RU2473709C1 - High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof - Google Patents

High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2473709C1
RU2473709C1 RU2011143453/02A RU2011143453A RU2473709C1 RU 2473709 C1 RU2473709 C1 RU 2473709C1 RU 2011143453/02 A RU2011143453/02 A RU 2011143453/02A RU 2011143453 A RU2011143453 A RU 2011143453A RU 2473709 C1 RU2473709 C1 RU 2473709C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
aluminum
alloys
zirconium
magnesium
Prior art date
Application number
RU2011143453/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Иванович Савинов
Валентина Александровна Милашенко
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Военно-промышленная инвестиционная группа "ВИЛС"
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 Закрытое акционерное общество "Военно-промышленная инвестиционная группа "ВИЛС" filed Critical Закрытое акционерное общество "Военно-промышленная инвестиционная группа "ВИЛС"
Priority to RU2011143453/02A priority Critical patent/RU2473709C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2473709C1 publication Critical patent/RU2473709C1/en

Links

Landscapes

  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy of light alloys, particularly, to super strong heat-treatable aluminium alloys of Al-Zn-Mg-Cu system intended for making semis, i.e. formed and rolled tubes, stamped covers to be used as has centrifuge parts. Articles are made from alloy containing the following components in wt %: zinc 8.0-9.0, magnesium 2.3-3.0, copper 2.0-2.6, zirconium 0.1-0.2, beryllium 0.0001-0.002, cerium 0.005-0.05, calcium 0.005-0.05, titanium 0.005-0.05, iron up to 0.15, silicon up to 0.1, and at least of element of the group: manganese up to 0.1, aluminium making the rest.
EFFECT: higher strength, ductility, toughness, fatigue strength.
2 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии легких сплавов и, в частности, сплавов на основе алюминия, которые предназначены для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде прессованных и катаных труб, штампованых крышек, используемых в виде деталей газовых центрифуг, работающих длительное время в сложных условиях при умеренно повышенных температурах.The present invention relates to the field of metallurgy of light alloys and, in particular, aluminum-based alloys, which are intended for the manufacture of deformed semi-finished products in the form of extruded and rolled pipes, stamped covers, used in the form of parts of gas centrifuges operating for a long time under difficult conditions at moderately elevated temperatures.

Известен алюминиевый сплав марки В96Цпч следующего химического состава, мас.%:Known aluminum alloy brand V96tsch of the following chemical composition, wt.%:

Цинк - 8,0-9,0Zinc - 8.0-9.0

Магний - 2,3-3,0Magnesium - 2.3-3.0

Медь - 2,0-2,6Copper - 2.0-2.6

Цирконий - 0,1-0,2Zirconium - 0.1-0.2

Алюминий - остальное.Aluminum is the rest.

(Сплавы алюминиевые деформируемые повышенной чистоты. Марки. ОСТ 1 90026-80).(Alloys wrought aluminum high purity. Stamps. OST 1 90026-80).

Недостатком этого сплава является низкая конструкционная прочность из-за хрупкости, возникающей вследствие склонности к зернограничному разрушению. Хрупкость сплава также обусловливает его низкую технологичность в металлургическом производстве. Сплав имеет повышенную склонность к горячим и холодным трещинам при литье слитков, характеризуется низкими скоростями истечения при прессовании и допускает очень ограниченные деформации при ковке и прокатке.The disadvantage of this alloy is the low structural strength due to brittleness arising from the tendency to grain boundary destruction. The fragility of the alloy also determines its low manufacturability in metallurgical production. The alloy has an increased tendency to hot and cold cracks when casting ingots, is characterized by low flow rates during pressing and allows very limited deformations during forging and rolling.

Известен алюминиевый сплав следующего химического состава, мас.%:Known aluminum alloy of the following chemical composition, wt.%:

Цинк - 8,0-9,0Zinc - 8.0-9.0

Магний - 2,3-3,0Magnesium - 2.3-3.0

Медь - 2,0-2,6Copper - 2.0-2.6

Цирконий - 0,1-0,2Zirconium - 0.1-0.2

Железо - 0,05-0,3Iron - 0.05-0.3

Кремний - 0,03-0,15Silicon - 0.03-0.15

Бериллий - 0,0001-0,002Beryllium - 0.0001-0.002

Водород - (0,9-3,6)×10-5 Hydrogen - (0.9-3.6) × 10 -5

Алюминий - остальное.Aluminum is the rest.

