RU2126456C1 - Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки - Google Patents
Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126456C1 RU2126456C1 RU97116302A RU97116302A RU2126456C1 RU 2126456 C1 RU2126456 C1 RU 2126456C1 RU 97116302 A RU97116302 A RU 97116302A RU 97116302 A RU97116302 A RU 97116302A RU 2126456 C1 RU2126456 C1 RU 2126456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum
- stage
- heat treatment
- hours
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сплавам на основе алюминия преимущественно системы Al-Li, предназначенных для применения в качестве конструкционного материала в авиакосмической технике, и способу их термической обработки. Сплав имеет следующий химический состав, мас.%: алюминий-основа, литий 1,5-1,9, магний 4,1-6,0, цинк 0,1-1,5 и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей: бериллий 0,001-0,2, иттрий 0,01-0,5, цирконий 0,05-0,3, скандий 0,01-0,3. Предлагаемый сплав обрабатывается по следующему режиму: закалка с температуры 400-500oС в холодной воде или на воздухе, правка растяжением со степенью деформации не более 2%, ступенчатое старение: 1-я ступень при 80-90oС в течение 3-12 ч, 2-я ступень при 110-125oС в течение 5-12 ч с последующим охлаждением со скоростью 2-8oС в час в течение 10-30 ч. Технический результат заключается в создании сплава с улучшенной термической стабильностью свойств и свариваемостью с прочностными свойствами на достаточно высоком уровне, необходимом для обшивочных материалов. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности сплавов системы Al-Li, используемых в качестве конструкционного материала в авиакосмической технике, в том числе и в сварных конструкциях.
Известны алюминиевые сплавы с литием, которые характеризуются пониженной плотностью и относительно высокой прочностью, но обладают низкой пластичностью и пониженной вязкостью, разрушения. Например, сплав по патенту США N 4,584,173, 22.04.86 имеет следующий химический состав, мас.%:
Алюминий - Основа
Литий - 2,1 - 2,9
Магний - 3,0 - 5,5
Медь - 0,2 - 0,7
и один или более элементов из группы, содержащей цирконий, гафний и ниобий:
Цирконий - 0,05 - 0,25
Гафний - 0,10 - 0,50
Ниобий - 0,05 - 0,30
и
Цинк - 0 - 2,0
Титан - 0 - 0,5
Марганец - 0 - 0,5
Никель - 0 - 0,5
Хром - 0 - 0,5
Германий - 0 - 0,2
Сплав подвергают закалке с температуры 530oC, правке растяжением со степенью деформации 2% и искусственному старению при 190oC в течение 4-16 ч.
Алюминий - Основа
Литий - 2,1 - 2,9
Магний - 3,0 - 5,5
Медь - 0,2 - 0,7
и один или более элементов из группы, содержащей цирконий, гафний и ниобий:
Цирконий - 0,05 - 0,25
Гафний - 0,10 - 0,50
Ниобий - 0,05 - 0,30
и
Цинк - 0 - 2,0
Титан - 0 - 0,5
Марганец - 0 - 0,5
Никель - 0 - 0,5
Хром - 0 - 0,5
Германий - 0 - 0,2
Сплав подвергают закалке с температуры 530oC, правке растяжением со степенью деформации 2% и искусственному старению при 190oC в течение 4-16 ч.
Недостатком сплава является низкая пластичность в термоупрочненном состоянии (относительное удлинение 3,1 - 4,5%).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является американский сплав фирмы Reynolds Metals Company по заявке PCT WO N 92/03583 05.03.92 следующего химического состава, мас.%:
Алюминий - Основа
Литий - 0,5 - 3,0
Магний - 0,5 - 10,0
Цинк - 0,1 - 5,0
Серебро - 0,1 - 2,0
при суммарном содержании этих элементов не более 12% и, если их суммарное содержание будет 7,0 - 10,0%, то лития должно быть не более 2,5%, а цинка наиболее 2,0%; кроме того, сплав может содержать до 1,0% циркония.
Алюминий - Основа
Литий - 0,5 - 3,0
Магний - 0,5 - 10,0
Цинк - 0,1 - 5,0
Серебро - 0,1 - 2,0
при суммарном содержании этих элементов не более 12% и, если их суммарное содержание будет 7,0 - 10,0%, то лития должно быть не более 2,5%, а цинка наиболее 2,0%; кроме того, сплав может содержать до 1,0% циркония.
Этот сплав подвергается закалке с температуры 515 - 559oC со скоростью охлаждения 38 - 93oC/с, правке растяжением с остаточной степенью деформации 5 - 8% и искусственному старению при 135 - 190oC (преимущественно при 171oC в течение 8 - 24 ч). После такой обработки и при определенном суммарном содержании и соотношении концентраций легирующих элементов сплав может обладать пределом прочности 476 - 497 МПа, пределом текучести 368 - 455 МПа, относительным удлинением 7 - 9% и плотностью 2,46 - 2,63 г/см3.
