RU2410458C1

RU2410458C1 - Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия

Info

Publication number: RU2410458C1
Application number: RU2009138429/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Аркадьевич Филатов (RU); Юрий Аркадьевич Филатов; Валерий Владимирович Захаров (RU); Валерий Владимирович Захаров; Людмила Ивановна Панасюгина (RU); Людмила Ивановна Панасюгина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС")
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве деформированных полуфабрикатов из термически неупрочняемых свариваемых коррозионно-стойких сплавов на основе алюминия, применяемых в качестве конструкционного и проводникового материала преимущественно в авиакосмической и атомной технике. Сплав на основе алюминия содержит следующие компоненты, мас.%: магний 1,8-2,4, скандий 0,2-0,4, цирконий 0,1-0,2, церий 0,0001-0,005, железо 0,01-0,15, кремний 0,01-0,1, алюминий - остальное, при этом величина содержания железа к содержанию кремния должна быть не меньше единицы. Получается сплав, обладающий повышенной прочностью и электропроводностью, что позволяет уменьшить вес изготавливаемых конструкций. 2 табл.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве деформированных полуфабрикатов из термически неупрочняемых сплавов на основе алюминия, применяемых в качестве конструкционного и проводникового материала преимущественно в авиакосмической и атомной технике.

Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:

Магний	0,5-1,8
Алюминий	Остальное

(см. Промышленные алюминиевые сплавы. Справ, изд. / Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984, с.44).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.

Магний	1,8-2,8
Марганец	0,2-0,6
Алюминий	Остальное

(см. Промышленные алюминиевые сплавы. Справ, изд. / Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984, с.44), прототип.

Недостатком известного сплава является низкая прочность и низкая электропроводность и, как следствие, увеличенный вес и соответственно пониженные характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов.

Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, скандий, цирконий, церий, железо и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний	1,8-2,4
Скандий	0,2-0,4
Цирконий	0,1-0,2
Церий	0,0001-0,005
Железо	0,01-0,15
Кремний	0,01-0,1
Алюминий	Остальное,

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть не меньше единицы.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, церий, железо и кремний и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Технический результат - повышение прочности и электропроводности сплава, что позволит уменьшить вес изготавливаемых конструкций и соответственно повысить характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов.

При данном содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при распаде твердого раствора, зафиксированного при кристаллизации слитка, происходит образование вторичных мелкодисперсных интерметаллидов, оказывающих непосредственное упрочняющее воздействие и обедняющих твердый раствор, повышая тем самым электропроводность матрицы. Это позволяет повысить прочность и электропроводность сплава, сохранив его высокую коррозионную стойкость и хорошую свариваемость, и, как следствие, уменьшить вес изготавливаемых конструкций, повысив тем самым характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов, что особенно важно для авиакосмической и атомной техники.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А99, магния МГ95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий, алюминий-церий, алюминий-железо и силумина. Сплав готовили в электрической плавильной печи и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 315 мм. Химический состав сплава приведен в таблице 1.

Слитки гомогенизировали, резали на мерные заготовки, механически обрабатывали, после чего при 400°С прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе на пруток диаметром 110 мм. Пруток прокатывали при 390°С на катаную заготовку диаметром 8 мм, которую отжигали при 390°С, после чего подвергали холодному волочению до диаметра 2 мм с пятью промежуточными отжигами. Полученную таким образом проволоку диаметром 2 мм отжигали при 250°С. Горячепрессованный пруток диаметром 110 мм и отожженную проволоку диаметром 2 мм испытывали при комнатной температуре с определением предела прочности σ_в и удельной электропроводности γ. Также проводили испытания сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 1
Сплав	Химический состав, мас.%
Сплав	Магний	Марганец	Скандий	Цирконий	Церий	Железо	Кремний	Fe/Si	Алюминий
Предлагаемый	2,08	-	0,32	0,12	0,0005	0,03	0,02	1,5	Остальное
Прототип	2,3	0,4	-	-	-	-	-	-	Остальное
Примечание: Fe/Si - отношение содержания железа к содержанию кремния.

Таблица 2
Сплав	Предел прочности, σ_в, МПа		Удельная электропроводность, γ, МСм/м
Сплав	Горячепрессованный пруток	Отожженная проволока	Горячепрессованный пруток	Отожженная проволока
Предлагаемый	320	243	25,0	25,3
Прототип	210	180	20,8	21,0

Таким образом, предлагаемый сплав имеет предел прочности в 1,2-1,5 раза выше, а электропроводность в 1,15-1,25 раза выше, чем известный сплав-прототип. Это позволит на 10-30% снизить вес конструкций и соответственно повысить характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов, что принципиально важно для авиакосмической и атомной техники. Кроме того, применение предлагаемого сплава в виде проволочной заготовки для последующего волочения позволит повысить производительность процесса получения из нее тонкого провода за счет уменьшения числа обрывов при волочении. Применение предлагаемого сплава в виде сварочной проволоки при сварке плавлением заготовок из деформируемых термически неупрочняемых малолегированных сплавов на основе системы алюминий-магний позволит повысить прочность и надежность сварных соединений. Сварные и несварные конструкции из предлагаемого сплава могут применяться для работы в различных агрессивных средах, таких как морская вода, нефть, минеральные масла, компоненты топлива двигателей летательных аппаратов, минеральные удобрения, фтор.

Claims

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, церий, железо и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Магний 1,8-2,4 Скандий 0,2-0,4 Цирконий 0,1-0,2 Церий 0,0001-0,005 Железо 0,01-0,15 Кремний 0,01-0,1 Алюминий Остальное,

величина отношения содержания железа к содержанию кремния в котором не меньше единицы.