(Патент РФ на изобретение №2164541, класс С22С21/10, опубликован 27.03.2001 г.), прототип.(RF patent for the invention No. 2164541, class C22C21 / 10, published March 27, 2001), prototype.

Недостатком этого сплава является низкая конструкционная прочность из-за хрупкости, возникающей вследствие склонности к зернограничному разрушению. Это снижает ресурс изделия. Сплав мало технологичен в металлургическом производстве при литье слитков и при обработке их давлением.The disadvantage of this alloy is the low structural strength due to brittleness arising from the tendency to grain boundary destruction. This reduces the resource of the product. The alloy is not very technologically advanced in metallurgical production when casting ingots and when processing them by pressure.

Предлагается сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:An alloy based on aluminum of the following chemical composition, wt.%:

Цинк - 8,0-9,0Zinc - 8.0-9.0

Магний - 2,3-3,0Magnesium - 2.3-3.0

Медь - 2,0-2,6Copper - 2.0-2.6

Цирконий - 0,1-0,2Zirconium - 0.1-0.2

Бериллий - 0,0001-0,002Beryllium - 0.0001-0.002

Церий - 0,005-0,05Cerium - 0.005-0.05

Кальций - 0,005-0,05Calcium - 0.005-0.05

Титан - 0,005-0,05Titanium - 0.005-0.05

Железо до 0,15Iron to 0.15

Кремний до 0,1.Silicon up to 0.1.

По крайней мере один элемент из группы:At least one member from the group:

Марганец до 0,1Manganese to 0.1

Хром до 0,05.Chrome up to 0.05.

Предлагаемый сплав на основе алюминия имеет следующий химический состав и отличается от известного тем, что он дополнительно содержит церий, кальций, титан и по крайней мере один из элементов группы - марганец или хром, при следующих соотношениях компонентов (массовая доля)%:The proposed aluminum-based alloy has the following chemical composition and differs from the known one in that it additionally contains cerium, calcium, titanium and at least one of the elements of the group — manganese or chromium, with the following component ratios (mass fraction)%:

Цинк - 8,0-9,0Zinc - 8.0-9.0

Магний - 2,3-3,0Magnesium - 2.3-3.0

Медь - 2,0-2,6Copper - 2.0-2.6

Цирконий - 0,1-0,2Zirconium - 0.1-0.2

Бериллий - 0,0001-0,002Beryllium - 0.0001-0.002

Церий - 0,005-0,05Cerium - 0.005-0.05

Кальций - 0,005-0,05Calcium - 0.005-0.05

Титан - 0,005-0,05Titanium - 0.005-0.05

Железо до 0,15Iron to 0.15

Кремний до 0,1Silicon up to 0.1

По крайней мере один элемент из группы:At least one member from the group:

Марганец до 0,1Manganese to 0.1

Хром до 0,05Chrome up to 0.05

Алюминий - остальное.Aluminum is the rest.

Предлагаемый сплав характеризуется повышенной конструкционной прочностью вследствие малой склонности к межзеренному разрушению из-за повышенной пластичности межзеренных границ. В результате заметно возрастают характеристики, описывающие пластичность металла. Относительное удлинение возрастает на 30%, ударная вязкость на 40%, заметно растет сопротивление повторным нагрузкам. Как следствие возрастает ресурс изделий.The proposed alloy is characterized by increased structural strength due to the low tendency to intergranular fracture due to the increased ductility of grain boundaries. As a result, characteristics describing the ductility of the metal increase markedly. Relative elongation increases by 30%, impact strength by 40%, and resistance to repeated loads increases markedly. As a result, the resource of products increases.

Снижение хрупкости благотворно сказывается на технологической пластичности в металлургическом производстве. Уменьшается склонность к горячим и холодным трещинам при литье слитков, повышается их пластичность при обработке давлением.Reducing brittleness has a beneficial effect on technological plasticity in metallurgical production. The tendency to hot and cold cracks during casting decreases, their ductility during pressure processing increases.