Недостатки этого сплава заключаются в следующем:
высокая прочность может быть обеспечена: высоким содержанием лития, но при этом понижается пластичность и вязкость разрушения сплава, его технологичность при холодной деформации, возникают большие трудности при изготовлении тонких листов, которые являются одним из основных конструктивных материалов для летательных аппаратов, высоким содержанием цинка, но при этом плотность сплава возрастает до значений 2,60 - 2,63 г/см3, что существенно уменьшает эффект по снижению массы изделий, правкой растяжением со степенью деформации 5 - 6% закаленного материала перед искусственным старением, что приводит к снижению характеристик вязкости разрушения.
высокая прочность может быть обеспечена: высоким содержанием лития, но при этом понижается пластичность и вязкость разрушения сплава, его технологичность при холодной деформации, возникают большие трудности при изготовлении тонких листов, которые являются одним из основных конструктивных материалов для летательных аппаратов, высоким содержанием цинка, но при этом плотность сплава возрастает до значений 2,60 - 2,63 г/см3, что существенно уменьшает эффект по снижению массы изделий, правкой растяжением со степенью деформации 5 - 6% закаленного материала перед искусственным старением, что приводит к снижению характеристик вязкости разрушения.
Сплав легирован дорогостоящим серебром, что повышает стоимость изделий из него - от полуфабрикатов до готовых конструкций.
Сплавы с высоким содержанием цинка при сварке плавлением имеет повышенную склонность к образованию дефектов и значительное разупрочнение.
Из известных режимов упрочняющей термической обработки наиболее близким к заявляемому является способ, заявленный в патенте США N 4,861,391, 29.08.89. Способ включает закалку с быстрым охлаждением, правку и двухступенчатое старение по режиму:
1-я ступень при температуре не выше 93oC, от нескольких часов до нескольких месяцев; предпочтительно, 66 - 85oC, не менее 24 ч;
2-я ступень при температуре не выше 219oC, от 30 минут до нескольких часов; предпочтительно, 154 - 199oC, не менее 8 ч.
1-я ступень при температуре не выше 93oC, от нескольких часов до нескольких месяцев; предпочтительно, 66 - 85oC, не менее 24 ч;
2-я ступень при температуре не выше 219oC, от 30 минут до нескольких часов; предпочтительно, 154 - 199oC, не менее 8 ч.
Для обшивки фюзеляжа летательных аппаратов наиболее важной характеристикой является вязкость разрушения (Кс). Летательные аппараты при длительной эксплуатации подвергаются солнечному нагреву, эквивалентному нагреву при 85oC, 1000 ч. В связи с этим к обшивочным материалам предъявляется требование по термической стабильности свойств сплава, прежде всего по термической стабильности характеристик вязкости разрушения.
Предложенный способ двухступенчатого старения, повышая характеристики вязкости разрушения, не обеспечивает стабильности свойств алюминиевых сплавов в после низкотемпературного нагрева при 85oC в течение 1000 ч. После нагрева 85oC, 1000 ч вязкость разрушения сплавов с литием, обработанных по этому способу, снижаются на 25 - 30%.
Техническая задача настоящего изобретения является создание сплава с повышенными характеристиками вязкости разрушения, улучшенной термической стабильностью свойств и свариваемостью с прочностными свойствами на достаточно высоком уровне, необходимом для обшивочных материалов.
Для достижения поставленной цели сплав системы Al-Li дополнительно содержит по крайней мере один элемент из группы, включающей бериллий, иттрий, цирконий и скандий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий - Основа
Литий - 1,5 - 1,9
Магний - 4,1 - 6,0
Цинк - 0,1 - 1,5
и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей:
Бериллий - 0,001 - 0,2
Иттрий - 0,01 - 0,5
Цирконий - 0,05 - 0,3
Скандий - 0,01 - 0,3
Предлагаемый сплав обрабатывается по следующему режиму: закалка с температуры 400 - 500oC в холодной воде или на воздухе, правка растяжением со степенью деформации не более 2%, ступенчатое старение: 1-я ступень при 80 - 90oC в течение 3 - 12 ч, 2-я ступень при 110 - 125oC в течение 5 - 12 ч с последующим охлаждением со скоростью 2 - 8oC в течение 10 - 30 ч.
