RU2184167C2 - Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава - Google Patents
Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2184167C2 RU2184167C2 RU2000123608A RU2000123608A RU2184167C2 RU 2184167 C2 RU2184167 C2 RU 2184167C2 RU 2000123608 A RU2000123608 A RU 2000123608A RU 2000123608 A RU2000123608 A RU 2000123608A RU 2184167 C2 RU2184167 C2 RU 2184167C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- copper
- lithium
- alloy
- strength
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сплавам на основе алюминия системы алюминий-медь-литий, используемым в качестве конструкционных материалов в авиакосмической технике. Сплав характеризуется следующим химическим составом, мас.%: медь 3,0-3,8, литий 1,4-1,7, цирконий 0,0001-0,04, скандий 0,16-0,35, железо 0,01-0,5, магний 0,01-0,7, марганец 0,05-0,5, водород 1,0•10-5-5,0•10-5, барий 0,001-0,2, галлий 0,001-0,08, сурьма 0,00001-0,001, алюминий - остальное. Техническим результатом изобретения является улучшение конструктивной прочности, ударопрочности, снижение скорости роста усталостных трещин при сохранении высокого уровня прочностных свойств (предела прочности, текучести) и свариваемости. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к сплавам па основе алюминия системы алюминий-медь-литий. Изделия из этих сплавов используются в авиакосмической технике, например в баках, обшивке и силовом наборе.
Известны конструкционные деформируемые сплавы системы Al-Cu-Li (патенты РФ 1707986 и 1720291, патент Франции 2561260, МКИ С 22 С 21/12). Они предназначены для баков, элементов крыла и силового набора. Однако эти сплавы, имея пониженную плотность, высокие прочностные свойства при однократном и повторном нагружении, обладают пониженными значениями конструктивной прочности, ударопрочности и повышенной скоростью роста трещины усталости (СРТУ), а также недостаточно высокими характеристиками свариваемости.
Эти свойства во многих случаях являются определяющими при эксплуатации изделий авиакосмической техники.
Наиболее близким по назначению и по химическому составу, принятым за прототип, является сплав на основе алюминия системы алюминий-медь-литий следующего химического состава (мас.%):
Медь - 1,4-6,0
Литий - 1,0-4,0
Цирконий - 0,02-0,3
Титан - 0,01-0,15
Бор - 0,0002-0,07
Церий - 0,005-0,15
Железо - 0,03-0,25
по крайней мере один элемент из группы, содержащей (мас. %):
Неодим - 0,0002-0,1
Скандий - 0,1-0,35
Ванадий - 0,01-0,15
Марганец - 0,05-0,6
Магний - 0,6-2,0
Алюминий - Остальное
(патент РФ 1584414, БИ 19, 1994г.)
Этот сплав обладает улучшенным сочетанием прочностных характеристик, параметров пластичности, свариваемости. Он используется как конструкционный материал в авиакосмической технике.
Медь - 1,4-6,0
Литий - 1,0-4,0
Цирконий - 0,02-0,3
Титан - 0,01-0,15
Бор - 0,0002-0,07
Церий - 0,005-0,15
Железо - 0,03-0,25
по крайней мере один элемент из группы, содержащей (мас. %):
Неодим - 0,0002-0,1
Скандий - 0,1-0,35
Ванадий - 0,01-0,15
Марганец - 0,05-0,6
Магний - 0,6-2,0
Алюминий - Остальное
(патент РФ 1584414, БИ 19, 1994г.)
Этот сплав обладает улучшенным сочетанием прочностных характеристик, параметров пластичности, свариваемости. Он используется как конструкционный материал в авиакосмической технике.
Однако указанный сплав обладает пониженными конструктивной прочностью, ударопрочностью и повышенной скоростью роста трещины усталости, что затрудняет его использование, например, в самолетостроении, в частности, в изделиях, длительно работающих при повторных нагрузках или подверженных внешним ударам.
Технической задачей данного изобретения является создание сплава, обладающего, наряду с высокими прочностными свойствами (пределами прочности, текучести) и свариваемостью, повышенными конструктивной прочностью, ударопрочностью и пониженной СРТУ. Это позволит изготавливать изделия авиакосмической техники с большим ресурсом эксплуатации, повышенной надежности и безопасности.
Для достижения поставленной задачи предложен сплав на основе алюминия, имеющий следующий химический состав (мас.%):
Медь - 3,0-3,8
Литий - 1,4-1,7
Цирконий - 0,0001-0,04
Скандий - 0,16-0,35
Железо - 0,01-0,5
Магний - 0,01-0,7
Марганец - 0,05-0,5
Водород - 1,0•10-5-5,0•10-5
Барий - 0,001-0,2
Галлий - 0,001-0,08
Сурьма - 0,00001-0,001
Алюминий - Остальное
и изделие, выполненное из этого сплава.
