RU2412270C1 - Сплав на основе алюминия - Google Patents
Сплав на основе алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412270C1 RU2412270C1 RU2009136606/02A RU2009136606A RU2412270C1 RU 2412270 C1 RU2412270 C1 RU 2412270C1 RU 2009136606/02 A RU2009136606/02 A RU 2009136606/02A RU 2009136606 A RU2009136606 A RU 2009136606A RU 2412270 C1 RU2412270 C1 RU 2412270C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum
- products
- semi
- corrosion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к сплаву системы алюминий - медь - магний - литий, применяемого для изготовления полуфабрикатов и изделий из него, используемых в качестве конструкционных материалов для авиакосмической техники. Сплав на основе алюминия содержит следующее соотношение компонентов, мас.%: медь 1,3-1,8, литий 1,6-1,9, магний 0,7-1,1, цирконий 0,08-0,16, скандий 0,01-0,1, серебро 0,05-1,5, и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей барий 0,0005-0,05 и висмут 0,0001-0,05, алюминий - остальное. Получается сплав, а также полуфабрикаты и изделия из него, обладающие повышенной пластичностью, что позволяет повысить их технологичность, увеличить выход годного при изготовлении полуфабрикатов и изделий, обеспечить возможность производства тонких листов, тонкостенных профилей и штамповок при снижении трудоемкости производства, а также повысить прочностные, коррозионные и эксплуатационные характеристики сплава, а также полуфабрикатов и изделий из него. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к сплаву системы алюминий - медь - магний - литий, применяемого для изготовления полуфабрикатов и изделий из него, используемых в качестве конструкционных материалов для аэрокосмической техники.
Алюминий-литиевые сплавы занимают особое положение среди других алюминиевых систем, что обусловлено их более высоким модулем упругости, меньшей плотностью и повышенными прочностными характеристиками, свойствами, открывающими новые возможности применения сплавов на основе алюминия, в частности для аэрокосмической техники.
Наличие указанных свойств позволяет улучшить ряд характеристик летательных аппаратов, в частности снижение массы аппаратов, экономия горючего, увеличение грузоподъемности.
Однако алюминий-литиевые сплавы обладают рядом недостатков - низкой пластичностью в состояниях максимальной прочности (Н.И.Фридляндер, К.В.Чуистов, А.Л.Березина, Н.И.Колобнев, Алюминий-литиевые сплавы. Структура и свойства. Киев: Наук, думка, 1992, с.177) и, как нами установлено, пониженной коррозионной стойкостью, что особенно заметно и критично для листов с толщинами 1,0 мм и менее.
Известен сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%:
Медь | 2,0-9,8 |
Литий | 0,2-4,1 |
Магний | 2,0-9,8 |
Серебро | 0,01-2,0 |
Цирконий | 0,05-1,0 |
Алюминий | Остальное |
(Патент США №5032359, МПК C22C 21/06).
Недостатками указанного сплава являются его низкая технологическая пластичность при деформации, высокая трудоемкость изготовления и низкие выхода годного при изготовлении полуфабрикатов и изделий из него, невозможность получения из него тонких листов толщиной менее 1,2 мм, тонкостенных профилей и штамповок, низкая коррозионная стойкость.
К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков при использовании известного сплава, относится то, что в известном сплаве относительно высокое содержание меди и магния отрицательно влияет на горячеломкость при отливке слитков и пластичность при обработке давлением, что приводит к повышенному трещинообразованию, повышенной отбраковке по зажимам и неплоскостности при отделочных операциях, а именно при прогладке и правке полуфабрикатов, высокая концентрация избыточных фаз Li3CuAl5 отрицательно сказывается на коррозионной стойкости сплава.
Известен сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%:
Медь | 2,8-3,8 |
Литий | 0,8-1,3 |
Магний | 0,2-1,0 |
Серебро | 0,2-1,0 |
Цирконий | 0,08-0,4 |
Алюминий | Остальное |
(Патент США №5389165, МПК C22F 1/04).
Недостатками указанного сплава являются его низкая технологическая пластичность при деформации, высокая трудоемкость изготовления и низкие выхода годного при изготовлении полуфабрикатов и изделий из него, невозможность получения из него тонких листов толщиной менее 1,2 мм, тонкостенных профилей и штамповок, повышенный удельный вес и низкие удельные свойства, недостаточная коррозионная стойкость тонких изделий.
К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков при использовании известного сплава, относится то, что в известном сплаве относительно высокое содержание меди и отношение Cu/Mg отрицательно влияет на коррозионную стойкость изделий, горячеломкость при отливке слитков и пластичность при обработке давлением, что приводит к повышенному трещинообразованию, повышенной отбраковке по зажимам и неплоскостности при отделочных операциях, а именно при прогладке и правке полуфабрикатов, низкое содержание лития и магния, обладающих малой плотностью, приводит к повышению удельного веса сплава.