Алюминий - Основа
Литий - 1,5 - 1,9
Магний - 4,1 - 6,0
Цинк - 0,1 - 1,5
и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей:
Бериллий - 0,001 - 0,2
Иттрий - 0,01 - 0,5
Цирконий - 0,05 - 0,3
Скандий - 0,01 - 0,3
Предлагаемый сплав обрабатывается по следующему режиму: закалка с температуры 400 - 500oC в холодной воде или на воздухе, правка растяжением со степенью деформации не более 2%, ступенчатое старение: 1-я ступень при 80 - 90oC в течение 3 - 12 ч, 2-я ступень при 110 - 125oC в течение 5 - 12 ч с последующим охлаждением со скоростью 2 - 8oC в течение 10 - 30 ч.
Введение одного или нескольких элементов бериллия, иттрия, скандия способствуют формированию однородной мелкозернистой структуры в полуфабрикатах и однородному распределению выделений упрочняющих фаз, что приводит к повышению технологической пластичности при холодной прокатке, повышению характеристик вязкости разрушения и улучшения свариваемости всеми видами сварки.
Предлагаемый способ термической обработки сплавов в результате применения регламентированного медленного охлаждения после двухступенчатого старения обеспечивает: уменьшение пересыщения твердого раствора за счет дополнительного выделения дисперсной фаз δ′ (Al3Li), равномерно распределенной в объеме матрицы, предотвращает выделение по границам зерен стабильных фаз и образование приграничных зон, свободных от выделения δ′ (Al3Li) фазы предотвращение выделения δ′ (Al3Li) фазы в процессе низкотемпературного нагрева при 85oC, 1000 ч.
Примеры осуществления:
Из сплавов, химический состав которых приведен в табл. 1, отливали слитки диаметром 70 мм. Плавка металла осуществлялась в электрической печи. После гомогенизации (500oC, 10 ч) из слитков прессовались полосы сечением 15 х 65 мм. Температура нагрева слитков перед прессованием 380 - 450oC. Заготовки из полос нагревали при 360 - 420oC и прокатывали на листы толщиной 4 мм, которые прокатывали в холодную до толщины 2,2 мм. Холоднокатаные листы подвергали закалке с температуры 400 - 500oC с охлаждением в воде или на воздухе, правке со степенью деформации до 2% и искусственному старению по режимам, приведенным в табл. 2.
Из сплавов, химический состав которых приведен в табл. 1, отливали слитки диаметром 70 мм. Плавка металла осуществлялась в электрической печи. После гомогенизации (500oC, 10 ч) из слитков прессовались полосы сечением 15 х 65 мм. Температура нагрева слитков перед прессованием 380 - 450oC. Заготовки из полос нагревали при 360 - 420oC и прокатывали на листы толщиной 4 мм, которые прокатывали в холодную до толщины 2,2 мм. Холоднокатаные листы подвергали закалке с температуры 400 - 500oC с охлаждением в воде или на воздухе, правке со степенью деформации до 2% и искусственному старению по режимам, приведенным в табл. 2.
Свойства основного материала и сварных соединений определяли на образцах, вырезанных из этих листов. Образцы сварных соединений, изготовленных автоматической аргоно-дуговой сваркой.
Как видно из полученных результатов (табл. 3) предложенный состав сплава, образованный по предложенному способу термообработки, позволил повысить вязкость разрушения, улучшить свариваемость и термическую стабильность при сохранении высокой прочности.
Применение заявленного сплава и способа его термической обработки в клепанных и сварных конструкциях авиакосмической техники позволяет повысить надежность и ресурс эксплуатации изделий с учетом длительного воздействия солнечных лучей.
Claims (2)
1. Сплав на основе алюминия преимущественно системы Al-Li, содержащий литий, магний и цинк, отличающийся тем, что сплав дополнительно содержит по крайней мере один элемент из группы, включающей бериллий, иттрий, цирконий и скандий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий - Основа
Литий - 1,5-1,9
Магний - 4,1-6,0
Цинк - 0,1-1,5
и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей:
Бериллий - 0,001-0,2
Иттрий - 0,1-0,5
Цирконий - 0,05-0,3
Скандий - 0,01-0,3
2. Способ термической обработки сплавов на основе алюминия, включающий закалку, правку и искусственное старение по двухступенчатому режиму, отличающийся тем, что после выдержки на второй ступени проводят охлаждение с регламентированной скоростью 2-8oC в час в течение 10-30 ч.
Алюминий - Основа
Литий - 1,5-1,9
Магний - 4,1-6,0
Цинк - 0,1-1,5
и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей:
Бериллий - 0,001-0,2
Иттрий - 0,1-0,5
Цирконий - 0,05-0,3
Скандий - 0,01-0,3
2. Способ термической обработки сплавов на основе алюминия, включающий закалку, правку и искусственное старение по двухступенчатому режиму, отличающийся тем, что после выдержки на второй ступени проводят охлаждение с регламентированной скоростью 2-8oC в час в течение 10-30 ч.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что первую ступень искусственного старения проводят при 80-90oC в течение 3-12 ч, а вторую ступень - при 110-125oC в течение 5-12 ч.
Priority Applications (13)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97116302A RU2126456C1 (ru) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки |
JP2000512995A JP4185247B2 (ja) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | アルミニウム系合金及びその熱処理方法 |
EP98952615.7A EP1017867B1 (de) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung |
KR1020007003017A KR100540234B1 (ko) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | 알루미늄 기초 합금 및 알루미늄 기초 합금의 열처리 방법 |
AU10250/99A AU759402B2 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment |
BRPI9812377-7A BR9812377B1 (pt) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | liga à base de alumìnio com componentes de lìtio e processo para seu tratamento térmico. |
US09/509,181 US6395111B1 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminum-based alloy and method for subjecting it to heat treatment |
PCT/EP1998/006010 WO1999015708A1 (de) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung |
CN98809322A CN1084799C (zh) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | 铝基合金和其热处理方法 |
CA002303595A CA2303595C (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminum based alloy and procedure for its heat treatment |
UA2000042301A UA66367C2 (ru) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Сплав на алюминиевой основе и способ его термообработки |
ES98952615.7T ES2445745T3 (es) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aleación sobre una base de aluminio y procedimiento para su tratamiento térmico |
US09/994,273 US6461566B2 (en) | 1997-09-22 | 2001-11-26 | Aluminum-based alloy and procedure for its heat treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97116302A RU2126456C1 (ru) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2126456C1 true RU2126456C1 (ru) | 1999-02-20 |
RU97116302A RU97116302A (ru) | 1999-06-27 |
Family
ID=20197624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97116302A RU2126456C1 (ru) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2126456C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105506236A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 西南铝业(集团)有限责任公司 | 一种合金型材表面黑白斑点控制方法 |
EA025066B1 (ru) * | 2013-02-12 | 2016-11-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Самарский Государственный Аэрокосмический Университет Имени Академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский Университет)" Сгау | Способ литья алюминиевых сплавов, алюминиевый сплав и способ производства из него промежуточных изделий |
-
1997
- 1997-09-22 RU RU97116302A patent/RU2126456C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Рабинович М.Х. Термомеханическая обработка алюминиевых сплавов.-М.: Машиностроение, 1972, с.18-20. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA025066B1 (ru) * | 2013-02-12 | 2016-11-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Самарский Государственный Аэрокосмический Университет Имени Академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский Университет)" Сгау | Способ литья алюминиевых сплавов, алюминиевый сплав и способ производства из него промежуточных изделий |
CN105506236A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 西南铝业(集团)有限责任公司 | 一种合金型材表面黑白斑点控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2180930C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и способ изготовления полуфабрикатов из этого сплава | |
EP0546103A1 (en) | IMPROVED AL-LI ALLOY SYSTEM. | |
EP0217857A1 (en) | Process for strengthening lead-antimony alloys | |
KR100540234B1 (ko) | 알루미늄 기초 합금 및 알루미늄 기초 합금의 열처리 방법 | |
JP2506115B2 (ja) | シャ−切断性の良い高強度・耐摩耗性アルミニウム合金とその製造法 | |
EP0642598A1 (en) | Low density, high strength al-li alloy having high toughness at elevated temperatures | |
US4966750A (en) | High density-high strength uranium-titanium-tungsten alloys | |
US20230220530A1 (en) | Use of products made from aluminium copper magnesium alloy that perform well at high temperature | |
CA1228493A (en) | Stress corrosion resistant al-mg-li-cu alloy | |
US10724127B2 (en) | Low density aluminum-copper-lithium alloy extrusions | |
RU2296176C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки | |
RU2126456C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки | |
JP3252596B2 (ja) | 高強度高靱性チタン合金の製造方法 | |
JPS5989744A (ja) | 熱処理性及びクリープ強度に優れたチタン合金及びその製造方法 | |
CN112111680A (zh) | 一种铝合金及其板材的制备方法 | |
JP3516566B2 (ja) | 冷間鍛造用アルミニウム合金とその製造方法 | |
US4148671A (en) | High ductility, high strength aluminum conductor | |
RU2133295C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки | |
JPH0827533A (ja) | 高温クリープ強度に優れたMg合金 | |
RU2165996C1 (ru) | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
JPH07164880A (ja) | アルミニウム合金製ドアインパクトビーム材 | |
RU2560481C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Al-Cu-Li И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
CN114990397B (zh) | 一种基于冷变形和固溶时效的强化zl201铝合金的方法 | |
JP2686140B2 (ja) | 高温ボルト用合金およびその製造方法 | |
JP3306363B2 (ja) | 耐粒界腐食性に優れたアルミニウム合金押出材およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | License on use of patent |
Effective date: 20101110 |
|
QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Effective date: 20110120 Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20010523 |