RU2268319C1 - Wrought not thermally hardened aluminum-based alloy - Google Patents
Wrought not thermally hardened aluminum-based alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2268319C1 RU2268319C1 RU2004115347/02A RU2004115347A RU2268319C1 RU 2268319 C1 RU2268319 C1 RU 2268319C1 RU 2004115347/02 A RU2004115347/02 A RU 2004115347/02A RU 2004115347 A RU2004115347 A RU 2004115347A RU 2268319 C1 RU2268319 C1 RU 2268319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- scandium
- manganese
- chromium
- strength
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предложенное изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала в виде деформированных полуфабрикатов в различных отраслях техники: судостроении, авиакосмической и нефтегазодобывающей промышленности, транспортном машиностроении и др.The proposed invention relates to the field of metallurgy of alloys, in particular deformable thermally unstrengthened aluminum alloys intended for use as structural material in the form of deformed semi-finished products in various branches of technology: shipbuilding, aerospace and oil and gas industry, transport engineering, etc.
Существует ряд деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов средней прочности, легированных магнием, марганцем, цирконием и другими переходными металлами в количестве, обеспечивающем оптимальное сочетание прочностных и пластических свойств. Самым распространенным из этой группы сплавов является сплав марки 1561, химический состав которого регламентирован ОСТ 1.92014-90.There are a number of deformable thermally unstrengthened aluminum alloys of medium strength alloyed with magnesium, manganese, zirconium and other transition metals in an amount that provides the optimal combination of strength and plastic properties. The most common of this group of alloys is an alloy of grade 1561, the chemical composition of which is regulated by OST 1.92014-90.
В настоящее время разработаны более прочные термически неупрочняемые сплавы системы алюминий-магний-скандий.At present, more durable thermally unstrengthened alloys of the aluminum-magnesium-scandium system have been developed.
Наиболее близким по технической сущности и принятым нами за прототип является термически неупрочняемый Al-Mg-Sc сплав, состав которого раскрыт в патенте РФ №2081934. Данный сплав содержит следующие компоненты в мас.%:The closest in technical essence and accepted by us for the prototype is a thermally unstrengthened Al-Mg-Sc alloy, the composition of which is disclosed in RF patent No. 2081934. This alloy contains the following components in wt.%:
Недостатком этого сплава является его невысокая технологическая пластичность, препятствующая применению сложных схем напряженно-деформированного состояния при пластической обработке (например, при ковке, штамповке и т.д.).The disadvantage of this alloy is its low technological ductility, which prevents the use of complex schemes of stress-strain state during plastic processing (for example, forging, stamping, etc.).
Техническим результатом предложенного изобретения является создание сплава, обладающего высокой технологической пластичностью с характеристиками прочности на уровне сплава прототипа, который достигается тем, что в сплав на основе алюминия, содержащий магний, скандий, марганец, хром, цирконий, титан, бериллий, дополнительно введены цинк и бор, понижено содержание скандия, ограничено минимальное суммарное содержание скандия, марганца и хрома до 0,85% и компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.%:The technical result of the proposed invention is the creation of an alloy having high technological plasticity with strength characteristics at the level of the prototype alloy, which is achieved by the fact that zinc and zinc are additionally introduced into the aluminum-based alloy containing magnesium, scandium, manganese, chromium, zirconium, titanium, beryllium boron, the content of scandium is lowered, the minimum total content of scandium, manganese and chromium is limited to 0.85% and the components are taken in the following proportions, wt.%:
Магний и марганец в сплаве являются наиболее эффективными упрочнителями. Марганец также снижает склонность к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением.Magnesium and manganese in the alloy are the most effective hardeners. Manganese also reduces the tendency to intergranular and stress corrosion.
Скандий наиболее эффективный модификатор и легирующий элемент, способствует сохранению нерекристаллизованной структуры, повышает механические свойства алюминиевых сплавов. Однако при повышенном его содержании в многокомпонентных сплавах снижается их технологическая пластичность.Scandium is the most effective modifier and alloying element, contributes to the preservation of non-crystallized structure, increases the mechanical properties of aluminum alloys. However, with its increased content in multicomponent alloys, their technological ductility decreases.
При содержании скандия менее 0,10% прочностные свойства предлагаемого сплава становятся ниже свойств сплава прототипа.When the content of scandium is less than 0.10%, the strength properties of the proposed alloy become lower than the properties of the prototype alloy.
Легирование сплава хромом способствует более гомогенному выделению дисперсных интерметаллидов, повышает прочностные свойства сплава, повышает стойкость против коррозионного растрескивания.Alloying an alloy with chromium promotes a more homogeneous precipitation of dispersed intermetallic compounds, increases the strength properties of the alloy, and increases resistance to corrosion cracking.
