RU2233345C1 - Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy - Google Patents

Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2233345C1
RU2233345C1 RU2003100484/02A RU2003100484A RU2233345C1 RU 2233345 C1 RU2233345 C1 RU 2233345C1 RU 2003100484/02 A RU2003100484/02 A RU 2003100484/02A RU 2003100484 A RU2003100484 A RU 2003100484A RU 2233345 C1 RU2233345 C1 RU 2233345C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
aluminum
silicon
iron
deformable
Prior art date
Application number
RU2003100484/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003100484A (en
Inventor
Ю.А. Филатов (RU)
Ю.А. Филатов
В.Г. Давыдов (RU)
В.Г. Давыдов
В.И. Елагин (RU)
В.И. Елагин
В.В. Захаров (RU)
В.В. Захаров
Е.И. Швечков (RU)
Е.И. Швечков
Л.И. Панасюгина (RU)
Л.И. Панасюгина
Р.И. Доброжинска (RU)
Р.И. Доброжинская
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" filed Critical Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов"
Priority to RU2003100484/02A priority Critical patent/RU2233345C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2003100484A publication Critical patent/RU2003100484A/en
Publication of RU2233345C1 publication Critical patent/RU2233345C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: alloy metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to deformable thermally non-strengthening alloys designated for using as deformed semi-finished product as the structural material. Invention proposes alloy comprising the following components, wt.-%: magnesium, 5.0-5.6; titanium, 0.01-0.03; beryllium, 0.0002-0.005; zirconium, 0.05-0.12; scandium, 0.16-0.26; cerium, 0.0002-0.0009; manganese, 0.15-0.5, and group of elements including iron and silicon, 0.05-0.12; aluminum, the balance. The ratio of the content of iron to the content of silicon must 1 or above. Invention provides the development of alloy eliciting higher indices of static strength, failure viscosity and cyclic crack resistance as compared with the known alloy.
EFFECT: improved and enhanced properties of alloy.
2 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к металлургии сплавов, в частности деформируемых термически неупрочняемых сплавов, предназначенных для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала.The present invention relates to the metallurgy of alloys, in particular deformable thermally unstrengthened alloys intended for use in the form of deformed semi-finished products as a structural material.

Известны в металлургии конструкционные деформируемые термически неупрочняемые сплавы на основе алюминия (см. ГОСТ 4784-74), в частности сплав АМг6 следующего химического состава, мас.%:Known in metallurgy are structural deformable thermally unstrengthened alloys based on aluminum (see GOST 4784-74), in particular, AMg6 alloy of the following chemical composition, wt.%:

Магний 5,8-6,8Magnesium 5.8-6.8

Марганец 0,5-0,8Manganese 0.5-0.8

Титан 0,02-0,1Titanium 0.02-0.1

Бериллий 0,0002-0,005Beryllium 0.0002-0.005

Алюминий ОстальноеAluminum Else

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные характеристики, в частности низкий предел текучести деформированных полуфабрикатов в отожженном и в горячедеформированном состояниях.However, the existing alloy has low strength characteristics, in particular, a low yield strength of deformed semi-finished products in annealed and hot-deformed conditions.

Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, предназначенный для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала (см. патент RU №2085607, М.кл. С 22 С 21/06 - прототип), следующего химического состава, мас.%:Known deformable thermally unstrengthened alloy based on aluminum, intended for use in the form of deformed semi-finished products as a structural material (see patent RU No. 2085607, Mcl C 22 C 21/06 - prototype), the following chemical composition, wt.%:

Магний 3,9-4,9Magnesium 3.9-4.9

Титан 0,01-0,1Titanium 0.01-0.1

Бериллий 0,0001-0,005Beryllium 0.0001-0.005

Цирконий 0,05-0,15Zirconium 0.05-0.15

Скандий 0,20-0,50Scandium 0.20-0.50

Церий 0,001-0,004Cerium 0.001-0.004

Алюминий ОстальноеAluminum Else

Известный сплав имеет недостаточно высокие характеристики статической прочности, вязкости разрушения и циклической трещиностойкости при высокой технологичности в металлургическом производстве, высокой коррозионной стойкости, хорошей свариваемости и высокой работоспособности при криогенных температурах.The known alloy has insufficiently high characteristics of static strength, fracture toughness and cyclic crack resistance with high processability in metallurgical production, high corrosion resistance, good weldability and high performance at cryogenic temperatures.