Медь - 3,0-3,8
Литий - 1,4-1,7
Цирконий - 0,0001-0,04
Скандий - 0,16-0,35
Железо - 0,01-0,5
Магний - 0,01-0,7
Марганец - 0,05-0,5
Водород - 1,0•10-5-5,0•10-5
Барий - 0,001-0,2
Галлий - 0,001-0,08
Сурьма - 0,00001-0,001
Алюминий - Остальное
и изделие, выполненное из этого сплава.
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит водород, барий, галлий и сурьму.
Улучшение конструктивной прочности, ударопрочности и снижение СРТУ как важных характеристик, обеспечивающих повышение эксплуатационных свойств и ресурса ряда изделий, достигается дополнительным легированием водородом, барием, а также добавкой галлия и сурьмы.
Присутствие водорода в виде соединений (например, гидридов лития) затрудняет деформацию вблизи вершины растущей трещины, замедляя ее распространение. Барий совместно со скандием и цирконием снижает поверхностное натяжение расплава в процессе сварки, что сказывается на уменьшении размеров интерметаллидов при кристаллизации металла шва. Это улучшает работоспособность и конструктивную прочность сварного соединения. Галлий и сурьма, находясь в твердом растворе, влияют на взаимодействие дислокации с выделениями, затрудняя деформацию у вершины трещины, тем самым снижая СРТУ.
Пример осуществления
Из слитков сплавов 1-4 в лабораторных условиях при температуре 450oС были отпрессованы полосы. Из полос путем поперечной горячей (при 420-470oС), а затем холодной прокатки получали листы толщиной 3 мм. Листы закаливали от 530oС в воде, подвергали растяжке на 2-3% и старили по ступенчатому режиму при 160-180oС.
Из слитков сплавов 1-4 в лабораторных условиях при температуре 450oС были отпрессованы полосы. Из полос путем поперечной горячей (при 420-470oС), а затем холодной прокатки получали листы толщиной 3 мм. Листы закаливали от 530oС в воде, подвергали растяжке на 2-3% и старили по ступенчатому режиму при 160-180oС.
Сварные соединения получали аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой св 1217.
Проведены испытания механических свойств листов и сварных соединений. Испытания ударопрочности листов проводили на вертикальном копре с полусферическим стальным наконечником диаметром 25 мм. Образец - пластина размером 1х100х150 мм. Определяли пороговую энергию удара, отвечающую появлению трещины в образце.
Для оценки конструктивной прочности были изготовлены сварные бачки диаметром 380 мм, которые испытывали до разрушения внутренним давлением. Оценивали напряжение, отвечающее разрушению бачка. Скорость роста трещины усталости (d21/dN) определяли на образцах шириной 200 мм при ΔK = 100кгc/мм3/2.
В табл. 1 представлены химические составы предложенного сплава и прототипа. В табл. 2 приведены свойства предложенного сплава и прототипа. Полученные результаты показывают, что предложенный сплав, по сравнению с известным сплавом, обладает близкими значениями пределов прочности, текучести и относительного удлинения основного материала, а также предела прочности сварного соединения. Однако по конструктивной прочности и ударопрочности предложенный сплав превосходит известный сплав соответственно на 15 и 35%, а СРТУ предложенного сплава в 1,8 раза меньше, чем у известного сплава.
В табл. 1 представлены химические составы предложенного сплава и прототипа. В табл. 2 приведены свойства предложенного сплава и прототипа. Полученные результаты показывают, что предложенный сплав, по сравнению с известным сплавом, обладает близкими значениями пределов прочности, текучести и относительного удлинения основного материала, а также предела прочности сварного соединения. Однако по конструктивной прочности и ударопрочности предложенный сплав превосходит известный сплав соответственно на 15 и 35%, а СРТУ предложенного сплава в 1,8 раза меньше, чем у известного сплава.
Таким образом, применение предложенного сплава в авиакосмической технике обеспечит повышение ресурса эксплуатации, а значит повысит надежность и экономичность работы изделий.