Известен сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%:
Медь | 2,5-4,0 |
Литий | 0,8-2,5 |
Магний | 0,2-1,0 |
Серебро | 0,2-0,8 |
Цирконий | 0,05-0,3 |
Алюминий | Остальное |
(Патент США №7229509, МПК C22C 21/12).
Недостатками указанного сплава являются его низкая технологическая пластичность при деформации, высокая трудоемкость изготовления и низкие выхода годного при изготовлении полуфабрикатов и изделий из него, невозможность получения из него тонких листов толщиной менее 1,2 мм, тонкостенных профилей и штамповок, недостаточная коррозионная стойкость тонких изделий.
К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков при использовании известного сплава, относится то, что в известном сплаве относительно высокое содержание меди и отношение Cu/Mg отрицательно влияет на коррозионную стойкость изделий, горячеломкость при отливке слитков и пластичность при обработке давлением, что приводит к повышенному трещинообразованию, повышенной отбраковке по зажимам и неплоскостности при отделочных операциях, а именно при прогладке и правке полуфабрикатов.
Известен сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%:
Медь | 3,2-4,5 |
Литий | 1,0-1,7 |
Магний | 0,01-0,5 |
Серебро | 0,15-1,5 |
Цирконий | 0,05-0,3 |
Скандий | 0,02-0,25 |
Алюминий | Остальное |
(Патент РФ №2237098, МПК C22C 21/18).
Недостатками указанного сплава являются его низкая технологическая пластичность при деформации, высокая трудоемкость изготовления и низкие выхода годного при изготовлении полуфабрикатов и изделий из него, невозможность получения из него тонких листов толщиной менее 1,2 мм, тонкостенных профилей и штамповок, недостаточная коррозионная стойкость тонких изделий.
К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков при использовании известного сплава, относится то, что в известном сплаве относительно высокое содержание меди и отношение Cu/Mg отрицательно влияет на коррозионную стойкость изделий, горячеломкость при отливке слитков и пластичность при обработке давлением, что приводит к повышенному трещинообразованию, повышенной отбраковке по зажимам и неплоскостности при отделочных операциях, а именно при прогладке и правке полуфабрикатов.
Наиболее близким сплавом по химическому составу и назначению к заявленному сплаву на основе алюминия является сплав, содержащий, мас.%:
Медь | 1,3-1,5 |
Литий | 1,6-1,9 |
Магний | 0,7-1,1 |
Цирконий | 0,04-0,2 |
Скандий | 0,005-0,01 |
Алюминий | Остальное |
(Патент РФ №2310005, МПК C22C 21/00).
Недостатками указанного сплава, принятого за прототип, являются недостаточные коррозионные свойства, особенно для тонких изделий, в частности низкий уровень межкристаллитной коррозии.
К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков при использовании известного сплава, принятого за прототип, относится то, что твердый раствор в изделиях из данного сплава недостаточно стабильный, неравномерное образование фазовых выделений на границе зерна в процессе старения ведут к снижению сопротивления межкристаллитной коррозии. Уровень чувствительности к межкристаллитной коррозии повышается с понижением толщины изделия.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке сплава на основе алюминия, предназначенного для изготовления из него полуфабрикатов и изделий для авиакосмической техники, свободных от недостатков перечисленных выше и присущих известным техническим решениям.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в получении сплава, обладающего повышенной пластичностью и коррозионной стойкостью тонких листов, что позволит повысить его технологичность и эксплуатационные характеристики изделий из него, увеличить выход годного при изготовлении полуфабрикатов и изделий, обеспечить возможность производства тонких листов, тонкостенных профилей и штамповок при снижении трудоемкости производства, при сохранении требуемых прочностных характеристик сплава, а также полуфабрикатов и изделий из него, предъявляемых к конструкционным материалам для авиакосмической техники.
Поставленная задача с достижением упомянутого технического результата при осуществлении изобретения решается тем, что сплав на основе алюминия, содержащий медь, литий, магний, цирконий, скандий, дополнительно содержит серебро и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей барий и висмут, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь | 1,3-1,8 |
Литий | 1,6-1,9 |
Магний | 0,7-1,1 |
Цирконий | 0,08-0,16 |
Скандий | 0,01-0,1 |
Серебро | 0,05-1,5 |
По крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей:
Барий | 0,0005-0,05 |
Висмут | 0,0001-0,05 |
Алюминий | Остальное |
Сплав на основе алюминия, используемый для изготовления полуфабрикатов и изделий, отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит серебро, и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей барий и висмут.