Предлагается конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, титан, бериллий, цирконий, скандий и церий, который дополнительно содержит марганец и группу элементов, включающую железо и кремний, и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:A structural deformable thermally non-hardenable aluminum-based alloy is proposed, containing magnesium, titanium, beryllium, zirconium, scandium and cerium, which additionally contains manganese and a group of elements including iron and silicon, and the components are taken in the following ratio, wt.%:

Магний 5,0-5,6Magnesium 5.0-5.6

Титан 0,01-0,03Titanium 0.01-0.03

Бериллий 0,0002-0,005Beryllium 0.0002-0.005

Цирконий 0,05-0,12Zirconium 0.05-0.12

Скандий 0,16-0,26Scandium 0.16-0.26

Церий 0,0002-0,0009Cerium 0,0002-0,0009

Марганец 0,15-0,5Manganese 0.15-0.5

Группа элементов, включающаяA group of elements including

железо и кремний 0,05-0,12iron and silicon 0.05-0.12

Алюминий ОстальноеAluminum Else

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.however, the ratio of iron to silicon should be equal to or greater than unity.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит марганец и группу элементов, включающую железо и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The proposed alloy differs from the known one in that it additionally contains manganese and a group of elements, including iron and silicon, in the following ratio of components, wt.%:

Магний 5,0-5,6Magnesium 5.0-5.6

Титан 0,01-0,03Titanium 0.01-0.03

Бериллий 0,0002-0,005Beryllium 0.0002-0.005

Цирконий 0,05-0,12Zirconium 0.05-0.12

Скандий 0,16-0,26Scandium 0.16-0.26

Церий 0,0002-0,0009Cerium 0,0002-0,0009

Марганец 0,15-0,5Manganese 0.15-0.5

Группа элементов, включающаяA group of elements including

железо и кремний 0,05-0,12iron and silicon 0.05-0.12

Алюминий ОстальноеAluminum Else

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.however, the ratio of iron to silicon should be equal to or greater than unity.

Технический результат – повышение характеристик статической и динамической прочности сплава, что позволяет повысить ресурс, надежность и характеристики весовой отдачи конструкций, работающих в условиях статических и динамических нагрузок, в частности конструкций летательных аппаратов, в том числе работающих на криогенном топливе.The technical result is an increase in the characteristics of the static and dynamic strength of the alloy, which allows to increase the resource, reliability and weight return characteristics of structures operating under static and dynamic loads, in particular aircraft structures, including those operating on cryogenic fuel.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве за счет вторичных выделений мелкодисперсных интерметаллидов, содержащих в своем составе алюминий, скандий, цирконий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, обеспечивается высокий уровень статической прочности. В то же время достаточно пластичная матрица, представляющая собой, в основном, твердый раствор магния и марганца в алюминии, за счет высокого запаса пластичности обеспечивает высокую сопротивляемость сплава развитию трещины при статическом и циклическом нагружении. Регламентируемая величина отношения содержания железа к содержанию кремния при их достаточно низком суммарном содержании оптимизирует морфологию первичных интерметаллидов кристаллизационного происхождения, содержащих, в основном, алюминий, железо и кремний, способствующих некоторому повышению статической прочности сплава при сохранении пластичности.With the proposed content and ratio of components in the proposed alloy due to the secondary emissions of finely dispersed intermetallic compounds containing aluminum, scandium, zirconium and other transition metals included in the alloy, a high level of static strength is ensured. At the same time, a sufficiently plastic matrix, which is mainly a solid solution of magnesium and manganese in aluminum, due to the high plasticity margin, provides high resistance of the alloy to crack development under static and cyclic loading. The regulated value of the ratio of the iron content to the silicon content at their sufficiently low total content optimizes the morphology of the primary intermetallic compounds of crystallization origin, containing mainly aluminum, iron and silicon, which contribute to some increase in the static strength of the alloy while maintaining ductility.

Пример.Example.

С использованием в качестве шихты алюминия марки А99, магния Mг90, двойных лигатур алюминий–титан, алюминий–бериллий, алюминий–цирконий, алюминий–скандий, алюминий–церий, алюминий–марганец, алюминий–железо и силумина в электропечи готовили расплав и методом полунепрерывного литья отливали плоские слитки сечением 165×550 мм из сплава предлагаемого состава с минимальным (состав 1), оптимальным (состав 2), максимальным (состав 3) содержанием компонентов, запредельным содержанием компонентов (составы 4, 5), а также из известного (состав 6) сплава (табл. 1).Using a mixture of aluminum of grade A99, magnesium Mg90, double alloys aluminum – titanium, aluminum – beryllium, aluminum – zirconium, aluminum – scandium, aluminum – cerium, aluminum – manganese, aluminum – iron and silumin in an electric furnace, the melt was prepared using the semi-continuous method flat ingots with a section of 165 × 550 mm were cast from the alloy of the proposed composition with a minimum (composition 1), optimal (composition 2), maximum (composition 3) content of components, transcendent content of components (compositions 4, 5), as well as from known (composition 6) alloy (tab. 1).

При изготовлении сплава в промышленных условиях металлургического производства в качестве шихтовых материалов возможно использование отходов стандартных алюминиево-магниевых сплавов.In the manufacture of an alloy under industrial conditions of metallurgical production, it is possible to use waste from standard aluminum-magnesium alloys as charge materials.

Слитки гомогенизировали, обрабатывали механически до толщины 140 мм, после чего на стане горячей прокатки при 400°С прокатывали до толщины 7 мм, а затем на стане холодной прокатки – до толщины 2 мм. Полученные холоднокатаные листы подвергали отжигу в электропечи с воздушной циркуляцией. Отожженные листы служили материалом для испытаний. Испытания проводили при комнатной температуре.The ingots were homogenized, machined to a thickness of 140 mm, after which they were rolled to a thickness of 7 mm in a hot rolling mill at 400 ° C, and then to a thickness of 2 mm in a cold rolling mill. The obtained cold-rolled sheets were annealed in an air circulating electric furnace. The annealed sheets served as test material. The tests were carried out at room temperature.

В направлении поперек прокатки вырезали стандартные плоские образцы и определяли механические свойства при статическом растяжении: предел прочности σВ, предел текучести σ0,2, относительное удлинение δ.In the direction across the rolling, standard flat samples were cut out and mechanical properties under static tension were determined: tensile strength σ B , yield strength σ 0.2 , elongation δ.

Испытания на вязкость разрушения (статическую трещиностойкость) проводили на сервогидравлической испытательной машине MTS-100. Определяли критическое значение условного коэффициента интенсивности напряжений

Figure 00000001
на поперечных образцах шириной В=200 мм.Tests for fracture toughness (static fracture toughness) were carried out on a MTS-100 servo-hydraulic testing machine. The critical value of the conditional stress intensity factor was determined
Figure 00000001
on transverse samples with a width of B = 200 mm.

Испытания на циклическую трещиностойкость проводили на сервогидравлической машине РSА-10. Нагружение поперечных образцовTests for cyclic crack resistance were carried out on a PSA-10 servo-hydraulic machine. Transverse specimen loading

шириной В=200 мм осуществляли по синусоидальному циклу с частотой f=10 Гц, асимметрия цикла R=0,1. Определяли скорость роста трещины усталости (СРТУ), dа/dN, при величине размаха коэффициента интенсивности напряжений ΔК=31,2

Figure 00000002
.a width of B = 200 mm was carried out by a sinusoidal cycle with a frequency of f = 10 Hz, the asymmetry of the cycle R = 0.1. We determined the growth rate of the fatigue crack (SRTU), dа / dN, with the magnitude of the amplitude of the stress intensity factor ΔK = 31.2
Figure 00000002
.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.The test results are given in table. 2.

Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав обладает более высокими характеристиками статической прочности, вязкости разрушения и циклической трещиностойкости по сравнению с известным. Применение предлагаемого сплава в качестве конструкционного материала позволит на 10-15% снизить вес конструкций, повысить их надежность и долговечность, что особенно важно для самолетостроения. Хорошая свариваемость и высокая коррозионная стойкость предлагаемого сплава, свойственные термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, позволит использовать его при создании новых видов летательных аппаратов с использованием сварки как основного вида соединений. Предлагаемый сплав может использоваться в сварных конструкциях как в качестве основного металла, так и в качестве присадочного материала при сварке плавлением.As can be seen from the table. 2, the proposed alloy has higher characteristics of static strength, fracture toughness and cyclic crack resistance in comparison with the known. The use of the proposed alloy as a structural material will reduce the weight of structures by 10-15%, increase their reliability and durability, which is especially important for aircraft construction. Good weldability and high corrosion resistance of the proposed alloy, characteristic of thermally unstrengthened aluminum-based alloys, will allow it to be used to create new types of aircraft using welding as the main type of joints. The proposed alloy can be used in welded structures both as a base metal and as a filler material in fusion welding.

Claims (1)

Конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, титан, бериллий, цирконий, скандий и церий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит марганец и группу элементов, включающую железо и кремний, и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:Structural deformable thermally non-hardening aluminum-based alloy containing magnesium, titanium, beryllium, zirconium, scandium and cerium, characterized in that it additionally contains manganese and a group of elements including iron and silicon, and the components are taken in the following ratio, wt.%: Магний 5,0-5,6Magnesium 5.0-5.6 Титан 0,01-0,03Titanium 0.01-0.03 Бериллий 0,0002-0,005Beryllium 0.0002-0.005 Цирконий 0,05-0,12Zirconium 0.05-0.12 Скандий 0,16-0,26Scandium 0.16-0.26 Церий 0,0002-0,0009Cerium 0,0002-0,0009 Марганец 0,15-0,5Manganese 0.15-0.5 Группа элементов, включающаяA group of elements including железо и кремний 0,05-0,12iron and silicon 0.05-0.12 Алюминий ОстальноеAluminum Else при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.however, the ratio of iron to silicon should be equal to or greater than unity.
RU2003100484/02A 2003-01-13 2003-01-13 Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy RU2233345C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003100484/02A RU2233345C1 (en) 2003-01-13 2003-01-13 Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003100484/02A RU2233345C1 (en) 2003-01-13 2003-01-13 Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003100484A RU2003100484A (en) 2004-07-27
RU2233345C1 true RU2233345C1 (en) 2004-07-27

Family

ID=33413740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003100484/02A RU2233345C1 (en) 2003-01-13 2003-01-13 Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2233345C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599590C1 (en) * 2015-05-22 2016-10-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy
CN106868353A (en) * 2015-12-14 2017-06-20 空中客车防卫和太空有限责任公司 For the aluminium alloy containing scandium of PM technique
RU2623932C1 (en) * 2016-09-13 2017-06-29 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Deformable thermally refractory aluminium-based alloy
RU2639903C2 (en) * 2016-06-07 2017-12-25 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Deformable thermally refractory aluminium-based alloy
RU2708028C1 (en) * 2018-07-05 2019-12-04 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт лёгких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Structural deformable thermally hardenable aluminum-based alloy
RU2726520C1 (en) * 2019-09-03 2020-07-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" Welded thermally non-hardened alloy based on al-mg system
RU2800435C1 (en) * 2022-12-02 2023-07-21 Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" Aluminium-based alloy
WO2024117936A1 (en) * 2022-12-02 2024-06-06 Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" Aluminium-based alloy

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599590C1 (en) * 2015-05-22 2016-10-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy
CN106868353A (en) * 2015-12-14 2017-06-20 空中客车防卫和太空有限责任公司 For the aluminium alloy containing scandium of PM technique
RU2639903C2 (en) * 2016-06-07 2017-12-25 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Deformable thermally refractory aluminium-based alloy
RU2623932C1 (en) * 2016-09-13 2017-06-29 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Deformable thermally refractory aluminium-based alloy
RU2708028C1 (en) * 2018-07-05 2019-12-04 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт лёгких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Structural deformable thermally hardenable aluminum-based alloy
RU2726520C1 (en) * 2019-09-03 2020-07-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" Welded thermally non-hardened alloy based on al-mg system
RU2800435C1 (en) * 2022-12-02 2023-07-21 Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" Aluminium-based alloy
WO2024117936A1 (en) * 2022-12-02 2024-06-06 Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" Aluminium-based alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI359870B (en) Ni-cr-co alloy for advanced gas turbine engines
US7744704B2 (en) High fracture toughness aluminum-copper-lithium sheet or light-gauge plate suitable for use in a fuselage panel
US7449073B2 (en) 2000 Series alloys with enhanced damage tolerance performance for aerospace applications
JP4387940B2 (en) Nickel-base superalloy
US8771441B2 (en) High fracture toughness aluminum-copper-lithium sheet or light-gauge plates suitable for fuselage panels
KR20150129743A (en) FABRICABLE, HIGH STRENGTH, OXIDATION RESISTANT Ni-Cr-Co-Mo-Al ALLOYS
CN101341267A (en) Sheet made of high-toughness aluminium alloy containing copper and lithium for an aircraft fuselage
US20240035138A1 (en) Thick plates made of al-cu-li alloy with improved fatigue properties
CN105102647A (en) Aluminium-copper-lithium alloy sheets for producing aeroplane fuselages
RU2233345C1 (en) Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy
US6902633B2 (en) Nickel-base-alloy
RU2343218C1 (en) Cryogenic wrought non-heat-treatable alloy on basis of aluminum
RU2277603C2 (en) Non-aging aluminum alloy as semifinished product for making constructions
CN102400020B (en) For the aluminum-copper-lithium alloys sheet material of the high-tenacity of airframe
RU2299256C1 (en) Aluminum-based alloy and article made therefrom
Pike et al. A New Alumina-Forming Ni-Co-Cr Base Alloy for Service in Gas Turbine Engine Combustors and Other High-Temperature Applications
US6676899B2 (en) Non-hardenable aluminum alloy as a semi-finished product for structures
US3969111A (en) Alloy compositions
RU2599590C1 (en) Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy
JP4058398B2 (en) Aluminum alloy forging with excellent high-temperature fatigue strength
RU2256717C1 (en) High-temperature nickel-based weldable alloy and article made from this alloy
RU2804669C1 (en) HIGH-STRENGTH ALUMINIUM ALLOY OF Al-Zn-Mg-Cu SYSTEM AND PRODUCTS MADE OF IT
Peterson et al. Castability of 718Plus (®) Alloy for Structural Gas Turbine Engine Components
RU2082809C1 (en) Deformable thermically enonhardened aluminium-base alloy
RU2285059C1 (en) Nickel-base heat-resistant alloy and article made of this alloy

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20140113

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20181229

Effective date: 20181229

QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20140113

Effective date: 20210426

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211115