RU2243278C1 - Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него - Google Patents
Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243278C1 RU2243278C1 RU2003130784/02A RU2003130784A RU2243278C1 RU 2243278 C1 RU2243278 C1 RU 2243278C1 RU 2003130784/02 A RU2003130784/02 A RU 2003130784/02A RU 2003130784 A RU2003130784 A RU 2003130784A RU 2243278 C1 RU2243278 C1 RU 2243278C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloys
- alloy
- aluminium
- corrosion
- aluminum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сплавам на основе алюминия системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенным для использования в качестве конструкционных материалов при изготовлении обшивок и элементов силового набора, таких как стрингеры, силовые балки и др., применяемых в авиакосмической технике, эксплуатируемой во всеклиматических, включая морские условия, а также применяемых в судостроении, наземном транспорте и других отраслях техники. Предложен сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%: цинк 7,6-8,6, магний 1,6-2,3, медь 1,4-1,95, цирконий 0,08-0,18, скандий 0,01-0,25, серебро 0,01-0,5, марганец 0,01-0,1, титан 0,005-0,07, железо 0,02-0,15, кремний 0,01-0,10, бериллий 0,0001-0,005, водород 0,8·10-5-2,7·10-5, сурьма 0,00002-0,0005, алюминий остальное, при этом суммарное содержание циркония, скандия, титана и магния не превышает 0,45%. Техническим результатом данного изобретения является создание сплава и изделия, выполненного из него, обладающих наряду с высокой конструкционной прочностью повышенной коррозионной стойкостью и эксплуатационной надежностью. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к сплавам на основе алюминия системы А1-Zn-Mg-Cu, предназначенным для использования в качестве конструкционных материалов при изготовлении обшивки и элементов силового набора (стрингеров, силовых балок и др.) авиакосмической техники, эксплуатируемой в морских условиях, а также применяемых в транспортном машиностроении, судостроении и других отраслях техники.
Известен высоколегированный сплав системы Al-Zn-Mg-Cu-1973, имеющий следующий химический состав, мас.%:
Zn 5,5-6,5
Mg 2,0-2,6
Сu 1,4-2,0
Zr 0,08-0,16
Ti 0,02-0,07
Mn ≤0,10
Cr ≤0,05
Fe ≤0,15
Si ≤0,10
Аl Остальное
(“Новые цветные сплавы” М., МДНТП, 1990, с.33)
Сплав предназначен для деталей силового набора планера авиационной техники.
Известны сплавы серии 7000, например:
- сплав, имеющий следующий химический состав, мас.%:
Zn 5,7-6,7
Mg 1,9-2,6
Сu 2,0-2,6
Zr 0,08-0,15
Ti ≤0,06
Mn ≤0,10
Cr ≤0,04
Fe ≤0,15
Si ≤0,12
Аl Остальное
(Aluminum Standards and Data, Al Assoc, Washington)
- или сплав, имеющий следующий химический состав, мас.%:
Zn 5,9-6,9
Mg 2,0-2,7
Сu 1,9-2,5
Zr 0,08-0,15
Ti ≤0,06
Cr ≤0,04
Fe ≤0,15
Si ≤0,12
Al Остальное
(Патент США №4305763)
- или сплав серии 7000, имеющий следующий химический состав, мас.%:
Zn 5,0-8,0
Mg 2,0-3,5
Сu 0,5-2,5
Ni 0,05-1,2
РЗМ 0,05-1,0
Fe 0,2-0,45
Si 0,05-0,15
один элемент из группы:
Zr 0,05-0,25
Ti 0,001-0,1
В 0,001-0,01
Mn 0,05-0,60
Cr 0,03-0,25
Va 0,03-0,15
и/или Pb, Bi, Sn 0,05 -2,5
Al Остальное
(Патент Японии №2107739).
Высоколегированные сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu, как сплавы типа 1973, так и серии 7000 предназначены в качестве конструкционного материала основных силовых элементов планера самолетов - обшивки, детали силового набора, стрингеры и др.