Благодаря тому что марганец и хром кристаллизуются в алюминиевых сплавах по эвтектической и перитектической реакциям соответственно, марганец способствует упрочнению периферийных объемов зерна, а хром - внутренних.Due to the fact that manganese and chromium crystallize in aluminum alloys by eutectic and peritectic reactions, respectively, manganese strengthens the peripheral volumes of grain, and chromium - internal.
Введение циркония в сплав усиливает влияние скандия, оказывает модифицирующее действие на структуру слитков, измельчает выделения β-фазы, обеспечивает получение нерекристаллизованной структуры деформированных полуфабрикатов, снижает склонность к образованию трещин при сварке, повышает механические свойства сварных соединений.The introduction of zirconium into the alloy enhances the effect of scandium, has a modifying effect on the structure of the ingots, crushes the precipitation of the β phase, provides an unrecrystallized structure of deformed semi-finished products, reduces the tendency to crack during welding, and increases the mechanical properties of welded joints.
Бериллий предохраняет металл в процессе плавки от окисления.Beryllium protects the metal during oxidation.
Титан является одним из наиболее активных модификаторов алюминиевых сплавов, повышает их прочностные и пластические свойства.Titanium is one of the most active modifiers of aluminum alloys, increases their strength and plastic properties.
Легирование сплава цинком повышает его технологическую пластичность и прочностные характеристики. Совместное введение цинка и хрома улучшает коррозионную стойкость сплава под напряжением.Alloying the alloy with zinc increases its technological plasticity and strength characteristics. The combined introduction of zinc and chromium improves the corrosion resistance of the alloy under stress.
При содержании цинка менее 0,1% его влияние малоэффективно.When the zinc content is less than 0.1%, its effect is ineffective.
При содержании цинка более 1,0% снижается технологическая пластичность сплава, вследствие образования интерметаллической Al-Zn-Mg фазы Т.When the zinc content is more than 1.0%, the technological plasticity of the alloy is reduced due to the formation of intermetallic Al-Zn-Mg phase T.
Бор модифицирует структуру сплава, повышает его технологичность. Введение бора в сплав увеличивает способность сплава к деформированию, что обеспечивает возможность изготовления поковок и штамповок. При совместном введении в сплав бора и титана эффект модифицирования значительно усиливается и повышаются механические свойства сплава.Boron modifies the structure of the alloy, increases its manufacturability. The introduction of boron into the alloy increases the ability of the alloy to deform, which makes it possible to manufacture forgings and stampings. With the joint introduction of boron and titanium into the alloy, the modification effect is significantly enhanced and the mechanical properties of the alloy increase.
При содержании бора меньше 0,003% прочность предлагаемого сплава не достигает прочности сплава прототипа.When the boron content is less than 0.003%, the strength of the proposed alloy does not reach the strength of the prototype alloy.
При содержании бора более 0,015% он не оказывает существенного влияния на структуру и прочностные свойства сплава.When the boron content is more than 0.015%, it does not significantly affect the structure and strength properties of the alloy.
При суммарном содержании скандия, марганца и хрома менее 0-85% прочностные свойства сплава становятся ниже свойств сплава прототипа.When the total content of scandium, manganese and chromium is less than 0-85%, the strength properties of the alloy become lower than the properties of the prototype alloy.
Обеспечение прочности предлагаемого сплава на уровне свойств сплава прототипа достигается при суммарном содержании скандия, марганца и хрома не менее 0,85%.Ensuring the strength of the proposed alloy at the level of the alloy properties of the prototype is achieved with a total content of scandium, manganese and chromium of at least 0.85%.
Уменьшение содержания скандия в предлагаемом сплаве существенно - в 1,5-2,0 раза - снижает его стоимость по сравнению с прототипом.The decrease in the content of scandium in the proposed alloy significantly - in 1.5-2.0 times - reduces its cost compared to the prototype.
ПримерExample
Из сплава предлагаемого состава с легированием на нижнем (с учетом суммарного содержания скандия, марганца и хрома не менее 0,85%), среднем, верхнем уровнях и запредельными составами, а также из сплава прототипа (см. табл.1) изготавливали образцы для исследования.Samples for research were made from an alloy of the proposed composition with alloying at the lower (taking into account the total content of scandium, manganese and chromium of at least 0.85%), the middle, upper levels and beyond compositions, as well as from the prototype alloy (see Table 1) .
Плавки производились в отражательной электропечи. В качестве шихты использовали алюминий марки А85, магний марки МГ, цинк марки Ц0, лигатуры алюминия со всеми легирующими элементами, входящими в состав сплава.Smelting was carried out in a reflective electric furnace. As the mixture used aluminum grade A85, magnesium grade MG, zinc grade C0, aluminum alloys with all alloying elements that make up the alloy.
