RU2293783C1 - Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него - Google Patents

Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него Download PDF

Info

Publication number
RU2293783C1
RU2293783C1 RU2005127130/02A RU2005127130A RU2293783C1 RU 2293783 C1 RU2293783 C1 RU 2293783C1 RU 2005127130/02 A RU2005127130/02 A RU 2005127130/02A RU 2005127130 A RU2005127130 A RU 2005127130A RU 2293783 C1 RU2293783 C1 RU 2293783C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
aluminum
article made
made therefrom
group
Prior art date
Application number
RU2005127130/02A
Other languages
English (en)
Inventor
ндер Иосиф Наумович Фридл (RU)
Иосиф Наумович Фридляндер
Евгений Николаевич Каблов (RU)
Евгений Николаевич Каблов
Елена Яковлевна Базурина (RU)
Елена Яковлевна Базурина
Николай Иванович Колобнев (RU)
Николай Иванович Колобнев
Светлана Алексеевна Каримова (RU)
Светлана Алексеевна Каримова
Светлана Петровна Кузьмина (RU)
Светлана Петровна Кузьмина
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2005127130/02A priority Critical patent/RU2293783C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2293783C1 publication Critical patent/RU2293783C1/ru

Links

Landscapes

  • Forging (AREA)

Abstract

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к среднепрочным, экономнолегированным сплавам на основе алюминия системы Al-Zn-Mg-Cu. Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него, содержат следующие компоненты, мас.%: цинк 3,5-4,85, медь 0,3-1,0, магний 1,2-2,2, марганец 0,15-0,6, хром 0,01-0,3, железо 0,01-0,15, кремний 0,01-0,12, скандий 0,05-0,4, по крайней мере один элемент из группы: цирконий 0,05-0,15, церий 0,005-0,25, алюминий - остальное. Техническим результатом изобретения является создание сплава и изделия, выполненного из него, обладающих повышенными характеристиками коррозионной стойкости, свариваемостью всеми видами сварки и низкой скоростью роста трещины усталости. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к среднепрочным, экономнолегированным сплавам на основе алюминия системы Al-Zn-Mg-Cu. Полуфабрикаты из этих сплавов (листы, профили, штамповки, поковки и др.) используются в качестве конструкционных материалов при изготовлении обшивки фюзеляжа, элементов силового набора планера гидросамолетов, вертолетов и палубной авиации, эксплуатирующихся во всеклиматических условиях, а также применяемых в транспортном машиностроении, судостроении, строительных конструкциях и других отраслях техники.
Известен сплав на основе алюминия, имеющий следующий химический состав (мас.%):
Zn=3,2-2,8
Mg=2,2-2,8
Cr=0,1-0,3
Zr=0,1-0,3
В=0,01-0,03
Be=0,01-0,05
Ti=0,1-0,3
Al=остальное (авт. св. СССР №1427857)
Сплав предназначен для литых деталей и изделий, выполненных из него. Недостатком сплава является пониженная технологическая пластичность, пониженная коррозионная стойкость и прочностные характеристики, что не позволяет использовать его в деталях силового набора и обшивок летательных аппаратов нового поколения.
Известны сплавы на основе алюминия серии 7000, например:
1. Сплав, имеющий следующий химический состав (мас.%):
Zn=5,0-8,0
Mg=2,0-3,5
Cu=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=0,01-0,1
В=0,001-0,01
Mn=0,05-0,6
Cr=0,03-0,25
V=0,03-0,15
или Pb, Bi, Sn=0,05-2,5
Al=остальное (патент Японии №2107739)
2. Сплав на основе алюминия следующего химического состава (мас.%):
Zn=3,5-5,0
Mg=2,2-3,5
Mn=0,5-1,2
Zr=0,1-0,3
Fe≤0,1
Si≤0,1
Cr≤0,1
Ti≤0,1
Al=остальное (патент Великобритании №2246578)
Эти высоколегированные сплавы системы Al-Zn-Mg предназначены в качестве конструкционных материалов основных силовых элементов планера самолета - обшивки, деталей силового набора, стрингеров и др. Сплавы, обеспечивая сравнительно высокий уровень конструкционной прочности, плохо свариваются и обладают недостаточной коррозионной стойкостью, что не позволяет эффективно использовать их в изделиях, эксплуатирующихся во всеклиматических условиях.
Наиболее близким по химическому составу к предлагаемому является сплав на основе алюминия следующего химического состава (мас.%):
Zn=5,0-9,0
Mg=0,3-3,0
Cu=0,3-1,3
Zr=0,05-0,3
Fe=0,05-0,3
Si=0,01-0,2
по крайней мере, один элемент из группы:
Ni=0,01-0,2
Со=0,01-0,2
по крайней мере, один элемент из группы:
Be=0,0001-0,05
Мо=0,001-0,1
Mn=0,01-0,1
Ti=0,02-0,1
Cr=0,001-0,1
V=0,001-0,1
Н2=(0,1-3,6)·10-5
В=0,0001-0,03
С=0,00001-0,008
Al=остальное (патент РФ №2215807)
