RU2237098C1 - Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него - Google Patents
Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237098C1 RU2237098C1 RU2003123027/02A RU2003123027A RU2237098C1 RU 2237098 C1 RU2237098 C1 RU 2237098C1 RU 2003123027/02 A RU2003123027/02 A RU 2003123027/02A RU 2003123027 A RU2003123027 A RU 2003123027A RU 2237098 C1 RU2237098 C1 RU 2237098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum
- zirconium
- scandium
- strength
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к высокопрочным сплавам пониженной плотности на основе системы алюминий-медь-литий и может быть использовано в авиакосмической, судостроительной и автомобильной отраслях промышленности. Предложен сплав на основе алюминия и изделие из него, содержащие следующие компоненты, мас.%: медь 3,2-4,5, литий 1,0-1,7, магний 0,01-0,5, серебро 0,15-1,5, цирконий 0,02-0,25, скандий 0,02-0,25, железо 0,02-0,5, кремний 0,01-0,3 и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей марганец 0,003-0,5 и цинк 0,001-0,5, алюминий – остальное. Техническим результатом изобретения является создание сплава и изделия из него, обладающих пониженной плотностью, повышенными значениями предела прочности при растяжении и предела текучести, а также сохранением высоких значений ударной вязкости при свариваемости. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным сплавам пониженной плотности на основе системы алюминий-медь-литий, и может быть использовано в авиакосмической, судостроительной и автомобильной отраслях промышленности в качестве конструкционных материалов для таких изделий, как обшивки, лонжероны, балки, шпангоуты, топливные баки и др.
Создание новых материалов из алюминиевых сплавов пониженной плотности, повышенной прочности с высокими ресурсными характеристиками при возможности изготовления из них широкой номенклатуры изделий является весьма актуальной задачей. Известен сплав на основе алюминия состава, мас.%:
Медь 2,6-3,3
Литий 1,8-2,3
Цирконий 0,08-0,14
Магний 0,01-0,06
Марганец ≤0,1
Хром ≤0,05
Никель ≤0,003
Церий 0,05-0,05
Титан 0,01-0,06
Кремний ≤0,1
Железо ≤0,15
Бериллий 0,008-0,1
Алюминий Остальное
(ОСТ 1-90048-80)
Недостатками этого сплава являются его низкая свариваемость, пониженное сопротивление ударным нагрузкам, что не позволяет его использовать для получения изделий, в которых соединения выполняются сваркой и предъявляются высокие требования к герметичности. Известен сплав на основе алюминия состава, мас.%:
Медь 1,4-6,0
Литий 1,0-4,0
Цирконий 0,020,3
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:
Неодим 0,0002-0,1
Скандий 0,01-0,35
Ванадий 0,01-0,15
Марганец 0,05-0,6
Магний 0,6-2,0
Алюминий Остальное
(Патент РФ № 1584414, С 22 С 21/12, 1988)
Недостатком этого сплава являются недостаточно высокий уровень прочностных свойств, их высокая анизотропия, особенно по относительному удлинению, что не позволяет использовать сплав для деталей, работающих в тех зонах изделия, где предусмотрены высокие расчетные прочностные характеристики, учитывающие возможность возникновения перегрузок при эксплуатации изделия.
Известен сплав на основе алюминия, содержащий от 2,0 до 9,8% легирующего элемента из группы Сu, Mg и их смеси, при этом указанный Mg составляет не менее 0,05 мас.%, 0,01-2 Ag, 2-4,1 Li и 0,05-1,0 рафинирующие добавки из группы Zr, Cr, Mn, Ti, B, Hf, V, диборид Ti и их смеси (Патент США № 5032359).
Этот сплав, имея пониженную плотность, высокие прочностные свойства, обладает пониженными значениями ударной вязкости, а также недостаточно высокими характеристиками свариваемости, что затрудняет его использование для получения изделий, в которых соединения выполняются сваркой, и при эксплуатации изделия возможно воздействие на него высоких динамических нагрузок.