Мы установили, что введение в сплав серебра при указанном составе сплава способствует более равномерному распределению упрочняющих фаз в твердом растворе и более равномерному выделению дисперсоидов в процессе старения, в результате повышаются как прочностные, так и коррозионные свойства сплава.
Нами установлено, что один или более элементов из группы бария, висмута в количествах 0,0005-0,05 мас.% и 0,0001-0,05 мас.% соответственно способствует связыванию натрия, неизбежно присутствующего в расплаве в виде примеси, в стабильную фазу, в результате чего повышается пластичность сплава и снижается склонность к межкристаллитной коррозии.
Основные легирующие компоненты: медь, литий, магний в указанных количествах образуют после термообработки на твердый раствор и старения достаточное количество упрочняющих элементов (дисперсоидов) для получения хорошего соотношения прочностных и пластических свойств.
Цирконий, скандий в указанных количествах обеспечивают формирование равноосной мелкозернистой структуры в процессе литья, что способствует высокой технологичности сплава как в процессе литья, так и в процессе обработки материала давлением, повышают коррозионные свойства сплава.
Из предложенного сплава на основе алюминия могут быть изготовлены различные полуфабрикаты: листы и плиты, штамповки, прессованные изделия. Из полуфабрикатов предложенного сплава могут быть получены различные изделия, например панели для обшивки фюзеляжных конструкций летательных аппаратов, элементы силового набора, сварные топливные баки и другие элементы авиакосмической техники.
Пример осуществления:
В промышленных условиях из каждого сплава, химический состав которых приведен в таблице 1, были отлиты плоский слиток сечением 300×1100 мм и круглые слитки диаметрами 270 мм и 350 мм.
Сплав №1 соответствует сплаву, принятому в качестве прототипа, сплавы №2 и №3 соответствуют предлагаемому.
Плавление шихты, рафинирование и литье слитков производили при температуре 710-730°C.
Пример 1
В дальнейшем из плоских слитков каждого сплава были изготовлены листы. Листы изготавливались по одной технологической схеме путем горячей прокатки при температуре 430°C до толщины 6,5 мм со сверткой в рулоны и затем после отжига при температуре 400°C путем холодной прокатки до толщин 2,4 мм и 0,6 мм.
В дальнейшем образцы из листов №1, 2, 3 толщиной 0,6 мм испытали при статическом растяжении с определением предела прочности (σв), предела текучести (σ0,2), относительного удлинения (δ, %).
Образцы вырезались вдоль и поперек относительно направления прокатки.
Результаты механических испытаний представлены в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что предлагаемый сплав превосходит известный сплав (прототип) по прочностным характеристикам и характеристикам пластичности.
Позднее образцы из листов №1, 2, 3 толщиной 2,4 мм испытали на коррозионную стойкость. Испытания на общую коррозию проводились в соответствии с ГОСТ 9.913-90 «Единая система защиты от коррозии и старения. Алюминий, магний и их сплавы. Методы ускоренных испытаний» испытания на склонность к расслаивающей коррозии проводились в соответствии с ГОСТ 9.904-82 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на расслаивающую коррозию», испытания на чувствительность к межкристаллитной коррозии проводились в соответствии с ГОСТ 9.021-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на межкристаллическую коррозию».
Результаты коррозионных испытаний приведены в таблице 3. Из таблицы 3 видно, что предлагаемый сплав значительно превосходит прототип как по общей, так и по межкристаллитной коррозии.
Пример 2
Из круглых слитков диаметром 270 мм каждого сплава были изготовлены профили (уголки с толщиной полок до 5 мм).
Профили из разных сплавов изготавливались по одной технологической схеме путем прессования при температуре 400°C, с последующей закалкой профилей в воде, и старением при температуре 150°C в течение 24 часов.
Пример 3
Из круглых слитков диаметром 350 мм каждого сплава были изготовлены штамповки толщиной стенки 40 мм.
Штамповки из разных сплавов изготавливались по одной технологической схеме путем заготовительной штамповки при температуре 410°C, предварительной штамповки при температуре 410°C, и после травления путем окончательной штамповки при температуре 400°C, с последующей закалкой при температуре 500°C в течение 2 часов и старением при температуре 150°C в течение 24 часов.
Таким образом, предлагаемый сплав обеспечивает достижение поставленной цели - повышение характеристик пластичности сплава и, как следствие, повышение его технологичности, увеличение выхода годного при производстве полуфабрикатов и изделий из него, обеспечение возможности производства тонких листов, тонкостенных профилей и штамповок при снижении трудоемкости производства, а также повышение прочностных, коррозионных и эксплуатационных характеристик сплава, а также полуфабрикатов и изделий из него.