Полуфабрикаты, полученные из этого сплава (поковки, штамповки), обладают повышенной вязкостью разрушения, прочностными характеристиками, низкими остаточными напряжениями и не подвержены короблению. Однако сплав имеет недостаточно высокую технологическую пластичность, коррозионную стойкость и недостаточно высокую прочность сварного соединения, повышенную скорость роста трещины усталости (СРТУ), что не позволяет эффективно использовать его в изделиях авиационной техники, в частности гидросамолетах и палубной авиации.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава и изделия на его основе, обладающего повышенными коррозионными свойствами (МКК, РСК и КР), свариваемостью всеми видами сварки, технологической пластичностью, хорошей прокаливаемостью, низкой скоростью трещины усталости (СРТУ), особенно в коррозионной среде. Все вышеперечисленные показатели позволяют использовать его в изделиях авиационной техники, эксплуатирующейся во всеклиматических условиях при температуре от -70°C до +80°C.
Для достижения поставленной задачи предложен сплав на основе алюминия, содержащий цинк, медь, магний, марганец, хром, кремний железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий и, по крайней мере, один элемент из группы: цирконий, церий при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Zn=3,5-4,85
Cu=0,3-1,0
Mg=1,2-2,2
Mn=0,15-0,6
Fe=0,01-0,15
Si=0,01-0,12
Sc=0,05-0,4
Cr=0,01-0,3
по крайней мере один элемент из группы:
Zr=0,05-0,15
Се=0,005-0,25
Al=остальное
и изделие, выполненное из него.
Значительное снижение суммарного содержания Zn и Mg на 25-30% в предложенном сплаве приводит к улучшению свариваемости и повышению прочности сварных соединений. Этот эффект достигается за счет малой чувствительности предлагаемого сплава к скорости охлаждения с высокой температуры и в процессе охлаждения на воздухе. В зоне термического воздействия сварного соединения происходит распад пересыщенного твердого раствора с выделением основной упрочняющей фазы MgZn2. Кроме того, при заявленном суммарном содержании Zn и Mg в сплавах системы Al-Zn-Mg наблюдается наилучшая технологичность (Rмин) и практически отсутствует склонность к коррозии под напряжением.
Дополнительное легирование Sc оказывает существенный упрочняющий эффект за счет выделения дисперсных частиц фазы Al3Sc. Кроме того, Sc измельчает зеренную структуру в зоне сварного шва, что также способствует высокой прочности сварного соединения.
Малые добавки Zr и/или Се способствуют измельчению зерна и уменьшению отрицательного влияния Si на характеристики пластичности и вязкости разрушения.
Пример осуществления
В опытно-промышленных условиях были проведены плавки предлагаемого сплава и сплава прототипа. Из отлитых слитков изготовлены следующие полуфабрикаты: штамповки, профиль, листы термообработаны по двухступенчатому режиму старения (Т3):
1-ая ступень старения - 100±5°С - 8 часов
2-ая ступень старения - 170±5°С - 5 часов
После изготовления образцов проведены испытания на СРТУ - скорость роста трещины усталости (ОСТ 1.90268-78).
Коррозионные испытания:
1. испытания на межкристаллитную коррозию (МКК) проводились по ГОСТ 9.021;
2. испытания на расслаивающую коррозию (РСК) проводились по ГОСТ 9.904;
3. испытания сварных соединений по ГОСТ 1497-84
В таблице 1 представлен химический состав предложенного сплава (пример 1-3) и сплава-прототипа (пример 4).
В таблице 2 представлены свойства указанных сплавов.
Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав превосходит сплав-прототип по характеристикам коррозионной стойкости (РСК, МКК, КР), технологической пластичности. Скорость роста трещины усталости у предлагаемого сплава более чем в два раза ниже, чем у сплава-прототипа. Прочность сварного соединения предложенного сплава максимально приближается к прочности основного металла. Предложенный сплав низколегированный и, следовательно, экономически выгодный.
Таким образом, полученный комплекс указанных свойств позволяет применять предложенный сплав в качестве обшивки фюзеляжа, элементов силового набора планера, гидросамолетов, вертолетов и палубной авиации
Таблица 1
Химический состав сплавов
№ п/п Al Zn Cu Mg Mn Cr Fe Si Sc Zr Се Ni Со Be Мо V B H2 С
1 Ост. 3,5 0,3 1,2 0,15 0,01 0,01 0,01 0,05 0,15 - - - - - - - - -
2 4,0 0,7 1,8 0,4 0,1 0,08 0,09 0,2 - 0,25 - - - - - - - -
3 4,85 1,0 2,2 0,6 0,3 0,15 0,12 0,4 0,05 0,005 - - - - - - - -
4 7,0 2,0 1,2 0,02 0,02 0,12 0,08 - 0,05 - 0,02 0,1 Ti0,06 - - 0,0008 - -
Таблица 2
Свойства сплавов
№ п/п Rмин* РСК, бал МКК, мм КР, МПа СРТУ, dl/dN σвосн.ме.
1 0,8S 2 отсутствует 350 2,1 0,95
2 1,0S 2 отсутствует 300 2,0 0,92
3 1,3S 2 отсутствует 340 2,0 0,93
4 (прототип) 2,2S 3-4 0,1-0,2 230 4,2 0,65
Rмин*- радиус гиба от толщины листа S
σвосн. ме. - отношение прочности сварного соединения к прочности основного металла