Наиболее близким по назначению и по химическому составу к предлагаемому, принятому за прототип, является сплав на основе алюминия системы алюминий-медь-литий следующего химического состава, мас.%:
Медь 3,0-3,5
Литий 1,5-1,8
Цирконий 0,05-0,12
Скандий 0,06-0,12
Кремний 0,02-0,15
Железо 0,02-0,2
Бериллий 0,0001-0,02
По крайней мере один элемент
из группы:
Магний 0,1-0,6
Цинк 0,02-1,0
Марганец 0,05-0,5
Германий 0,02-0,2
Церий 0,05-0,2
Иттрий 0,005-0,02
Титан 0,005-0,05
Алюминий Остальное
при соотношении меди и лития Cu/Li - 1,9-2,3
(Патент РФ № 2180930, БИ № 9, 2002)
Недостатками этого сплава являются недостаточно высокие прочностные свойства и ударопрочность, что не позволяет использовать его в изделиях нового поколения, таких как сварные топливные баки, конструктивные элементы, работающие в особо нагруженных зонах, или подвергающиеся высоким ударным нагрузкам.
Технической задачей данного изобретения является создание сплава пониженной плотности на основе алюминия и изделия из него, обладающих повышенными значениями предела прочности и предела текучести и свариваемостью при сохранении высоких значений ударной вязкости.
Для достижения поставленной задачи предложены сплав на основе алюминия, содержащий медь, литий, магний, цирконий, скандий, железо, кремний, по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей марганец, цинк, который дополнительно содержит серебро при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Мед 3,2-4,5
Литий 1,0-1,7
Магний 0,01-0,5
Серебро 0,15-1,5
Цирконий 0,02-0,25
Скандий 0,02-0,25
Железо 0,02-0,5
Кремний 0,01-0,3
По крайней мере один элемент,
выбранный из группы, включающей
Марганец 0,003-0,5
Цинк 0,001-0,5
Алюминий Остальное,
и изделие, выполненное из него.
Высокие характеристики статической прочности обеспечиваются большим количеством дисперсных частиц: серебро и магний, задерживая диффузию меди, стимулируют выделение при старении большего числа частиц стабильной фазы T1 в дисперсной форме, дисперсоиды циркония и скандия выделяются на всех этапах технологического процесса. Введение марганца и/или цинка при наличии циркония, скандия и серебра приводит к более равномерному распределению избыточных вторичных растворимых фаз по сечению зерна. Кроме того, наличие большого количества дисперсоидных фаз, образованных цирконием и скандием в присутствии серебра, обеспечивает формирование в полуфабрикатах зон с мелкозернистой рекристаллизованной структурой по механизму непрерывной рекристаллизации, подобной полигонизованной, что обеспечивает структурное упрочнение и высокие характеристики вязкости.
При содержании циркония и скандия выше 0,25% выделяются первичные частицы избыточных нерастворимых фаз Al3(ScZr), Al3Zr и Al3Sc, что приводит к снижению пластичности и характеристик трещиностойкости.
Предлагаемый состав сплава за счет модифицирующей способности дисперсоидов циркония и скандия при наличии серебра обеспечивает формирование мелкозернистой недендритной структуры в слитке и сварном шве, что повышает относительное удлинение в твердо-жидком состоянии, сужает эффективный интервал кристаллизации, уменьшая тем самым склонность к кристаллизационным трещинам.
Таким образом, предлагаемый состав сплава позволяет получать высокие характеристики статической прочности и ударопрочности при низкой плотности и высоком модуле упругости.
Пример осуществления.
Цилиндрические слитки диаметром 100 мм из сплавов пяти составов (табл. 1) были отлиты полунепрерывным методом.
Гомогенизированные слитки нагревали перед прессованием в электропечи, затем прессовали полосы сечением 12×60 мм. Полосы закаливали с температуры 510-525°С в воде, затем старили по режиму 160°С, 30 часов.
Результаты испытания механических свойств приведены в табл. 2, из которой следует, что предложенный сплав по сравнению с прототипом обеспечивает превосходство свойств прессованных полос в среднем по пределу прочности и текучести на 15%, по относительному удлинению - на 20%, вязкость при ударном изгибе - на 20%.
Сопоставление полученных свойств показывает, что предложенный сплав может обеспечить возможность создания самолетов большой пассажировместимости благодаря снижению веса конструкций не менее чем на 15% за счет более высоких характеристик прочности, увеличить надежность за счет высоких характеристик ударопрочности и пластичности не менее чем на 20%. В сварных герметичных отсеках, таких как топливные баки, может быть получен еще больший выигрыш в весе, до 25%.
Таким образом, применение предлагаемого сплава и изделия из него позволит увеличить ресурс и надежность летательных аппаратов нового поколения.