Все эти сплавы, обеспечивая сравнительно высокий уровень конструкционной прочности, обладают недостаточным уровнем коррозионных свойств, что не позволяет их эффективно использовать в изделиях, эксплуатирующихся во всеклиматических условиях, в т.ч. и морских.
Аналогом по химическому составу и назначению к предлагаемому является сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:
Zn 5,0-8,0
Mg 1,2-4,0
Сu 1,5-4,0
Ag 0,03-1,0
РЗМ (Sc) 0,03-5,0
Fe 0,01-1,0
Ti 0,005-0,2
по меньшей мере один элемент, выбранный из элементов:
Mn 0,01-1,5
Cr 0,01-0,6
Zr 0,01-0,25
B 0,0001-0,08
Mo 0,03-0,5
(Заявка Японии 2915490 ИСМ №8/2000).
Описанный аналог, обладая высокими характеристиками конструкционной прочности, имеет недостаточно высокое сопротивление коррозии: общей, расслаивающей, межкристаллитной коррозии, что не позволяет эффективно использовать его в изделиях, эксплуатирующихся в морских условиях.
Наиболее близким к предложенному является сплав и изделие, содержащие следующие компоненты, мас.%: цинк 7,6-8,6, магний 1,6-2,3, медь 1,4-1,95, цирконий 0,08-0,2, марганец 0,01-0,1, железо 0,02-0,15, кремний 0,01-0,1, хром 0,01-0,05, никель 0,0001-0,03, бериллий 0,0001-0,005, висмут 0,00005-0,0005, водород 0,8·10-5 -2,7·10-5, по крайней мере один элемент из группы: титан 0,005-0,06, бор 0,001-0,01, алюминий - остальное (RU 2184166 С2, МПК 7 С 22 С 21/10, 27.06.2002, реферат).
Технической задачей данного изобретения является создание сплава и изделия на его основе, обладающих наряду с высокой конструкционной прочностью повышенными характеристиками сопротивления к межкристаллитной коррозии, расслаивающей коррозии, общей коррозии и коррозии под напряжением, обеспечивающими эксплуатационную надежность во всеклиматических и особенно в морских условиях.
Для достижения поставленной технической задачи предложен высокопрочный сплав на основе алюминия, содержащий Zn, Mg, Cu, Zr, Sc, Ag, Mn, Ti, Fe, отличающийся тем, что он дополнительно содержит Sb, Be, H2, Si при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Zn 7,6-8,6
Mg 1,6-2,3
Сu 1,4-1,95
Zr 0,08-0,18
Ag 0,01-0,5
Sc 0,01-0,25
Si 0,01-0,10
Be 0,0001 -0,005
H2 0,8·10-5-2,7·10-5
Sb 0,00002-0,0005
Mn 0,01-0,1
Fe 0,02-0,15
Ti 0,005-0,07
Аl Остальное
и изделие, выполненное из него, при этом сумма Zr + Sc + Ti + Mn должна быть ≤0,45%.
Технический результат, а именно повышение коррозионной стойкости и конструкционной прочности, обеспечивающие повышение эксплуатационной надежности, достигается путем введения в сплав предложенного химического состава сурьмы, бериллия, водорода и кремния.
Введение водорода в сплав приводит к образованию гидрида магния, который, являясь центрами кристаллизации, спопобствует модифицированию расплава, что дополнительно измельчает зереную структуру и обеспечивает повышение конструкционной прочности.
Наличие бериллия обеспечивает уменьшение окисляемости и окисных плен в сплаве, что способствует повышению эксплуатационной надежности.
Малая добавка сурьмы приводит к образованию окисной пленки, которая обеспечивает превосходное сопротивление коррозии в морской воде и атмосфере. При суммарном содержании сурьмы и бериллия ≤0,005% обеспечивается стабильность и однородность окисной пленки. Введение сурьмы приводит также к снижению горячеломкости в процессе литья и образованию дисперсных фаз типа SbAl, которые, являясь дополнительными центрами кристаллизации, увеличивают модифицирующий эффект, что приводит к дополнительному измельчению литой структуры и соответственно к повышению конструкционной прочности и надежности в процессе эксплуатации изделий в морских условиях и условиях повышенной влажности. Кроме того, присутствие сурьмы в заявляемом количестве резко уменьшает потерю механических свойств в результате снижения скорости общей коррозии, что позволяет использовать изделия из этого сплава длительное время во всеклиматических, включая морские условия.