Claims (2)

1. Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, медь, магний, марганец, хром, железо, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий и, по крайней мере, один элемент из группы: цирконий, церий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цинк 3,5-4,85 Медь 0,3-1,0 Магний 1,2-2,2 Марганец 0,15-0,6 Хром 0,01-0,3 Железо 0,01-0,15 Кремний 0,01-0,12 Скандий 0,05-0,4 по крайней мере один элемент из группы: Цирконий 0,05-0,15 Церий 0,005-0,25 Алюминий Остальное
2. Изделие из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.
RU2005127130/02A 2005-08-30 2005-08-30 Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него RU2293783C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127130/02A RU2293783C1 (ru) 2005-08-30 2005-08-30 Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127130/02A RU2293783C1 (ru) 2005-08-30 2005-08-30 Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2293783C1 true RU2293783C1 (ru) 2007-02-20

Family

ID=37863441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005127130/02A RU2293783C1 (ru) 2005-08-30 2005-08-30 Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2293783C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009126347A2 (en) * 2008-01-16 2009-10-15 Questek Innovations Llc. High-strength aluminum casting alloys resistant to hot tearing
CN103233150A (zh) * 2013-04-28 2013-08-07 中南大学 一种挤压型铝合金
RU2521915C1 (ru) * 2012-11-28 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Модификатор

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009126347A2 (en) * 2008-01-16 2009-10-15 Questek Innovations Llc. High-strength aluminum casting alloys resistant to hot tearing
WO2009126347A3 (en) * 2008-01-16 2010-09-30 Questek Innovations Llc. High-strength aluminum casting alloys resistant to hot tearing
RU2521915C1 (ru) * 2012-11-28 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Модификатор
CN103233150A (zh) * 2013-04-28 2013-08-07 中南大学 一种挤压型铝合金
CN103233150B (zh) * 2013-04-28 2015-08-26 中南大学 一种挤压型铝合金

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2627070C (en) Al-cu-mg alloy suitable for aerospace application
JP5059003B2 (ja) 高強度の溶接可能なAl−Mg合金
RU2477331C2 (ru) Изделие из алюминиевого сплава с высокой стойкостью к повреждениям, в частности, для применений в авиационно-космической промышленности
CA2485525C (en) Method of producing high strength balanced al-mg-si alloy and a weldable product of that alloy
RU2353693C2 (ru) СПЛАВ Al-Zn-Mg-Cu
RU2184166C2 (ru) Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него
US7744704B2 (en) High fracture toughness aluminum-copper-lithium sheet or light-gauge plate suitable for use in a fuselage panel
RU2418088C2 (ru) Лист из высоковязкого алюминиево-медно-литиевого сплава для фюзеляжа летательного аппарата
EP1290235B1 (en) Corrosion resistant 6000 series alloy suitable for aerospace applications
JP2002543289A (ja) 耐剥離性アルミニウム−マグネシウム合金
JPH05332364A (ja) 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金軸受およびその製造方法
CN105283568A (zh) 具有改进的高温特性的铸造铝合金
RU2293783C1 (ru) Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него
CN110273090B (zh) 换热器用形变铝合金材料
KR102589669B1 (ko) 스크롤 부재 및 스크롤 단조품의 제조 방법
RU2337986C2 (ru) Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него
RU2327758C2 (ru) Сплав на основе алюминия и изделия из него
RU2265674C1 (ru) Состав присадочной проволоки
JP4212893B2 (ja) 構造材に用いる自硬化性アルミニウム合金
RU2604084C1 (ru) Присадочный материал на основе алюминия, легированный редкоземельными металлами
RU2237097C1 (ru) Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него
US20070151637A1 (en) Al-Cu-Mg ALLOY SUITABLE FOR AEROSPACE APPLICATION
JPH03122248A (ja) 耐応力腐食割れ性に優れた溶接用高力アルミニウム合金
RU2233902C1 (ru) Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава
RU2243278C1 (ru) Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него