Причина повышения пластичности и вязкости разрушения заключается в уменьшении зернограничной хрупкости вследствие комплексного микролегирования сплава при заданном составе, повышающего пластичность межзеренных границ. Доля межзеренного разрушения при переходе от известного сплава к предлагаемому уменьшается в несколько раз.The reason for the increase in ductility and fracture toughness is a decrease in grain boundary brittleness due to complex microalloying of the alloy with a given composition, which increases the ductility of grain boundaries. The proportion of intergranular fracture in the transition from the known alloy to the proposed decreases several times.

Преимущества сплава проявляются также в изделии, выполненном из вышеприведенного сплава.The advantages of the alloy are also manifested in the product made of the above alloy.

Пример.Example.

В электрической печи сопротивления емкостью 170 кг были отлиты слитки диаметром 65 мм и диаметром 215 мм из известного и предлагаемого сплавов.In an electric resistance furnace with a capacity of 170 kg, ingots with a diameter of 65 mm and a diameter of 215 mm were cast from the known and proposed alloys.

Химический состав приведен в табл.1.The chemical composition is given in table 1.

Таблица 1Table 1 Фактический химический состав отлитых слитков из известного и предлагаемого сплавов, % по массеActual chemical composition of cast ingots from known and proposed alloys,% by weight СплавAlloy AlAl ZnZn MgMg CuCu ZrZr BeBe СеXie СаSa TiTi н2 n 2 FeFe SiSi MnMn CrCr ИзвестныйFamous основаthe basis 8,68.6 2,62.6 2,42,4 0,120.12 0,00060,0006 -- -- 2,1×10-5 2.1 × 10 -5 0,120.12 0,070,07 -- -- ПредлагаемыйProposed основаthe basis 8,58.5 2,72.7 2,32,3 0,130.13 0,00150.0015 0,010.01 0,0070.007 0,030,03 -- 0,100.10 0,060.06 0,030,03 0,010.01

Слитки были отгомогенизированы по режиму 420°С, 6 часов +460°С, 20 часов.The ingots were homogenized according to the regime of 420 ° C, 6 hours + 460 ° C, 20 hours.

Слитки диаметром 65 мм резали на мерные заготовки ⌀65×87 мм, обтачивали на ⌀62 мм и штамповали в несколько переходов на заготовки под детали в виде крышек.Ingots with a diameter of 65 mm were cut into measuring billets of ⌀65 × 87 mm, turned into ⌀62 mm and stamped into several transitions to billets for parts in the form of covers.

Слитки диаметром 215 мм резали на мерные заготовки длиной по 600 мм, обтачивали на диаметр 200 мм и осаживали с последующей прогладкой на диаметр 290 мм. Из полученных поковок выгачивали заготовки, из которых прессовали трубу ⌀138×4 мм.Ingots with a diameter of 215 mm were cut into measuring billets with a length of 600 mm, machined to a diameter of 200 mm and precipitated, followed by laying to a diameter of 290 mm. Billets were extruded from the obtained forgings, from which a ⌀138 × 4 mm pipe was pressed.

Штамповки в виде крышек укладывали вертикально в специальную закалочную корзину в шахматном порядке с зазором около 40 мм. Температуру в закалочной печи поддерживали на уровне 470°С с точностью ±3°С. При погружении корзины со штамповками в ванну с водой комнатной температуры осуществляли интенсивный барботаж воды с помощью сжатого воздуха, подаваемого со дна ванны.Stampings in the form of covers were stacked vertically in a special hardening basket in a checkerboard pattern with a gap of about 40 mm. The temperature in the quenching furnace was maintained at 470 ° C with an accuracy of ± 3 ° C. When the basket with stampings was immersed in a bath with room temperature water, an intensive sparging of water was carried out using compressed air supplied from the bottom of the bath.