Claims (2)
1. Сплав на основе алюминия, содержащий медь, литий, магний, цирконий, скандий, железо, кремний, по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей марганец, цинк, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серебро при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь 3,2-4,5
Литий 1,0-1,7
Магний 0,01-0,5
Серебро 0,15-1,5
Цирконий 0,02-0,25
Скандий 0,02-0,25
Железо 0,02-0,5
Кремний 0,01-0,3
По крайней мере один элемент,
выбранный из группы, включающей
Марганец 0,003-0,5
Цинк 0,001-0,5
Алюминий Остальное
2. Изделие, выполненное из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что сплав имеет следующий химический состав, мас.%:
Медь 3,2-4,5
Литий 1,0-1,7
Магний 0,01-0,5
Серебро 0,15-1,5
Цирконий 0,02-0,25
Скандий 0,02-0,25
Железо 0,02-0,5
Кремний 0,01-0,3
По крайней мере один элемент,
выбранный из группы, включающей
Марганец 0,003-0,5
Цинк 0,001-0,5
Алюминий Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003123027/02A RU2237098C1 (ru) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003123027/02A RU2237098C1 (ru) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2237098C1 true RU2237098C1 (ru) | 2004-09-27 |
RU2003123027A RU2003123027A (ru) | 2005-01-20 |
Family
ID=33434081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003123027/02A RU2237098C1 (ru) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2237098C1 (ru) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006131627A1 (fr) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Alcan Rhenalu | Tole en aluminium-cuivre-lithium a haute tenacite pour fuselage d'avion |
FR2889542A1 (fr) * | 2005-08-05 | 2007-02-09 | Pechiney Rhenalu Sa | Tole en aluminium-cuivre-lithium a haute tenacite pour fuselage d'avion |
WO2009036953A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Al-cu-li alloy product suitable for aerospace application |
WO2009073794A1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-06-11 | Alcoa Inc. | Improved aluminum-copper-lithium alloys |
WO2010055225A1 (fr) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | Alcan Rhenalu | Produits en alliage aluminium-cuivre-lithium |
US8845827B2 (en) | 2010-04-12 | 2014-09-30 | Alcoa Inc. | 2XXX series aluminum lithium alloys having low strength differential |
RU2560481C1 (ru) * | 2014-07-01 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | СПЛАВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Al-Cu-Li И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО |
RU2587009C2 (ru) * | 2011-02-17 | 2016-06-10 | Алкоа Инк. | Алюминий-литиевые сплавы серии 2ххх |
RU2659529C2 (ru) * | 2012-05-09 | 2018-07-02 | Арконик Инк. | Алюминий-литиевые сплавы серии 2ххх |
RU2716722C2 (ru) * | 2014-10-26 | 2020-03-16 | КАЙЗЕР АЛЮМИНУМ ФАБРИКЕЙТЕД ПРОДАКТС, ЭлЭлСи | Алюминиево-литиевые сплавы с высокой прочностью, высокой деформируемостью и низкой стоимостью |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101189353A (zh) | 2005-06-06 | 2008-05-28 | 爱尔康何纳吕公司 | 用于飞机机身的高韧度的铝-铜-锂合金板材 |
RU2560485C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
-
2003
- 2003-07-24 RU RU2003123027/02A patent/RU2237098C1/ru active
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006131627A1 (fr) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Alcan Rhenalu | Tole en aluminium-cuivre-lithium a haute tenacite pour fuselage d'avion |
EP2017361A1 (fr) * | 2005-06-06 | 2009-01-21 | Alcan Rhenalu | Tôle en aluminium-cuivre-lithium à haute ténacité pour fuselage d'avion |
FR2889542A1 (fr) * | 2005-08-05 | 2007-02-09 | Pechiney Rhenalu Sa | Tole en aluminium-cuivre-lithium a haute tenacite pour fuselage d'avion |
RU2627085C2 (ru) * | 2007-09-21 | 2017-08-03 | Алерис Алюминум Кобленц Гмбх | ПРОДУКТ ИЗ Al-Cu-Li СПЛАВА, ПРИГОДНЫЙ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В АВИАЦИИ И КОСМОНАВТИКЕ |
WO2009036953A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Al-cu-li alloy product suitable for aerospace application |