Claims (1)
1. Сплав на основе алюминия, содержащий медь, литий, цирконий, скандий, железо, магний, марганец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит водород, галлий, барий и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Медь - 3,0-3,8
Литий - 1,4-1,7
Цирконий - 0,0001-0,04
Скандий - 0,16-0,35
Железо - 0,01-0,5
Магний - 0,01-0,7
Марганец - 0,05-0,5
Водород - 1,0•10-5-5,0•10-5
Барий - 0,001-0,2
Галлий - 0,001-0,08
Сурьма - 0,00001-0,001
Алюминий - Остальное
2. Изделие, выполненное из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что сплав имеет следующий химический состав, мас. %:
Медь - 3,0-3,8
Литий - 1,4-1,7
Цирконий - 0,0001-0,04
Скандий - 0,16-0,35
Железо - 0,01-0,5
Магний - 0,01-0,7
Марганец - 0,05-0,5
Водород - 1,0•10-5-5,0•10-5
Барий - 0,001-0,2
Галлий - 0,001-0,08
Сурьма - 0,00001-0,001
Алюминий - Остальное
Медь - 3,0-3,8
Литий - 1,4-1,7
Цирконий - 0,0001-0,04
Скандий - 0,16-0,35
Железо - 0,01-0,5
Магний - 0,01-0,7
Марганец - 0,05-0,5
Водород - 1,0•10-5-5,0•10-5
Барий - 0,001-0,2
Галлий - 0,001-0,08
Сурьма - 0,00001-0,001
Алюминий - Остальное
2. Изделие, выполненное из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что сплав имеет следующий химический состав, мас. %:
Медь - 3,0-3,8
Литий - 1,4-1,7
Цирконий - 0,0001-0,04
Скандий - 0,16-0,35
Железо - 0,01-0,5
Магний - 0,01-0,7
Марганец - 0,05-0,5
Водород - 1,0•10-5-5,0•10-5
Барий - 0,001-0,2
Галлий - 0,001-0,08
Сурьма - 0,00001-0,001
Алюминий - Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000123608A RU2184167C2 (ru) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000123608A RU2184167C2 (ru) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2184167C2 true RU2184167C2 (ru) | 2002-06-27 |
| RU2000123608A RU2000123608A (ru) | 2002-08-27 |
Family
ID=20240038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000123608A RU2184167C2 (ru) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2184167C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2872172A1 (fr) * | 2004-06-25 | 2005-12-30 | Pechiney Rhenalu Sa | Produits en alliage d'aluminium a haute tenacite et haute resistance a la fatigue |
-
2000
- 2000-09-14 RU RU2000123608A patent/RU2184167C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2872172A1 (fr) * | 2004-06-25 | 2005-12-30 | Pechiney Rhenalu Sa | Produits en alliage d'aluminium a haute tenacite et haute resistance a la fatigue |
| WO2006010817A1 (fr) * | 2004-06-25 | 2006-02-02 | Pechiney, Rhenalu | Procede de fabrication de produits en alliage d’aluminium a haute tenacite et haute resistance a la fatigue |
| CN100564571C (zh) * | 2004-06-25 | 2009-12-02 | 爱尔康何纳吕公司 | 具有高韧性和高疲劳强度的铝合金制成的产品的生产方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101886189B (zh) | 一种β钛合金及其制备方法 | |
| RU2180930C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и способ изготовления полуфабрикатов из этого сплава | |
| US20140283958A1 (en) | High Fracture Toughness Aluminum-Copper-Lithium Sheet or Light-Gauge Plates Suitable for Fuselage Panels | |
| JP2892666B2 (ja) | 超高強度溶接性アルミニウム‐リチウム合金 | |
| Ambriz et al. | Fracture energy evaluation on 7075-T651 aluminum alloy welds determined by instrumented impact pendulum | |
| US4848647A (en) | Aluminum base copper-lithium-magnesium welding alloy for welding aluminum lithium alloys | |
| NO153862B (no) | Eldningsherdbar jern-nikkel-basert legering. | |
| JPS63206445A (ja) | アルミニウム−リチウム三元合金 | |
| WO2016139239A1 (en) | Process for manufacturing welded parts comprising arc-welded wrought components made of 6xxx series aluminium alloy using a 5xxx series aluminium filler wire | |
| RU2237098C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
| US5320803A (en) | Process for making aluminum-lithium alloys of high toughness | |
| RU2184167C2 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава | |
| EP4142964A1 (en) | Corrosion resistant high strength weldable aluminum alloy for structural applications | |
| RU2163940C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
| Nishimoto et al. | Microcracking in multipass weld metal of alloy 690 Part 3–Prevention of microcracking in reheated weld metal by addition of La to filler metal | |
| CN113319468B (zh) | 一种防止焊接裂纹的核电用镍基合金焊丝的成分设计方法、核电用镍基合金焊丝 | |
| RU2560485C1 (ru) | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
| US4861550A (en) | Corrosion-resistant nickel-base alloy having high resistance to stress corrosion cracking | |
| RU2233903C1 (ru) | Сплав на основе алюминия | |
| RU2560481C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Al-Cu-Li И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
| Bozkurt et al. | The effect of welding parameters on the mechanical and microstructural properties of friction stir welded dissimilar AA 3003-H24 and 2124/SiC/25p-T4 alloy joints | |
| RU2171308C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
| Zakharov et al. | High-strength weldable corrosion-resistant aluminum alloy for bearing building structures | |
| Mandal | Surface modification of Aluminium alloy (7xxx series) by multipass friction stir processing | |
| Tandel et al. | Effect of Friction Stir Processing on Fusion Welded Joint of Al-5083 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120915 |