Трубы закаливали из вертикальной закалочной печи с температуры 470±3°С в баке с водой комнатной температуры с вертикальным погружением. После закалки покоробленные трубы правили волочением с остаточной пластической деформацией 1,5%.The pipes were quenched from a vertical quenching furnace at a temperature of 470 ± 3 ° C in a tank of room temperature water with vertical immersion. After hardening, warped pipes were governed by drawing with a residual plastic deformation of 1.5%.

Закаленные штамповки и трубы искусственно старили по режиму 140°С, 16 часов.Hardened stampings and pipes artificially aged 140 ° C, 16 hours.

В табл.2 представлены механические свойства штамповок и прессованных труб из известного и предлагаемого сплавов.Table 2 presents the mechanical properties of stampings and pressed pipes from the known and proposed alloys.

Таблица 2table 2 Фактические механические свойства штамповок и труб из известного и предлагаемого сплавов.Actual mechanical properties of stampings and pipes from known and proposed alloys. Средние значения из результатов 10 испытанийAverage values from the results of 10 tests СплавAlloy ПолуфабрикатSemifinished σв, МПаσ in , MPa σ02, МПаσ 02 , MPa δ, %δ,% Ψ, %Ψ,% KCU, кгм/см2 KCU, kgm / cm 2 известныйfamous ШтамповкаStamping 660660 610610 4,04.0 1212 0,50.5 ТрубаTrumpet 680680 630630 5,05,0 15fifteen 0,60.6 предлагаемыйproposed ШтамповкаStamping 670670 620620 7,57.5 18eighteen 0,80.8 ТрубаTrumpet 690690 650650 8,08.0 2121 0,850.85

Из термически упроченных труб известного и предлагаемого сплавов вырезали образцы с концентратором напряжений (Kt=2,3; f=3 Гц; R=0,1) для испытаний на малоцикловую выносливость при пульсирующем растяжении при σmах=160 МПа. Образцы из известного сплава выдержали 130-190 тыс. циклов до разрушения, а образцы из предлагаемого сплава - 270-350 тыс. циклов.Samples with a stress concentrator (Kt = 2.3; f = 3 Hz; R = 0.1) were cut from thermally hardened pipes of the known and proposed alloys for low-cycle endurance tests with pulsating tension at σ max = 160 MPa. Samples from the known alloy withstood 130-190 thousand cycles to failure, and samples from the proposed alloy - 270-350 thousand cycles.

Таким образом, анализ приведенных результатов испытаний труб из известного и предлагаемого сплавов показывает явное преимущество последнего.Thus, the analysis of the test results of pipes from known and proposed alloys shows a clear advantage of the latter.

Предлагаемый сплав имеет более высокие значения относительного удлинения δ и относительного сужения Ψ, ударной вязкости KCU и в особенности более высокий показатель сопротивления усталостным нагрузкам. Это дает возможность повышать ресурс изделия.The proposed alloy has higher relative elongation δ and relative narrowing Ψ, impact strength KCU and in particular a higher fatigue resistance. This makes it possible to increase the resource of the product.

Claims (2)

1. Сверхпрочный деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, цирконий, бериллий, железо, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий, кальций, титан и по крайней мере один элемент из группы марганец и хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цинк 8,0-9,0 Магний 2,3-3,0 Медь 2,0-2,6 Цирконий 0,1-0,2 Бериллий 0,0001-0,002 Церий 0,005-0,05 Кальций 0,005-0,05 Титан 0,005-0,05 Железо до 0,15 Кремний до 0,1

По крайней мере один элемент из группы:
Марганец до 0,1 Хром до 0,05 Алюминий остальное
1. An ultra-strong wrought alloy based on aluminum, containing zinc, magnesium, copper, zirconium, beryllium, iron, silicon, characterized in that it additionally contains cerium, calcium, titanium and at least one element from the group of manganese and chromium in the following ratio components, wt.%:
Zinc 8.0-9.0 Magnesium 2.3-3.0 Copper 2.0-2.6 Zirconium 0.1-0.2 Beryllium 0.0001-0.002 Cerium 0.005-0.05 Calcium 0.005-0.05 Titanium 0.005-0.05 Iron up to 0.15 Silicon up to 0.1

At least one member from the group:
Manganese up to 0.1 Chromium up to 0.05 Aluminum rest
2. Изделие из сверхпрочного деформируемого сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1. 2. The product is made of heavy-duty wrought alloy based on aluminum, characterized in that it is made of an alloy according to claim 1.
RU2011143453/02A 2011-10-28 2011-10-28 High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof RU2473709C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143453/02A RU2473709C1 (en) 2011-10-28 2011-10-28 High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143453/02A RU2473709C1 (en) 2011-10-28 2011-10-28 High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2473709C1 true RU2473709C1 (en) 2013-01-27

Family

ID=48806994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011143453/02A RU2473709C1 (en) 2011-10-28 2011-10-28 High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2473709C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610190C1 (en) * 2015-11-05 2017-02-08 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") High-strength aluminium alloy and article made of it

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981002025A1 (en) * 1980-01-10 1981-07-23 Taiho Kogyo Co Ltd Aluminum-based alloy bearing
RU2164541C2 (en) * 1999-02-05 2001-03-27 Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Aluminium-based alloy
US20070243097A1 (en) * 2004-06-25 2007-10-18 Emmanuelle Sarrazin Process for Fabrication of Products Made of an Aluminium Alloy With High Toughness and High Fatigue Resistance
RU2352668C2 (en) * 2007-05-14 2009-04-20 ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" Alloy on basis of aluminium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981002025A1 (en) * 1980-01-10 1981-07-23 Taiho Kogyo Co Ltd Aluminum-based alloy bearing
RU2164541C2 (en) * 1999-02-05 2001-03-27 Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Aluminium-based alloy
US20070243097A1 (en) * 2004-06-25 2007-10-18 Emmanuelle Sarrazin Process for Fabrication of Products Made of an Aluminium Alloy With High Toughness and High Fatigue Resistance
RU2352668C2 (en) * 2007-05-14 2009-04-20 ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" Alloy on basis of aluminium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2610190C1 (en) * 2015-11-05 2017-02-08 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") High-strength aluminium alloy and article made of it

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5345056B2 (en) Heat-treatable high-strength aluminum alloy
RU2441089C1 (en) ANTIRUST ALLOY BASED ON Fe-Cr-Ni, ARTICLE THEREFROM AND METHOD OF PRODUCING SAID ARTICLE
RU2283889C1 (en) Titanium base alloy
JP5830006B2 (en) Extruded aluminum alloy with excellent strength
RU2673593C1 (en) High-strength aluminium-based alloy
US11306379B2 (en) Thick products made of 7XXX alloy and manufacturing process
RU2007133521A (en) AL-ZN-CU-MG ALLOYS ON THE BASIS OF ALUMINUM AND METHODS OF THEIR OBTAINING AND APPLICATION
US10900108B2 (en) Method for manufacturing bent article using aluminum alloy
JP2009280846A (en) Magnesium alloy forged member, and producing method therefor
RU2610657C1 (en) Titanium-based alloy and product made from it
US20080308196A1 (en) High-strength and high-toughness aluminum alloy material for bumper beam and method for manufacturing the same
RU2569275C1 (en) Plate from high-strength aluminium alloy and method of its production
JP6577652B2 (en) Aluminum alloy and fastening member
US20120027639A1 (en) Aluminum alloy for die casting
RU2735846C1 (en) Aluminum-based alloy
CN101815801A (en) wrought magnesium alloy
RU2473709C1 (en) High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof
RU2385358C1 (en) Cast alloy on aluminium base
EA037441B1 (en) Method for making deformed semi-finished products from aluminium alloys
US20230416878A1 (en) Aluminum alloy for automobile wheels, and automobile wheel
CN105671376B (en) High-strength and high-plasticity hypoeutectic aluminium-silicon alloy material manufactured through gravity casting and room-temperature cold rolling, and manufacturing method thereof
CA3135702C (en) Aluminium casting alloy
Phongphisutthinan et al. Caliber rolling process and mechanical properties of high Fe-containing Al–Mg–Si alloys
RU2520924C1 (en) Production of disc-shape forged pieces from alloy of aluminium with ortho-phase titanium
RU2641212C1 (en) Method for forming fine-grained high-strength and corrosion-resistant structure of aluminium alloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201029