CN103266246B (zh) * | 2007-09-21 | 2016-09-21 | 阿勒里斯铝业科布伦茨有限公司 | 适于航空应用的Al-Cu-Li合金产品 |
RU2481412C2 (ru) * | 2007-09-21 | 2013-05-10 | Алерис Алюминум Кобленц Гмбх | ПРОДУКТ ИЗ Al-Cu-Li СПЛАВА, ПРИГОДНЫЙ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В АВИАЦИИ И КОСМОНАВТИКЕ |
CN103266246A (zh) * | 2007-09-21 | 2013-08-28 | 阿勒里斯铝业科布伦茨有限公司 | 适于航空应用的Al-Cu-Li合金产品 |
WO2009073794A1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-06-11 | Alcoa Inc. | Improved aluminum-copper-lithium alloys |
US8118950B2 (en) | 2007-12-04 | 2012-02-21 | Alcoa Inc. | Aluminum-copper-lithium alloys |
US9587294B2 (en) | 2007-12-04 | 2017-03-07 | Arconic Inc. | Aluminum-copper-lithium alloys |
AU2008333796B2 (en) * | 2007-12-04 | 2013-08-22 | Arconic Inc. | Improved aluminum-copper-lithium alloys |
RU2497967C2 (ru) * | 2007-12-04 | 2013-11-10 | Алкоа Инк. | Улучшенные алюминиево-медно-литиевые сплавы |
WO2010055225A1 (fr) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | Alcan Rhenalu | Produits en alliage aluminium-cuivre-lithium |
US8366839B2 (en) | 2008-11-14 | 2013-02-05 | Constellium France | Aluminum—copper—lithium products |
FR2938553A1 (fr) * | 2008-11-14 | 2010-05-21 | Alcan Rhenalu | Produits en alliage aluminium-cuivre-lithium |
US10190200B2 (en) | 2008-11-14 | 2019-01-29 | Constellium Issoire | Aluminum-copper-lithium products |
US8845827B2 (en) | 2010-04-12 | 2014-09-30 | Alcoa Inc. | 2XXX series aluminum lithium alloys having low strength differential |
RU2598423C2 (ru) * | 2010-04-12 | 2016-09-27 | Алкоа Инк. | Алюминий-литиевые сплавы серии 2ххх, имеющие низкую разность прочностей |
RU2587009C2 (ru) * | 2011-02-17 | 2016-06-10 | Алкоа Инк. | Алюминий-литиевые сплавы серии 2ххх |
RU2659529C2 (ru) * | 2012-05-09 | 2018-07-02 | Арконик Инк. | Алюминий-литиевые сплавы серии 2ххх |
RU2560481C1 (ru) * | 2014-07-01 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | СПЛАВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Al-Cu-Li И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО |
RU2716722C2 (ru) * | 2014-10-26 | 2020-03-16 | КАЙЗЕР АЛЮМИНУМ ФАБРИКЕЙТЕД ПРОДАКТС, ЭлЭлСи | Алюминиево-литиевые сплавы с высокой прочностью, высокой деформируемостью и низкой стоимостью |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003123027A (ru) | 2005-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5462712A (en) | High strength Al-Cu-Li-Zn-Mg alloys | |
EP0512056B1 (en) | Ultra high strength aluminum-base alloys | |
RU2184166C2 (ru) | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
CA2417567C (en) | Aluminium-based alloy and method of fabrication of semiproducts thereof | |
WO1996010099A1 (en) | High strength aluminum casting alloys for structural applications | |
RU2237098C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
US20040191111A1 (en) | Er strengthening aluminum alloy | |
CN101189353A (zh) | 用于飞机机身的高韧度的铝-铜-锂合金板材 | |
AU759402B2 (en) | Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment | |
EP0273600A2 (en) | Aluminum-lithium alloys | |
US20230175103A1 (en) | New 6xxx aluminum alloys and methods for producing the same | |
RU2163938C1 (ru) | Коррозионно-стойкий сплав на основе алюминия, способ получения полуфабрикатов и изделие из него | |
RU2327758C2 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделия из него | |
EP1479786B1 (en) | Wrought aluminium alloy | |
CN117026023A (zh) | 一种免热处理高强高韧压铸铝合金及其制备方法 | |
JP2004516385A (ja) | 構造材に用いる非時効硬化性アルミニウム合金 | |
KR101499096B1 (ko) | 스칸듐을 첨가한 알루미늄 합금 및 그 제조방법 | |
RU2560485C1 (ru) | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
CN102400020A (zh) | 用于飞机机身的高韧度的铝-铜-锂合金板材 | |
JPH07242976A (ja) | 耐熱性に優れた展伸用アルミニウム合金およびその製造方法 | |
RU2163940C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
JPH08144003A (ja) | 耐熱性に優れた高強度アルミニウム合金 | |
JP2000319742A (ja) | 軸圧壊特性に優れるアルミニウム合金押出材 | |
JP2000054049A (ja) | 圧潰特性に優れるサイドメンバー用Al−Mg−Si系合金押出形材及びその製造方法 | |
RU2215805C2 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20071203 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090428 |