Пример осуществления
В лабораторных условиях полунепрерывным методом были отлиты слитки 0110 мм из предложенного и известного сплавов. Химический состав предложенного и известного сплавов приведен в табл.1., где пример 1-3 -предлагаемый состав, а пример 4 - состав сплава-прототипа.
После гомогенизации по режиму 460°С - 24 часа слитки были отпрессованы на полосу размером 18×75 мм. Из полос вырезали заготовки под образцы, которые закаливали с температуры 470°С в воду до комнатной температуры. Старение образцов заявляемого сплава и сплава-прототипа проводили по трехступенчатому режиму Т12.
Механические свойства при растяжении определяли по ГОСТ 1497-84 на круглых образцах с диаметром рабочей части 5,0 мм.
Для оценки коррозионных свойств определяли:
- склонность к коррозионному растрескиванию (КР) в соответствии с ГОСТ 9019074, оценка - уровень критического напряжения, при котором не происходит разрушения образцов за 30 суток; образцы вырезали в поперечном направлении;
- склонность к межкристаллитной коррозии (МКК) в соответствии с ГОСТ 9021-74, оценка по глубине коррозии при металлографическом исследовании микрошлифов;
- склонность к расслаивающей коррозии (РСК) в соответствии с ГОСТ 9904-82, оценка по 10-балльной шкале;
- общая коррозионная стойкость в соответствии с ГОСТ 9913-90, оценки по потерям механических свойств.
Результаты испытаний, приведенные в табл.2, показали, что предложенный сплав на основе алюминия, обладая высокими характеристиками конструкционной прочности, текучести и относительного удлинения, обеспечивает по сравнению с известным сплавом повышение критического уровня напряжения σкр в 1,5 -1,7 раза, более чем в два раза уменьшается глубина межкристаллитной коррозии, уменьшается балл расслаивающей коррозии до 4 и в 2 -3,5 раза уменьшаются потери механических свойств после испытаний на общую коррозию.
Таким образом, предложенный сплав, обладая высокой коррозионной стойкостью, наряду с высокой конструкционной прочностью позволяет использовать его в качестве конструкционного материала в деталях ответственного назначения (обшивка, силовой набор, стрингеры и др.) летательных аппаратов, в том числе в морской авиации, аппаратах типа “Амфибия”, а также в судах различного назначения, эксплуатирующихся в морских и всеклиматических условиях, обеспечивая высокую эксплуатационную надежность и повышенный ресурс.
Claims (3)
1. Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, цирконий, кремний, бериллий, водород, марганец, железо, титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серебро, скандий и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цинк 7,6-8,6
Магний 1,6-2,3
Медь 1,4-1,95
Цирконий 0,08-0,18
Серебро 0,01-0,5
Скандий 0,01-0,25
Кремний 0,01-0,10
Бериллий 0,0001-0,005
Водород 0,8×10-5-2,7×10-5
Сурьма 0,00002-0,0005
Марганец 0,01-0,1
Железо 0,02-0,15
Титан 0,005-0,07
Алюминий Остальное
2. Сплав на основе алюминия по п.1, отличающийся тем, что суммарное содержание Zr+Sc+Ti+Mn£0,45%.
