RU2573463C1 - Aluminium-based heat-resistant electroconductive alloy - Google Patents
Aluminium-based heat-resistant electroconductive alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573463C1 RU2573463C1 RU2014127784/02A RU2014127784A RU2573463C1 RU 2573463 C1 RU2573463 C1 RU 2573463C1 RU 2014127784/02 A RU2014127784/02 A RU 2014127784/02A RU 2014127784 A RU2014127784 A RU 2014127784A RU 2573463 C1 RU2573463 C1 RU 2573463C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- scandium
- zirconium
- boron
- aluminium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым наноструктурным сплавам на основе алюминия, меди, марганца, циркония, скандия, железа, кремния и способам их изготовления для изделий, работающих при повышенных температурах. В частности, сплав может быть использован в авиации, космонавтике, автомобилестроении для изделий электротехнического назначения, где требуются сочетания достаточной повышенной прочности, теплопрочности и электропроводности.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to wrought nanostructured alloys based on aluminum, copper, manganese, zirconium, scandium, iron, silicon and methods for their manufacture for products operating at elevated temperatures. In particular, the alloy can be used in aviation, astronautics, and automotive for electrical products, where combinations of sufficient increased strength, heat resistance, and electrical conductivity are required.
Известные сплавы системы Al-Cu-Mn с высоким содержанием меди (Машиностроение. Энциклопедия в 40 т. т.II-3. Цветные металлы и сплавы. М.: Машиностроение, 2001, с. 144-156). Это сплавы Д20, 1201, Д21, 01205 с 5,8-7,0 мас. % меди. Они обладают электропроводностью не выше 30-35% IACS.Known alloys of the Al-Cu-Mn system with a high copper content (Engineering. Encyclopedia of 40 tons. II-3. Non-ferrous metals and alloys. M: Engineering, 2001, S. 144-156). These are alloys D20, 1201, D21, 01205 with 5.8-7.0 wt. % copper. They have an electrical conductivity of not higher than 30-35% IACS.
Известен сплав по патенту РФ №2287600, МПК C22C 21/12 опубл. 20.11.2006, содержащий медь, марганец, цирконий и ванадий, включающий алюминиевый твердый раствор и вторичные алюминиды, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий при следующем соотношении компонентов, мас. %: медь 1,2-2,4; марганец 1,2-2,2; цирконий 0,5-0,6; ванадий 0,01-0,15; скандий 0,01-0,2; алюминий - остальное. После 100 часов выдержки сплав имеет предел прочности при 350°C выше 30 МПа. При относительно высоком пределе прочности после 1-20 мин отжига при 200-410°C, равным 300 МПа, сплав обладает низкой электропроводностью - ниже 48% IACS.Known alloy patent RF №2287600, IPC C22C 21/12 publ. November 20, 2006, containing copper, manganese, zirconium and vanadium, including aluminum solid solution and secondary aluminides, characterized in that it additionally contains scandium in the following ratio of components, wt. %: copper 1.2-2.4; manganese 1.2-2.2; zirconium 0.5-0.6; vanadium 0.01-0.15; scandium 0.01-0.2; aluminum is the rest. After 100 hours of exposure, the alloy has a tensile strength at 350 ° C above 30 MPa. With a relatively high tensile strength after 1–20 min of annealing at 200–410 ° C equal to 300 MPa, the alloy has low electrical conductivity — below 48% IACS.