Методом полунепрерывного литья отливали слитки сечением 60×240 мм. Слитки гомогенизировали при температуре 400±5°С в течение 24 часов. Из слитков механической обработкой изготавливали заготовки для прокатки размером 55×230×350 мм. Заготовки нагревали до температуры 400-420°С и прокатывали на листы толщиной 10 мм. Полученные листы подвергали исследованию.The method of semi-continuous casting was cast ingots with a cross section of 60 × 240 mm. The ingots were homogenized at a temperature of 400 ± 5 ° C for 24 hours. From ingots, billets for rolling 55 × 230 × 350 mm in size were made by machining. The billets were heated to a temperature of 400-420 ° C and rolled onto sheets with a thickness of 10 mm. The resulting sheets were examined.
Прочностные свойства листов определяли при комнатной температуре при испытании стандартных круглых образцов на растяжение.The strength properties of the sheets were determined at room temperature when testing standard round samples in tension.
В качестве характеристик прочности брали предел прочности (σв) и предел текучести (σ0,2).The strength characteristics were taken as the tensile strength (σ in ) and yield strength (σ 0.2 ).
Деформируем ость металла при горячей обработке (технологическую пластичность) оценивали при температуре 420°С по результатам прокатки клиновых образцов и осадки цилиндрических образцов, вырезанных из слитка. Для оценки деформируемости при прокатке клиновых образцов использовали критерий К=l1/l0×100%, где l0 - полная длина деформированного образца, l1 - длина деформированной части образцов до первой трещины. Для оценки деформируемости при осадке образца брали относительную деформацию ε=(h0-h1)/h0×100%, где h0 - начальная высота образца, h1 - высота образца в момент появления на боковой поверхности первой трещины.The deformability of the metal during hot processing (technological ductility) was evaluated at a temperature of 420 ° C according to the results of rolling wedge samples and precipitation of cylindrical samples cut from an ingot. To assess the deformability during rolling of wedge samples, we used the criterion K = l 1 / l 0 × 100%, where l 0 is the total length of the deformed sample, l 1 is the length of the deformed part of the samples to the first crack. To assess the deformability during the sedimentation of the specimen, we took the relative deformation ε = (h 0 -h 1 ) / h 0 × 100%, where h 0 is the initial height of the specimen, h 1 is the height of the specimen when the first crack appeared on the side surface.
Результаты механических испытаний и данные по деформируемости сплава при температуре горячей пластической обработки (технологическая пластичность) приведены в таблице 2.The results of mechanical tests and data on the deformability of the alloy at a temperature of hot plastic processing (technological ductility) are shown in table 2.
Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав обладает более высокой, чем прототип, технологической пластичностью - способностью к деформированию при горячей обработке давлением.As can be seen from table 2, the proposed alloy has a higher than the prototype, technological ductility - the ability to deform during hot processing by pressure.
Результаты механических испытаний показывают, что предлагаемый сплав по прочностным характеристикам (σв=411-428 МПа; σ0,2=288-304 МПа), не уступает сплаву-прототипу.The results of mechanical tests show that the proposed alloy in terms of strength characteristics (σ in = 411-428 MPa; σ 0.2 = 288-304 MPa) is not inferior to the prototype alloy.
При запредельно пониженном содержании легирующих элементов снижаются прочностные свойства сплава, а при запредельно повышенном их содержании снижается технологическая пластичность сплава.When the content of alloying elements is extremely low, the strength properties of the alloy decrease, and when their content is extremely high, the technological ductility of the alloy decreases.
Технико-экономический эффект от использования изобретения по сравнению с прототипом заключается в повышении выхода годного при горячем деформировании высокопрочных полуфабрикатов, возможности изготовления высокопрочных полуфабрикатов с использованием сложных схем напряженно-деформированного состояния (например, ковкой и штамповкой) и увеличении производительности процесса изготовления полуфабрикатов за счет повышения технологичности сплава при существенном снижении его стоимости.The technical and economic effect of the use of the invention compared to the prototype is to increase the yield of hot strength semi-finished products during hot deformation, the possibility of manufacturing high-strength semi-finished products using complex stress-strain state schemes (for example, forging and stamping) and to increase the productivity of the process of manufacturing semi-finished products by increasing manufacturability of the alloy with a significant reduction in its cost.