3. Изделие из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п. 1 или 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003130784/02A RU2243278C1 (ru) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003130784/02A RU2243278C1 (ru) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2243278C1 true RU2243278C1 (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=34388616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003130784/02A RU2243278C1 (ru) | 2003-10-21 | 2003-10-21 | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243278C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006083982A3 (en) * | 2005-02-01 | 2007-01-11 | Timothy Langan | Aluminum-zinc-magnesium-scandium alloys and methods of fabricating same |
RU2503735C2 (ru) * | 2008-06-24 | 2014-01-10 | Алерис Алюминум Кобленц Гмбх | ИЗДЕЛИЕ ИЗ Al-Zn-Mg СПЛАВА С ПОНИЖЕННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ К ЗАКАЛКЕ |
RU2521916C1 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Лигатура |
RU2765103C1 (ru) * | 2018-07-02 | 2022-01-25 | Отто Фукс - Коммандитгезельшафт | Алюминиевый сплав и перестаренное изделие из такого алюминиевого сплава |
-
2003
- 2003-10-21 RU RU2003130784/02A patent/RU2243278C1/ru active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006083982A3 (en) * | 2005-02-01 | 2007-01-11 | Timothy Langan | Aluminum-zinc-magnesium-scandium alloys and methods of fabricating same |
AU2006210790B2 (en) * | 2005-02-01 | 2011-03-31 | Timothy Langan | Aluminum-zinc-magnesium-scandium alloys and methods of fabricating same |
US8133331B2 (en) | 2005-02-01 | 2012-03-13 | Surface Treatment Technologies, Inc. | Aluminum-zinc-magnesium-scandium alloys and methods of fabricating same |
RU2503735C2 (ru) * | 2008-06-24 | 2014-01-10 | Алерис Алюминум Кобленц Гмбх | ИЗДЕЛИЕ ИЗ Al-Zn-Mg СПЛАВА С ПОНИЖЕННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ К ЗАКАЛКЕ |
US9890448B2 (en) | 2008-06-24 | 2018-02-13 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Al—Zn—Mg alloy product with reduced quench sensitivity |
RU2521916C1 (ru) * | 2012-11-28 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Лигатура |
RU2765103C1 (ru) * | 2018-07-02 | 2022-01-25 | Отто Фукс - Коммандитгезельшафт | Алюминиевый сплав и перестаренное изделие из такого алюминиевого сплава |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2477331C2 (ru) | Изделие из алюминиевого сплава с высокой стойкостью к повреждениям, в частности, для применений в авиационно-космической промышленности | |
CN101233252B (zh) | 高强度可焊Al-Mg合金 | |
EP1212473B1 (en) | Aluminum-magnesium-scandium alloys with zinc and copper | |
JP2730847B2 (ja) | 高温クリープ強度に優れた鋳物用マグネシウム合金 | |
RU2418088C2 (ru) | Лист из высоковязкого алюминиево-медно-литиевого сплава для фюзеляжа летательного аппарата | |
US4758286A (en) | Heat treated and aged Al-base alloys containing lithium, magnesium and copper and process | |
JP2007509230A (ja) | リチウムが補助的に添加されたアルミニウム−銅−マグネシウム合金 | |
EP0479212A1 (en) | Method for improving machinability of titanium and titanium alloys and free-cutting titanium alloys | |
CA1196215A (en) | Magnesium alloys | |
US20070243097A1 (en) | Process for Fabrication of Products Made of an Aluminium Alloy With High Toughness and High Fatigue Resistance | |
US20050211345A1 (en) | High conductivity bare aluminum finstock and related process | |
EP1945825A1 (en) | Al-cu-mg alloy suitable for aerospace application | |
US20070181229A1 (en) | High fracture toughness aluminum-copper-lithium sheet or light-gauge plates suitable for fuselage panels | |
US4752343A (en) | Al-base alloys containing lithium, copper and magnesium and method | |
EP0229218A1 (en) | Aluminum-lithium alloys | |
US4711761A (en) | Ductile aluminide alloys for high temperature applications | |
Hunsicker | Development of Al-Zn-Mg-CU alloys for aircraft | |
WO1998039494A1 (en) | Vanadium-free aluminum alloy suitable for sheet and plate aerospace products | |
RU2243278C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
RU2237098C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
JP4014229B2 (ja) | アルミニウム合金製品 | |
CN1216167C (zh) | 一种含锂高强铝合金材料及其制备方法 | |
EP1217085B1 (de) | Nichtaushärtbare Aluminiumlegierung als Halbzeug für Strukturen | |
RU2293783C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
WO2006068536A1 (fr) | Alliage a base d'aluminium et produit fabrique a partir de celui-ci |