Наиболее близким к заявленному объекту является сплав, на основе алюминия, патент РФ №2446222, МПК C22C 21/14, опубл. 27.03.2012, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: медь 0,9-1,9; марганец 1,0-1,8; цирконий 0,2-0,64; скандий 0,01-0,12; железо 0,15-0,5; кремний 0,05-0,15; алюминий - остальное; наночастицы фазы Al3(Zr, Sc) со средним размером не более 20 нм, электропроводность превышает 53% IACS, временное сопротивление σв после 100 час при 300°C превышает 320 МПа.Closest to the claimed object is an alloy based on aluminum, RF patent No. 2446222, IPC C22C 21/14, publ. 03/27/2012, containing components in the following ratio, wt. %: copper 0.9-1.9; manganese 1.0-1.8; zirconium 0.2-0.64; scandium 0.01-0.12; iron 0.15-0.5; silicon 0.05-0.15; aluminum - the rest; nanoparticles of the Al 3 (Zr, Sc) phase with an average size of not more than 20 nm, the electrical conductivity exceeds 53% IACS, the temporary resistance σ in after 100 hours at 300 ° C exceeds 320 MPa.
Недостатком данного сплава, несмотря на многие преимущества, является недостаточная прочность при температуре 250°C и выдержке в течение 400 час и электропроводность (53% IACS).The disadvantage of this alloy, despite many advantages, is the lack of strength at a temperature of 250 ° C and exposure for 400 hours and electrical conductivity (53% IACS).
В основу изобретения поставлена задача - создать новый наноструктурный деформируемый сплав на основе алюминия, который обладает большей теплостойкостью и/или электропроводностью по сравнению со сплавом-прототипом для разных полуфабрикатов и изделий.The basis of the invention is the task of creating a new nanostructured deformable alloy based on aluminum, which has greater heat resistance and / or electrical conductivity compared to the prototype alloy for various semi-finished products and products.
Поставленная задача решается за счет того, что теплостойкий электропроводный сплав на основе алюминия, содержащий медь, марганец, цирконий, скандий, железо и кремний, со структурой, содержащей алюминиевый твердый раствор и наночастицы вторичных алюминидов циркония и скандия Al3 (Zr,Sc), отличается тем, что он дополнительно содержит серебро и бор при следующем соотношении компонентов, мас. %:The problem is solved due to the fact that a heat-resistant conductive alloy based on aluminum, containing copper, manganese, zirconium, scandium, iron and silicon, with a structure containing aluminum solid solution and nanoparticles of secondary zirconium and scandium aluminides Al 3 (Zr, Sc), characterized in that it additionally contains silver and boron in the following ratio of components, wt. %:
причем бор присутствует в структуре в виде наночастиц AlB2, AlB12 со средним размером не более 50 нм, при этом сплав имеет электропроводность не менее 55% IACS и предел прочности после 400 часов при 250°C не менее 170 МПа. Сплав может дополнительно содержать, мас. %: кобальт 0,1-0,45, и/или никель 0,1-0,35, и/или кадмий 0,1-0,3, и/или РЗМ 0,001-0,1, и/или германий 0,05-0,3. moreover, boron is present in the structure in the form of AlB 2 , AlB 12 nanoparticles with an average size of not more than 50 nm, while the alloy has an electrical conductivity of at least 55% IACS and a tensile strength after 400 hours at 250 ° C of at least 170 MPa. The alloy may further comprise, by weight. %: cobalt 0.1-0.45, and / or nickel 0.1-0.35, and / or cadmium 0.1-0.3, and / or REM 0.001-0.1, and / or germanium 0 05-0.3.
При этом бор образует устойчивые сегрегации в приграничных областях на дефектах кристаллической решетки, повышая способность сплава к деформации, изменяя кинетику старения. Для более стабильного увеличения теплостойкости сплав может дополнительно содержать указанные выше содержания: кобальта и/или никеля и/или кадмия, и/или РЗМ, и/или германия.In this case, boron forms stable segregation in the border regions on defects of the crystal lattice, increasing the ability of the alloy to deform, changing the kinetics of aging. For a more stable increase in heat resistance, the alloy may additionally contain the above contents: cobalt and / or nickel and / or cadmium, and / or REM, and / or germanium.