Содержание основных компонентов в предлагаемом сплаве и прототипеTable 1
The content of the main components in the proposed alloy and prototype
Механические свойства предлагаемого сплава и прототипаtable 2
The mechanical properties of the proposed alloy and prototype
* средние результаты па основании испытаний 5 образцов;
** средние результаты на основании испытаний 3 образцов.Note:
* average results on the basis of testing 5 samples;
** average results based on tests of 3 samples.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115347/02A RU2268319C1 (en) | 2004-05-20 | 2004-05-20 | Wrought not thermally hardened aluminum-based alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115347/02A RU2268319C1 (en) | 2004-05-20 | 2004-05-20 | Wrought not thermally hardened aluminum-based alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004115347A RU2004115347A (en) | 2005-10-27 |
RU2268319C1 true RU2268319C1 (en) | 2006-01-20 |
Family
ID=35864094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004115347/02A RU2268319C1 (en) | 2004-05-20 | 2004-05-20 | Wrought not thermally hardened aluminum-based alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2268319C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461638C2 (en) * | 2007-02-12 | 2012-09-20 | Алерис Алюминум Кобленц Гмбх | ARTICLE FROM Al-Mg ALLOY FOR USE AS ARMOUR PLATE |
RU2576286C2 (en) * | 2014-05-19 | 2016-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Aluminium-based alloy |
EP1917373B2 (en) † | 2005-08-16 | 2018-08-15 | Aleris Aluminum Koblenz GmbH | High strength weldable al-mg alloy |
WO2018236241A1 (en) | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Aluminium-based alloy |
EP3683327A1 (en) | 2019-01-17 | 2020-07-22 | Aleris Rolled Products Germany GmbH | Method of manufacturing an almgsc-series alloy product |
WO2021133200A1 (en) | 2019-12-27 | 2021-07-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Aluminium-based alloy |
-
2004
- 2004-05-20 RU RU2004115347/02A patent/RU2268319C1/en active
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1917373B2 (en) † | 2005-08-16 | 2018-08-15 | Aleris Aluminum Koblenz GmbH | High strength weldable al-mg alloy |
RU2461638C2 (en) * | 2007-02-12 | 2012-09-20 | Алерис Алюминум Кобленц Гмбх | ARTICLE FROM Al-Mg ALLOY FOR USE AS ARMOUR PLATE |
US9255315B2 (en) | 2007-02-12 | 2016-02-09 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Al-Mg alloy product suitable for armour plate applications |
RU2576286C2 (en) * | 2014-05-19 | 2016-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Aluminium-based alloy |
WO2018236241A1 (en) | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Aluminium-based alloy |
EP3683327A1 (en) | 2019-01-17 | 2020-07-22 | Aleris Rolled Products Germany GmbH | Method of manufacturing an almgsc-series alloy product |
WO2020148203A1 (en) | 2019-01-17 | 2020-07-23 | Aleris Rolled Products Germany Gmbh | METHOD OF MANUFACTURING AN AIMgSc-SERIES ALLOY PRODUCT |
WO2021133200A1 (en) | 2019-12-27 | 2021-07-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Aluminium-based alloy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004115347A (en) | 2005-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2406773C2 (en) | Deformed aluminium alloy of aluminium-zinc-magnesium-scandium system and procedure for its production | |
RU2184166C2 (en) | Aluminum-based high-strength alloy and product manufactured therefrom | |
KR0153288B1 (en) | Ultrahigh strength al-cu-li-mg alloy | |
RU2283889C1 (en) | Titanium base alloy | |
EP2664687B1 (en) | Improved free-machining wrought aluminium alloy product and manufacturing process thereof | |
EP3643801A1 (en) | Aluminium-based alloy | |
RU2549030C2 (en) | Cheap alpha-beta titanium alloy with good ballistic and mechanical properties | |
EP1737994A2 (en) | Free-machining wrough aluminium ally product and process for producing such an alloy product | |
JPH0372147B2 (en) | ||
EP1917372B1 (en) | Aluminium casting alloy | |
US6726878B1 (en) | High strength aluminum based alloy and the article made thereof | |
US4629505A (en) | Aluminum base alloy powder metallurgy process and product | |
EP0790325B1 (en) | Wear resistant extruded aluminium alloy with a high resistance to corrosion | |
RU2268319C1 (en) | Wrought not thermally hardened aluminum-based alloy | |
US20220325387A1 (en) | Aluminum-based alloy | |
RU2327758C2 (en) | Aluminium base alloy and products made out of it | |
JPH0121217B2 (en) | ||
JP2663078B2 (en) | Aluminum alloy for T6 treatment with stable artificial aging | |
RU2385358C1 (en) | Cast alloy on aluminium base | |
RU2604084C1 (en) | Aluminium-based filler material, alloyed with rare-earth metals | |
RU2749073C1 (en) | Heat-resistant cast deformable aluminum alloys based on al-cu-y and al-cu-er systems (options) | |
RU2165996C1 (en) | Highly strong aluminium-based alloy and product thereof | |
JPH09209069A (en) | Wear resistant al alloy for elongation, scroll made of this wear resistant al alloy for elongation, and their production | |
JPH0734169A (en) | Wear resistant aluminum alloy excellent in strength | |
KR100323300B1 (en) | Alluminium cast alloy having no ag for high strength and low cost and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191115 Effective date: 20191115 |