al-Si 합금의 레벨에서 양호한 지표이다.Casting properties were evaluated using the high temperature brittleness (HB) parameter using "harp casting", the best indicator being to obtain castings with maximum "bar" length (FIG. 2). The propensity for hot cracking was evaluated using alloys 2, 4 and 12 as examples (Table 1). An ADC6 type alloy was used as a comparison. The absence of cracks was noted in alloys 2, 4 and 12 (Table 1), indicating that castings from them were at the level of most Al-Si alloys, in contrast to the ADC6 alloy, where about 40% of the rods fractured starting from their maximum length. is a good indicator in

예 4example 4

합금 12(표 1)의 기계적 특성을 평가하기 위해, 2 mm 두께의 플레이트가 사출 성형(HPDC)에 의해 주조되었다. 주조는 몰드의 진공화로 행해졌다. 몰드 온도는 약 150℃였다. 용융물의 온도는 710℃였다. 주조 플레이트로부터 절단한 시편의 인장 시험의 결과는 표 3에 나타낸다.To evaluate the mechanical properties of alloy 12 (Table 1), 2 mm thick plates were cast by injection molding (HPDC). Casting was done by vacuuming the mold. The mold temperature was about 150°C. The temperature of the melt was 710 °C. The results of tensile tests on specimens cut from cast plates are shown in Table 3.

[표 3] - 2 mm HPDC 주조 플레이트의 인장 시험 결과(생주물 상태)[Table 3] - Tensile test results of 2 mm HPDC casting plate (as-cast condition)

Figure pct00003
Figure pct00003

Claims (4)

이하의 합금 원소 분포, wt%:
칼슘 1.5 내지 5.1
아연 0.1 내지 1.8
철 최대 0.7
실리콘 최대 1.0
선택적으로 이하의 그룹
망간 0.2 내지 2.5
티타늄 0.005 내지 0.1
지르코늄 0.05 내지 0.14
크롬 0.05 내지 0.15
알루미늄 및 불가피한 불순물 - 나머지
로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는, 알루미늄계 주조 합금.
Distribution of the following alloying elements, wt %:
Calcium 1.5 to 5.1
Zinc 0.1 to 1.8
iron max 0.7
Silicon up to 1.0
optionally the following groups
Manganese 0.2 to 2.5
Titanium 0.005 to 0.1
Zirconium 0.05 to 0.14
0.05 to 0.15 chromium
Aluminum and unavoidable impurities - remainder
An aluminum-based cast alloy having at least one element selected from
제1항에 있어서, 이하의 재분포, wt%:
칼슘 2.8 내지 5.0
망간 0.2 내지 1.2
철 최대 0.5
실리콘 최대 1.0
아연 0.1 내지 1.6
의 합금 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄계 주조 합금.
The method of claim 1 wherein the following redistribution, wt %:
Calcium 2.8 to 5.0
Manganese 0.2 to 1.2
iron max 0.5
Silicon up to 1.0
Zinc 0.1 to 1.6
An aluminum-based casting alloy, characterized in that it contains an alloying element of.
제1항 또는 제2항에 있어서, 칼슘 및 아연은 주로 공융 입자의 형태로 그 내부에 있는 것을 특징으로 하는, 알루미늄계 주조 합금.3. Aluminum-based cast alloy according to claim 1 or 2, characterized in that calcium and zinc are mainly in the form of eutectic particles therein. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 주물의 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는, 알루미늄계 주조 합금.The aluminum-based casting alloy according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is produced in the form of a casting.
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