Таблица 2 | ||||||
Сплав | Номер состава сплава | Размер листа, мм | Направление вырезки образцов | Механические свойства | ||
σв, МПа | σ0,2, МПа | δ, % | ||||
Прототип | 1 | 0,6×1200×4000 | Долевое | 432 | 345 | 14,5 |
Поперечное | 435 | 350 | 13,5 | |||
Предлагаемый | 2 | 0,6×1200×4000 | Долевое | 450 | 385 | 14,5 |
Поперечное | 440 | 360 | 16 | |||
3 | 0,6×1200×4000 | Долевое | 460 | 395 | 15 | |
Поперечное | 445 | 375 | 18 |
Claims (1)
- Сплав на основе алюминия, содержащий медь, литий, магний, цирконий, скандий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серебро и по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей барий и висмут, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь 1,3-1,8 Литий 1,6-1,9 Магний 0,7-1,1 Цирконий 0,08-0,16 Скандий 0,01-0,1 Серебро 0,05-1,5 по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей: Барий 0,0005-0,05 Висмут 0,0001-0,05 Алюминий остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009136606/02A RU2412270C1 (ru) | 2009-10-02 | 2009-10-02 | Сплав на основе алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009136606/02A RU2412270C1 (ru) | 2009-10-02 | 2009-10-02 | Сплав на основе алюминия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2412270C1 true RU2412270C1 (ru) | 2011-02-20 |
Family
ID=46310073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009136606/02A RU2412270C1 (ru) | 2009-10-02 | 2009-10-02 | Сплав на основе алюминия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2412270C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761567C2 (ru) * | 2017-04-11 | 2021-12-10 | Зе Боинг Компани | Алюминиевый сплав с добавками меди, лития и по меньшей мере одного щелочноземельного или редкоземельного металла и способ его получения |
CN114086044A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-02-25 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 一种轻质高强Al-Cu-Li合金挤压材及其加工方法 |
-
2009
- 2009-10-02 RU RU2009136606/02A patent/RU2412270C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761567C2 (ru) * | 2017-04-11 | 2021-12-10 | Зе Боинг Компани | Алюминиевый сплав с добавками меди, лития и по меньшей мере одного щелочноземельного или редкоземельного металла и способ его получения |
CN114086044A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-02-25 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 一种轻质高强Al-Cu-Li合金挤压材及其加工方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6955483B2 (ja) | 耐食性に優れ、良好な焼入れ性を有する高強度アルミニウム合金押出材及びその製造方法 | |
EP1306455B1 (en) | High-strength alloy based on aluminium and a product made of said alloy | |
US7229509B2 (en) | Al-Cu-Li-Mg-Ag-Mn-Zr alloy for use as structural members requiring high strength and high fracture toughness | |
CN101403080B (zh) | 含铒的铝-镁-锰变形铝合金的热处理工艺 | |
CN113073244A (zh) | 一种高强韧稀土耐热镁合金及其制备方法 | |
US10501835B2 (en) | Thin sheets made of an aluminium-copper-lithium alloy for producing airplane fuselages | |
WO2010031255A1 (zh) | 一种适于大截面主承力结构件制造的铝合金材料 | |
EP1945825A1 (en) | Al-cu-mg alloy suitable for aerospace application | |
US20040191111A1 (en) | Er strengthening aluminum alloy | |
US9458528B2 (en) | 2xxx series aluminum lithium alloys | |
CN103687971A (zh) | 具有改善的断裂韧性的铝镁锂合金 | |
CN113302329B (zh) | 制造AlMgSc系列合金产品的方法 | |
US20210010121A1 (en) | High-Strength Aluminum Alloy Extruded Material That Exhibits Excellent Formability And Method For Producing The Same | |
CN109844151B (zh) | 用于航空航天应用的由铝-镁-钪合金制成的薄板 | |
CN105349925A (zh) | 一种Al-Mg系合金的液氮温区冷加工工艺 | |
CN111020321B (zh) | 一种适于锻造加工的Al-Cu系铸造合金及其制备方法 | |
US20210310104A1 (en) | High strength fastener stock of wrought titanium alloy and method of manufacturing the same | |
US8361251B2 (en) | High ductility/strength magnesium alloys | |
CN111492074A (zh) | 用于飞机机身制造的铝-铜-锂合金板的改进的制造方法 | |
RU2327758C2 (ru) | Сплав на основе алюминия и изделия из него | |
JP2009249647A (ja) | 高温でのクリープ特性に優れたマグネシウム合金およびその製造方法 | |
RU2558806C1 (ru) | Жаропрочный сплав на основе алюминия | |
RU2412270C1 (ru) | Сплав на основе алюминия | |
JP3540316B2 (ja) | アルミニウム−リチウム合金の機械的特性の改良 | |
RU2296176C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки |