RU2556849C1 - 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
RU2556849C1
RU2556849C1 RU2014114614/02A RU2014114614A RU2556849C1 RU 2556849 C1 RU2556849 C1 RU 2556849C1 RU 2014114614/02 A RU2014114614/02 A RU 2014114614/02A RU 2014114614 A RU2014114614 A RU 2014114614A RU 2556849 C1 RU2556849 C1 RU 2556849C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copper
strength
alloy
silicon
zirconium
Prior art date
Application number
RU2014114614/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Григорьевна Сенаторова
Евгений Николаевич Каблов
Владислав Валерьевич Антипов
Андрей Валерьевич Сомов
Надежда Евгеньевна Блинова
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 RU2014114614/02A priority Critical patent/RU2556849C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556849C1 publication Critical patent/RU2556849C1/en

Links

Landscapes

  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to high-alloyed superhard alloys based on aluminium of Al-Zn-Mg-Cu system to be used as a structural material in aircraft engineering and rocketry, surface vehicles and instrument making. This alloy and article made thereof contain the following components, wt %: zinc - 8.5-9.3, magnesium - 1.6-2.1, copper - 1.3-1.8, zirconium - 0.06-0.14, manganese - 0.01-0.1, iron - 0.02-0.10, silicon - 0.01-0.05, chromium - 0.01-0.05, beryllium - 0.0001-0.005, hydrogen - 0.8·10-5-2.7·10-5 and at least one of elements of the group including titanium - 0.02-0.06, boron - 0.001-0.01, aluminium making the rest. Total content of zinc, magnesium and copper may not exceed 12.5-13.0%. Total content of transition metals, i.e. zirconium, manganese and chromium may not exceed 0.25-0.30%. Iron-to-silicon should make at least 1.5.
EFFECT: higher strength and crack resistance.
5 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии сплавов на основе алюминия, а именно к высокопрочным высоколегированным сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu, используемым в качестве конструкционного материала для основных (как правило, длинномерных) силовых элементов планера самолетов (обшивок и стрингерного набора верха крыла, стоек, балок и др.), ракет, а также для изделий транспортных средств (преимущественно наземных) и приборной нагруженной техники.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy of aluminum-based alloys, namely to high-strength high-alloy alloys of the Al-Zn-Mg-Cu system used as a structural material for the main (usually long) power elements of the airframe (skins and stringer set of the wing top , racks, beams, etc.), missiles, as well as for products of vehicles (mainly ground) and instrument-loaded equipment.

Известна серия современных распространенных высокопрочных и сверхпрочных сплавов различного назначения традиционной системы Al-Zn-Mg-Cu, дополнительно и эффективно легированных микродобавкой переходного элемента циркония для повышения пластичности, технологичности (в т.ч. прокаливаемости), прочности.A series of modern widespread high-strength and heavy-duty alloys of various purposes is known for the traditional Al-Zn-Mg-Cu system, additionally and effectively alloyed with a microadditive of a zirconium transition element to increase ductility, manufacturability (including hardenability), strength.

К ним относятся, прежде всего, российский высокопрочный сплав (патент РФ №2165995 C1, 05.10.1999) с повышенной вязкостью разрушения, содержащий следующие компоненты, мас.%:These include, first of all, the Russian high-strength alloy (RF patent No. 2165995 C1, 10/05/1999) with high fracture toughness, containing the following components, wt.%:

ЦинкZinc 6,35-8,06.35-8.0 МагнийMagnesium 0,5-2,50.5-2.5 МедьCopper 0,8-1,30.8-1.3 ЦирконийZirconium 0,07-0,200.07-0.20 ТитанTitanium 0,03-0,100.03-0.10 МарганецManganese 0,01-0,10.01-0.1 ХромChromium 0,01-0,050.01-0.05 ЖелезоIron 0,06-0,260.06-0.26 КремнийSilicon 0,01-0,200.01-0.20 БериллийBeryllium 0,0001-0,050.0001-0.05 АлюминийAluminum ОстальноеRest

Американский сплав 7085 компании «Alcoa» [New Generation High-Strenght and High Damage Tolerance 7085 Thick Alloy Product with Low Quench Sensitivity Proc. of the ICAA-9, 2004, p. 969-974] имеет следующий химический состав, мас.%:Alcoa American Alloy 7085 [New Generation High-Strenght and High Damage Tolerance 7085 Thick Alloy Product with Low Quench Sensitivity Proc. of the ICAA-9, 2004, p. 969-974] has the following chemical composition, wt.%:

ЦинкZinc 7,0-8,07.0-8.0 МагнийMagnesium 1,2-1,81.2-1.8 МедьCopper 1,3-2,01.3-2.0 ЦирконийZirconium 0,08-0,150.08-0.15 ТитанTitanium <0,06<0.06 МарганецManganese <0,04<0.04 ХромChromium <0,04<0.04 ЖелезоIron <0,08<0.08 КремнийSilicon <0,06<0.06 АлюминийAluminum ОстальноеRest

Немецкой компанией «Otto Fuchs» разработан новый сплав 7037 [A New High Strength Aluminum Alloy for Aerospace Application. Proc of the ICAA-11, 2008, p. 209-214] химического состава, мас.%:The German company Otto Fuchs has developed a new alloy 7037 [A New High Strength Aluminum Alloy for Aerospace Application. Proc of the ICAA-11, 2008, p. 209-214] chemical composition, wt.%:

ЦинкZinc 7,8-9,07.8-9.0 МагнийMagnesium 1,3-2,11.3-2.1 МедьCopper 0,6-1,10.6-1.1 ЦирконийZirconium 0,06-0,250.06-0.25 ЖелезоIron ≤0,10≤0.10 КремнийSilicon ≤0,10≤0.10 ТитанTitanium ≤0,10≤0.10 МарганецManganese ≤0,5≤0.5 ХромChromium ≤0,04≤0.04 АлюминийAluminum ОстальноеRest

Эти сплавы прочнее ранее введенных и использующихся сплавов с цирконием (7010, 7050), но имеют недостаточно высокий уровень статической прочности и удельных характеристик прочности, не позволяющий достигать в полной мере летных характеристик, увеличивать весовую эффективность изделий для повышения экономичности топлива, дальности, скорости и высоты полета, грузоподъемности и т.д.These alloys are stronger than previously introduced and used alloys with zirconium (7010, 7050), but they do not have a sufficiently high level of static strength and specific strength characteristics, which do not allow to fully achieve flight characteristics, increase the weight efficiency of products to increase fuel economy, range, speed and flight altitude, carrying capacity, etc.

Общим для этих сплавов является то, что они предлагаются преимущественно для массивных (толщиной до 150-200 мм) полуфабрикатов применительно к сложным изделиям внутреннего силового набора (лонжеронам, фитингам и др.) и должны обладать низкой чувствительностью к скорости охлаждения при закалке.Common to these alloys is that they are mainly offered for bulk (up to 150-200 mm thick) semi-finished products as applied to complex products of the internal power set (spars, fittings, etc.) and should have a low sensitivity to quenching cooling rate.

Следует отметить, что среди этих сплавов европейский сплав 7037 более легирован цинком (для получения высокой прочности), но мало легирован медью. Но он имеет повышенное предельное содержание марганца и кремния, что приводит к появлению дополнительных грубых вредных избыточных интерметаллидов и вторичных дисперсоидов и ухудшению служебных характеристик.It should be noted that among these alloys, the European alloy 7037 is more alloyed with zinc (to obtain high strength), but slightly alloyed with copper. But it has an increased limiting content of manganese and silicon, which leads to the appearance of additional coarse harmful excess intermetallic compounds and secondary dispersoids and a deterioration in service characteristics.

В патенте США компании «Alcoa» (патент США №7097719 B2, 29.08.2006) описан высокопрочный сплав для различных полуфабрикатов, в том числе длинномерных, толщиной до 76 мм с улучшенным сопротивлением усталости (за счет регламентации примесей) следующего химического состава, мас.%:Alcoa's US patent (US patent No. 7097719 B2, 08.29.2006) describes a high-strength alloy for various semi-finished products, including long ones, up to 76 mm thick with improved fatigue resistance (due to regulation of impurities) of the following chemical composition, wt. %:

ЦинкZinc 7,6-8,47.6-8.4 МагнийMagnesium 1,8-2,31.8-2.3 МедьCopper 2,0-2,62.0-2.6 ЦирконийZirconium 0,088-0,250.088-0.25 ТитанTitanium <0,06<0.06 ЖелезоIron 0,01-0,090.01-0.09 КремнийSilicon 0,01-0,060.01-0.06

К главному недостатку этого сплава относится высокое содержание меди (более 2,0%), что вызывает появление избыточных грубых неблагоприятных фаз: растворимых (типа фазы S - Al2CuMg) и нерастворимых разного состава (в результате активного взаимодействия меди с примесью железа). Сюда же можно отнести недостаточную пластичность в литом состоянии и, соответственно, склонность к образованию трещин в слитках, особенно крупногабаритных плоских для катаных полуфабрикатов.The main disadvantage of this alloy is the high copper content (more than 2.0%), which causes the appearance of excess gross unfavorable phases: soluble (type S phase - Al 2 CuMg) and insoluble of various compositions (as a result of the active interaction of copper with an admixture of iron). This also includes insufficient plasticity in the molten state and, accordingly, the tendency to form cracks in ingots, especially large-sized flat ones for rolled semi-finished products.

Для высоконагруженных деталей в России создан высоколегированный высокопрочный сплав на основе алюминия (патент РФ №2164541 C2, 05.02.1999), для которого очень важны статические характеристики прочности.For heavily loaded parts, Russia has created a high-alloy high-strength alloy based on aluminum (RF patent No. 2164541 C2, 02/05/1999), for which the static strength characteristics are very important.

Сплав обладает следующим химическим составом, мас.%:The alloy has the following chemical composition, wt.%:

ЦинкZinc 8,0-9,08.0-9.0 МагнийMagnesium 2,3-3,02.3-3.0 МедьCopper 2,0-2,62.0-2.6 ЦирконийZirconium 0,10-0,200.10-0.20 ЖелезоIron 0,05-0,30.05-0.3 КремнийSilicon 0,03-0,150.03-0.15 При соотношенииWith the ratio Fe/Si≥0,5Fe / Si≥0.5 БериллийBeryllium 0,0001-0,0020.0001-0.002 ВодородHydrogen 0,9-3,6·10-5 0.9-3.610 -5 АлюминийAluminum ОстальноеRest

В соответствии с задачами сплав сильно легирован, в том числе магнием и медью, что обеспечивает высокие значения статической и конструкционной прочности. Однако такое легирование, так же как и присутствие повышенного максимального содержания примесей нежелательно для сплава с особыми требованиями к сочетанию прочностных характеристик с вязкостью разрушения, коррозионными и другими свойствами, необходимыми для авиационных и др. конструкций.In accordance with the tasks, the alloy is heavily alloyed, including magnesium and copper, which provides high values of static and structural strength. However, such alloying, as well as the presence of an increased maximum content of impurities, is undesirable for an alloy with special requirements for combining strength characteristics with fracture toughness, corrosion and other properties necessary for aircraft and other structures.

Наиболее близким по химическому составу к предлагаемому изобретению является высокопрочный сплав 7056 (Recently-developed aluminium solutions for aerospace applications. Proc. of ICAA-10, Canada, 2006, p.p. 1271-1278.), содержащий, мас.%:The closest chemical composition to the present invention is a high-strength alloy 7056 (Recently-developed aluminum solutions for aerospace applications. Proc. Of ICAA-10, Canada, 2006, p.p. 1271-1278.), Containing, wt.%:

ЦинкZinc 8,5-9,78.5-9.7 МагнийMagnesium 1,5-2,31.5-2.3 МедьCopper 1,2-1,91.2-1.9 ЦирконийZirconium 0,05-0,150.05-0.15 ЖелезоIron <0,12<0.12 КремнийSilicon <0,10<0.10 ТитанTitanium <0,08<0.08 МарганецManganese <0,20<0.20

Недостатки этого высоколегированного сплава (в основном для элементов авиационных конструкций) заключаются в следующем:The disadvantages of this highly alloyed alloy (mainly for elements of aircraft structures) are as follows:

- высокая и сверхвысокая прочность обеспечивается сильным легированием главными компонентами (цинком, магнием, медью) при неограниченной максимальной сумме (до 13,9%), что выше суммарной их предельной растворимости в твердом алюминиевом растворе (для получения максимальной прочности), и приводит к образованию избыточных грубых растворимых интерметаллидов и, соответственно, к снижению характеристик трещиностойкости, пластичности, сопротивления усталости;- high and ultrahigh strength is ensured by strong alloying with the main components (zinc, magnesium, copper) at an unlimited maximum amount (up to 13.9%), which is higher than their total solubility in solid aluminum solution (to obtain maximum strength), and leads to the formation of excess coarse soluble intermetallic compounds and, accordingly, to a decrease in the characteristics of crack resistance, ductility, fatigue resistance;

- недостаточное ограничение примесей железа, кремния и переходных элементов титана, марганца вызывает образование нерастворимых грубых эвтектических и первичных интерметаллидов и вторичных дисперсоидов, также ведет к снижению необходимых эксплуатационных характеристик (вязкости разрушения и др.), особенно без регламентации их соотношения; последнее дополнительно не обеспечивает получение крупногабаритных слитков в результате образования кристаллизационных трещин;- insufficient restriction of impurities of iron, silicon and transition elements of titanium, manganese causes the formation of insoluble coarse eutectic and primary intermetallic compounds and secondary dispersoids, also leads to a decrease in the required operational characteristics (fracture toughness, etc.), especially without regulation of their ratio; the latter does not additionally provide large-sized ingots as a result of the formation of crystallization cracks;

- состав сплава не создает оптимальные условия формирования структуры и необходимого комплекса эксплуатационных характеристик ответственных конструкций, таких как обшивки и стрингеры крыла, стойки самолетов и др., требующихся для современных и перспективных авиационных изделий.- the alloy composition does not create optimal conditions for the formation of the structure and the necessary set of operational characteristics of critical structures, such as wing skins and stringers, aircraft racks, etc., required for modern and promising aviation products.

Технической задачей настоящего изобретения является создание сплава с повышенными механическими свойствами, сочетающимися с требуемым уровнем эксплуатационных характеристик, необходимым для силовых элементов планера самолета, ракет и других изделий, при достаточной традиционными методами технологичности для производства различных деформируемых полуфабрикатов, особенно длинномерных.The technical task of the present invention is the creation of an alloy with improved mechanical properties, combined with the required level of performance required for the power elements of an airframe, rockets and other products, with sufficient traditional technology for the production of various deformable semi-finished products, especially long ones.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение прочностных характеристик и вязкости разрушения.The technical result of the present invention is to increase the strength characteristics and fracture toughness.

Для достижения технического результата предложен высокопрочный сплав на основе алюминия, включающий основные компоненты цинк, магний, медь при их регламентированном предельном количестве, добавки переходных металлов цирконий, марганец, хром, также при регламентированных ограничениях, соотношений примесных элементов железа, кремния, по крайней мере один элемент из группы, включающей титан и бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бериллий и водород при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve a technical result, a high-strength aluminum-based alloy is proposed, including the main components zinc, magnesium, copper with their regulated maximum quantity, additives of transition metals zirconium, manganese, chromium, also with regulated restrictions, the ratios of impurity elements of iron, silicon, at least one an element from the group comprising titanium and boron, characterized in that it additionally contains beryllium and hydrogen in the following ratio of components, wt.%:

ЦинкZinc 8,5-9,38.5-9.3 МагнийMagnesium 1,6-2,11.6-2.1 МедьCopper 1,3-1,81.3-1.8 ЦирконийZirconium 0,06-0,140.06-0.14 МарганецManganese 0,01-0,10.01-0.1 ЖелезоIron 0,02-0,100.02-0.10 КремнийSilicon 0,01-0,050.01-0.05 ХромChromium 0,01-0,050.01-0.05 БериллийBeryllium 0,0001-0,0050.0001-0.005 ВодородHydrogen 0,8·10-5-2,7·10-5 0.8 · 10 -5 -2.7 · 10 -5 АлюминийAluminum ОстальноеRest

И по крайней мере один элемент из группы:And at least one element from the group:

ТитанTitanium 0,005-0,060.005-0.06 БорBoron 0,001-0,010.001-0.01

Предпочтительно, сумма основных легирующих элементов цинка, магния, меди не должна превышать 12,5-13,0%.Preferably, the sum of the main alloying elements of zinc, magnesium, copper should not exceed 12.5-13.0%.

Предпочтительно, суммарное содержание переходных элементов циркония, марганца и хрома не должно превышать 0,25-0,30%.Preferably, the total content of transition elements of zirconium, manganese and chromium should not exceed 0.25-0.30%.

Предпочтительно, соотношение железа к кремнию должно быть не менее 1,5 при сильном ограничении содержания обоих примесей, особенно кремния.Preferably, the ratio of iron to silicon should be at least 1.5 with a strong limitation of the content of both impurities, especially silicon.

Наряду с главным элементом - антирекристаллизатором цирконием присутствие в предлагаемом сплаве в небольших количествах хрома, марганца при регламентации общей суммы элементов, не превышающей 0,25-0,30%, способствует формированию и стабилизации нерекристаллизованной зеренной структуры, зарождению упрочняющих фаз и соответственно дополнительному приросту прочности, а также положительно влияет на сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением и расслаивающей коррозии.Along with the main element, the zirconium anti-recrystallizer, the presence of small amounts of chromium and manganese in the proposed alloy, while regulating the total amount of elements not exceeding 0.25-0.30%, contributes to the formation and stabilization of the unrecrystallized grain structure, the nucleation of hardening phases and, accordingly, an additional increase in strength , and also positively influences resistance to stress corrosion cracking and delaminating corrosion.

Введение бериллия снижает окисляемость и улучшает жидкотекучесть при плавке, повышая качество слитков и полуфабрикатов (особенно крупных). Присутствие в микродозах водорода способствует образованию мелкозернистой структуры, равномерному распределению неизбежных неметаллических микровключений по объему слитков и полуфабрикатов и повышению их пластичности.The introduction of beryllium reduces oxidizability and improves fluidity during melting, increasing the quality of ingots and semi-finished products (especially large ones). The presence of hydrogen in microdoses contributes to the formation of a fine-grained structure, a uniform distribution of the inevitable non-metallic microinclusions in the volume of ingots and semi-finished products, and an increase in their ductility.

Малые добавки титана и/или бора, оказывающие модифицирующее действие, приводят к гетерогенной кристаллизации сплава и измельчению зерна и, соответственно, к улучшению пластичности слитков и полуфабрикатов и к расширению возможности увеличения их размеров и повышению качества.Small additives of titanium and / or boron, which have a modifying effect, lead to heterogeneous crystallization of the alloy and grain refinement and, accordingly, to improve the ductility of ingots and semi-finished products and to expand the possibility of increasing their size and improving quality.

Превышение содержания примеси железа над содержанием примеси кремния (более чем в 1,5 раза) при жестком их контроле и регламентации (для ограничения появления грубых нерастворимых интерметаллидов и отрицательного влияния на прочностные и эксплуатационные свойства) необходимо для улучшения литейных свойств высоколегированных сплавов с целью возможности получения крупных слитков для длинномерных полуфабрикатов.The excess of the content of iron impurities over the content of silicon impurities (more than 1.5 times) with strict control and regulation (to limit the appearance of coarse insoluble intermetallic compounds and adversely affect the strength and performance properties) is necessary to improve the casting properties of highly alloyed alloys in order to obtain large ingots for long semi-finished products.

Поддержание умеренного количества меди (до 1,8%) и магния (до 2,1%) при повышении содержания цинка (до 9,3%) и сохранении общей степени легированности основными компонентами в сплаве обеспечивает повышенные прочностные характеристики. При этом ограничивается возможность образования избыточных медьсодержащих интерметаллических фаз и их отрицательного влияния на характеристики вязкости разрушения, пластичности, усталости.Maintaining a moderate amount of copper (up to 1.8%) and magnesium (up to 2.1%) while increasing the zinc content (up to 9.3%) and maintaining the overall degree of alloying with the main components in the alloy provides increased strength characteristics. At the same time, the possibility of the formation of excess copper-containing intermetallic phases and their negative effect on the characteristics of fracture toughness, ductility, and fatigue is limited.

Коррозионная стойкость к опасным видам коррозии - коррозионное растрескивание (КР), расслаивающаяся коррозия (РСК), в основном регулируется режимами искусственного старения.Corrosion resistance to dangerous types of corrosion - corrosion cracking (CR), delaminating corrosion (RAC), is mainly regulated by artificial aging.

Примеры осуществленияExamples of implementation

В условиях опытного производства были отлиты слитки, химические составы которых приведены в табл. 1. Слитки имели диаметр 110 мм, получены полунепрерывным методом с охлаждением поверхности водой. Плавки осуществлялись в электрической печи. После гомогенизации при температуре 460°C в течение 24 часов подробно проводили микроанализ структуры по сечению слитков методами оптической и электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального фазового анализа (МРСА), дифференциального термического анализа (ДТА).In conditions of pilot production, ingots were cast, the chemical compositions of which are given in table. 1. The ingots had a diameter of 110 mm, obtained by a semi-continuous method with surface cooling with water. Smelting was carried out in an electric furnace. After homogenization at a temperature of 460 ° C for 24 hours, a microanalysis of the structure of the cross-section of the ingots was carried out in detail using optical and electron microscopy, X-ray spectral analysis (MRSA), and differential thermal analysis (DTA).

Оценивали значения среднего зерна dcp в исследуемых слитках и полуфабрикатах методом количественной металлографии в поляризованном свете на оксидированных микрошлифах; количественная металлография использовалась широко при анализе объемной доли и формы интерметаллических фаз. Для исследования характера и пластичности разрушения использовался фрактографический анализ с помощью электронного сканирующего микроскопа.The values of the average grain d cp in the studied ingots and semi-finished products were estimated by the method of quantitative metallography in polarized light on oxidized microsections; quantitative metallography was widely used in the analysis of the volume fraction and form of intermetallic phases. To study the nature and ductility of fracture, we used fractographic analysis using an electron scanning microscope.

Слитки после гомогенизации прессовали при 390-410°C на полосы сечением 15×70 мм с коэффициентом вытяжки >8,0. По данным ДТА температура кристаллизации эвтектик исследованных сплавов находилась в пределах 473-476°C. Заготовки из прессованных полос закаливали с температуры 470°C, с учетом перепадов в печи (после длительной выдержки 90 мин) в холодной воде (20-25°C). В свежезакаленном состоянии заготовки растягивали со средней степенью деформации ~1,5%. В пределах 4 ч после закалки полосы подвергали различному искусственному старению: варианта Т1 по одноступенчатому (на максимальную прочность) режиму 120°C, 24 ч и варианта по двухступенчатому режиму типа Т22 (на первой ступени при 120°C, 1,5 ч + на второй ступени при 150°C и небольшой степени перестаривания - 10-20 МПа).After homogenization, ingots were pressed at 390–410 ° C into strips with a cross section of 15 × 70 mm with a drawing coefficient> 8.0. According to DTA, the crystallization temperature of the eutectics of the studied alloys was in the range 473–476 ° C. The blanks from the pressed strips were quenched from a temperature of 470 ° C, taking into account the differences in the furnace (after a long exposure of 90 minutes) in cold water (20-25 ° C). In the freshly quenched state, the preforms were stretched with an average degree of deformation of ~ 1.5%. Within 4 hours after quenching, the strips were subjected to various artificial aging: variant T1 in a single-stage (for maximum strength) mode 120 ° C, 24 hours and a variant in a two-stage mode of type T22 (in the first stage at 120 ° C, 1.5 h + on second stage at 150 ° C and a small degree of overcooking - 10-20 MPa).

Комплекс механических и коррозионных свойств исследовали на образцах, вырезанных из прессованных полос.The complex of mechanical and corrosion properties was investigated on samples cut from pressed strips.

Механические свойства при растяжении (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение) определяли на круглых образцах с диаметром рабочей части d0=5 мм согласно ГОСТ 1497. Трещиностойкость оценивали по удельной работе разрушения (КСТ) при ударном изгибе образца с усталостной трещиной в V-образном надрезе, а также по ударной вязкости (KCU) образцов с U-образным надрезом согласно ГОСТ 9454.The tensile mechanical properties (tensile strength, yield strength, elongation) were determined on round samples with a working part diameter d 0 = 5 mm according to GOST 1497. Fracture resistance was evaluated by the specific fracture work (CCT) under shock bending of a specimen with a fatigue crack in V- shaped notch, as well as impact strength (KCU) of specimens with a U-shaped notch according to GOST 9454.

Сопротивление малоцикловой усталости (МЦУ) оценивали по времени до разрушения круглых продольных образцов с кольцевым надрезом (Kt=2,2) при высоком напряжении ( σ max = 0,7 σ B н

Figure 00000001
) и частоте f=3 Гц.The resistance to low-cycle fatigue (MCU) was estimated by the time until fracture of circular longitudinal specimens with an annular notch (K t = 2.2) at high voltage ( σ max = 0.7 σ B n
Figure 00000001
) and frequency f = 3 Hz.

Коррозионные свойства изучали по:Corrosion properties were studied by:

- сопротивлению расслаивающей коррозии (РСК) плоских продольных образцов по 10-ти балльной системе в соответствии с ГОСТ 9.904;- resistance to delaminating corrosion (RSK) of flat longitudinal samples according to a 10-point system in accordance with GOST 9.904;

- сопротивлению коррозионному растрескиванию под напряжением (КР) по времени до разрушения поперечных образцов при напряжении σ=0,75σ0,2 и других условиях по ГОСТ 9.019;- resistance to stress corrosion cracking (CR) in time to fracture of transverse samples at a stress of σ = 0.75σ 0.2 and other conditions in accordance with GOST 9.019;

- удельной электропроводимости вихретоковым неразрушающим методом по ОСТ 1 92133.- electrical conductivity by eddy current non-destructive method according to OST 1 92133.

В табл. 2 представлен комплекс механических (в т.ч. показатели вязкости разрушения) и коррозионных свойств прессованных полос из заявленного и известного сплавов, объемное содержание избыточных интерметаллидов в сплавах.In the table. 2 presents a complex of mechanical (including fracture toughness indices) and corrosion properties of pressed strips of declared and known alloys, volumetric content of excess intermetallic compounds in alloys.

Как видно из полученных и представленных результатов, состав предложенного сплава позволил получить высокий уровень прочностных свойств и показателей вязкости разрушения (с транскристаллитным изломом) при высокой пластичности (относительного удлинения) и приемлемой коррозионной стойкости к расслаивающей коррозии и коррозионному растрескиванию.As can be seen from the obtained and presented results, the composition of the proposed alloy made it possible to obtain a high level of strength properties and fracture toughness indices (with transcrystalline fracture) with high ductility (relative elongation) and acceptable corrosion resistance to delaminating corrosion and corrosion cracking.

Таким образом, предложенный высокопрочный сплав обеспечивает повышение весовой эффективности при обеспечении ресурса и надежности эксплуатации изделий.Thus, the proposed high-strength alloy provides an increase in weight efficiency while ensuring the resource and reliability of operation of the products.

Сплав предназначен в качестве конструкционного материала для основных элементов планера самолета, особенно в сжатых зонах (обшивки и стрингеры верха крыла, силовые стойки, балки и др.), ракетной техники и других изделий.The alloy is intended as a structural material for the basic elements of an airframe, especially in compressed areas (casing and stringers of the upper wing, power struts, beams, etc.), rocket technology and other products.

Из сплава изготавливаются катаные (листы, плиты), прессованные (профили, панели и др.) полуфабрикаты, включая длинномерные из крупных слитков с повышенным уровнем прочностных и эксплуатационных (в том числе с повышенной вязкостью разрушения) характеристик.Rolled (sheets, plates), extruded (profiles, panels, etc.) semi-finished products, including long ones from large ingots with an increased level of strength and operational (including high fracture toughness) characteristics, are made of an alloy.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (5)

1. Высокопрочный сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, цирконий, марганец, железо, кремний, хром, по крайней мере один элемент из группы, включающей титан и бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бериллий и водород при следующем соотношении компонентов, мас.%:
цинк 8,5-9,3 магний 1,6-2,1 медь 1,3-1,8 цирконий 0,06-0,14 марганец 0,01-0,1 железо 0,02-0,10 кремний 0,01-0,05 хром 0,01-0,05 бериллий 0,0001-0,005 водород 0,8·10-5-2,7·10-5 по крайней мере один элемент из группы:
титан
бор
алюминий
0,005-0,06
0,001-0,01
остальное
1. High-strength aluminum-based alloy containing zinc, magnesium, copper, zirconium, manganese, iron, silicon, chromium, at least one element from the group comprising titanium and boron, characterized in that it additionally contains beryllium and hydrogen in the following the ratio of components, wt.%:
zinc 8.5-9.3 magnesium 1.6-2.1 copper 1.3-1.8 zirconium 0.06-0.14 manganese 0.01-0.1 iron 0.02-0.10 silicon 0.01-0.05 chromium 0.01-0.05 beryllium 0.0001-0.005 hydrogen 0.8 · 10 -5 -2.7 · 10 -5 at least one element from the group:
titanium
boron
aluminum
0.005-0.06
0.001-0.01
rest
2. Сплав на основе алюминия по п. 1, отличающийся тем, что суммарное содержание цинка, магния и меди не превышает 12,5-13,0%.2. An aluminum-based alloy according to claim 1, characterized in that the total content of zinc, magnesium and copper does not exceed 12.5-13.0%. 3. Сплав на основе алюминия по п. 1, отличающийся тем, что суммарное содержание циркония, марганца и хрома не превышает 0,25-0,30%.3. An aluminum-based alloy according to claim 1, characterized in that the total content of zirconium, manganese and chromium does not exceed 0.25-0.30%. 4. Сплав на основе алюминия по п. 1, отличающийся тем, что соотношение железа к кремнию составляет не менее 1,5.4. An aluminum-based alloy according to claim 1, characterized in that the ratio of iron to silicon is at least 1.5. 5. Изделие, выполненное из высокопрочного сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п. 1. 5. The product is made of a high-strength alloy based on aluminum, characterized in that it is made of an alloy according to claim 1.
RU2014114614/02A 2014-04-14 2014-04-14 High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof RU2556849C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014114614/02A RU2556849C1 (en) 2014-04-14 2014-04-14 High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014114614/02A RU2556849C1 (en) 2014-04-14 2014-04-14 High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2556849C1 true RU2556849C1 (en) 2015-07-20

Family

ID=53611574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014114614/02A RU2556849C1 (en) 2014-04-14 2014-04-14 High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556849C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164541C2 (en) * 1999-02-05 2001-03-27 Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Aluminium-based alloy
RU2165995C1 (en) * 1999-10-05 2001-04-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Highly string aluminium-based alloy and product made of said alloy
RU2184166C2 (en) * 2000-08-01 2002-06-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Aluminum-based high-strength alloy and product manufactured therefrom
RU2215807C2 (en) * 2001-12-21 2003-11-10 Региональный общественный фонд содействия защите интеллектуальной собственности Aluminum-base alloy, article made of thereof and method for making article
US7097719B2 (en) * 2002-11-15 2006-08-29 Alcoa Inc. Aluminum alloy product having improved combinations of properties

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164541C2 (en) * 1999-02-05 2001-03-27 Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Aluminium-based alloy
RU2165995C1 (en) * 1999-10-05 2001-04-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Highly string aluminium-based alloy and product made of said alloy
RU2184166C2 (en) * 2000-08-01 2002-06-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Aluminum-based high-strength alloy and product manufactured therefrom
RU2215807C2 (en) * 2001-12-21 2003-11-10 Региональный общественный фонд содействия защите интеллектуальной собственности Aluminum-base alloy, article made of thereof and method for making article
US7097719B2 (en) * 2002-11-15 2006-08-29 Alcoa Inc. Aluminum alloy product having improved combinations of properties

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2184166C2 (en) Aluminum-based high-strength alloy and product manufactured therefrom
US8277580B2 (en) Al-Zn-Cu-Mg aluminum base alloys and methods of manufacture and use
US11976347B2 (en) Al—Zn—Cu—Mg alloys and their manufacturing process
US7744704B2 (en) High fracture toughness aluminum-copper-lithium sheet or light-gauge plate suitable for use in a fuselage panel
CN100503861C (en) High-damage tolerant aluminium alloy product in particular for aerospace applications
RU2418088C2 (en) Sheet out of high viscous aluminium-copper-lithium alloy for fuselage of aircraft
US20120291925A1 (en) Aluminum magnesium lithium alloy with improved fracture toughness
US10190200B2 (en) Aluminum-copper-lithium products
EP1945825A1 (en) Al-cu-mg alloy suitable for aerospace application
KR102565183B1 (en) 7xxx-series aluminum alloy products
AU2003260001A1 (en) Al-zn-mg-cu alloy products displaying an improved compromise between static mechanical properties and tolerance to damage
US20140283958A1 (en) High Fracture Toughness Aluminum-Copper-Lithium Sheet or Light-Gauge Plates Suitable for Fuselage Panels
US11920218B2 (en) High strength fastener stock of wrought titanium alloy and method of manufacturing the same
US20230151473A1 (en) Thin sheets made of an aluminium-magnesium-scandium alloy for aerospace applications
US20240035138A1 (en) Thick plates made of al-cu-li alloy with improved fatigue properties
US10400312B2 (en) Lower wing skin metal with improved damage tolerance properties
RU2327758C2 (en) Aluminium base alloy and products made out of it
RU2558806C1 (en) Aluminium-based heat-resistant alloy
US20070151637A1 (en) Al-Cu-Mg ALLOY SUITABLE FOR AEROSPACE APPLICATION
RU2556849C1 (en) High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof
CA3096776A1 (en) Alliage aluminium cuivre lithium a resistance en compression et tenacite ameliorees
RU2165996C1 (en) Highly strong aluminium-based alloy and product thereof
RU2672977C1 (en) ALUMINUM ALLOY OF Al-Mg-Si SYSTEM
RU2560481C1 (en) Al-Cu-Li-INTERMETALLIDE-BASED ALLOY AND ARTICLES MADE THEREOF
RU2804669C1 (en) HIGH-STRENGTH ALUMINIUM ALLOY OF Al-Zn-Mg-Cu SYSTEM AND PRODUCTS MADE OF IT

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190211

Effective date: 20190211

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190212

Effective date: 20190212

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200218

Effective date: 20200218