Сплав может быть приготовлен в виде различных литых и деформированных полуфабрикатов (листы, шины, штамповка, проволока для бортовых проводов и других применений), технология изготовления которых включает приготовление расплава при температуре, превышающей температуру ликвидуса на 100°C.Компоненты вводятся в расплав в виде лигатур с мелкокристаллической структурой, со средним размером наночастиц не более 1300 нм. При использовании лигатуры Al-B-Ti или Al-Cu-Mn (Ti) содержание титана в расплаве выдерживается не более 0,03 мас. %.The alloy can be prepared in the form of various cast and deformed semi-finished products (sheets, tires, stamping, wire for on-board wires and other applications), the manufacturing technology of which includes the preparation of the melt at a temperature exceeding the liquidus temperature by 100 ° C. The components are introduced into the melt in the form fine crystalline ligatures with an average nanoparticle size of not more than 1300 nm. When using Al-B-Ti or Al-Cu-Mn (Ti) ligatures, the titanium content in the melt is maintained no more than 0.03 wt. %
Кроме того, кристаллизацию литой заготовки и ее деформацию осуществляют при воздействии магнитно-импульсного поля и/или слабоимпульсного тока для обеспечения требуемого размера наночастиц и теплопрочности.In addition, the crystallization of the cast billet and its deformation is carried out under the influence of a magnetic pulse field and / or weak pulse current to ensure the required nanoparticle size and heat resistance.
Для обеспечения литой структуры ближе к деформируемой выдерживаются высокие температуры 900-800°C при кристаллизации.To ensure a cast structure closer to the deformable one, high temperatures of 900-800 ° C are maintained during crystallization.
Марганец, цирконий и кобальт замедляют распад твердого раствора при высоких температурах и замедляют процесс рекристаллизации. Марганец и медь в указанных концентрациях вызывают образование дисперсоидов, обеспечивающих основные требования по прочности и теплопроводности. Их увеличение снижает электропроводность. Цирконий и скандий способствуют образованию наночастиц и вносят свой вклад в достижение требуемой прочности при повышенных температурах. Увеличение их содержания снижает электропроводность. Небольшие концетрации марганца повышают длительную прочность при температурах 250-300°C.Manganese, zirconium and cobalt slow down the decomposition of solid solution at high temperatures and slow down the recrystallization process. Manganese and copper in these concentrations cause the formation of dispersoids, providing basic requirements for strength and thermal conductivity. Their increase reduces the conductivity. Zirconium and scandium contribute to the formation of nanoparticles and contribute to the achievement of the required strength at elevated temperatures. An increase in their content decreases electrical conductivity. Small manganese concentrations increase long-term strength at temperatures of 250-300 ° C.
Железо и кремний также снижают электропроводность, но в виде совместных соединений с марганцем эвтектического типа Al (Fe, Mn) Si способствуют образованию структуры, повышающей прочность сплава.Iron and silicon also reduce electrical conductivity, but in the form of joint compounds with eutectic type manganese Al (Fe, Mn) Si contribute to the formation of a structure that increases the strength of the alloy.
Бор в виде наночастиц с алюминием и в виде боридов с переходными металлами повышает электропроводность сплава. Boron in the form of nanoparticles with aluminum and in the form of borides with transition metals increases the electrical conductivity of the alloy.
Примеры выполнения заявленного материала.Examples of the implementation of the claimed material.
Сплавы были приготовлены в электрической печи сопротивления в алундовых тиглях при температуре расплава на 100°C выше линии ликвидуса. В качестве шихты использовали алюминий (99,9%), медь (99,9%) и мелкозернистые лигатуры: двойные Al-Mn, Al-Zn, Al-Sc, Al-Si, Al-Fe, тройные лигатуры Al-B-Ti и/или Al-Cu-Mn (Ti). Составы сплавов даны в таблице 1. Круглые слитки отливали в цилиндрическую изложницу. Магнитно-импульсные поля (МИЛ) применяли для перемешивания расплава, слабые импульсы тока при кристаллизации.Alloys were prepared in an electric resistance furnace in alundum crucibles at a melt temperature of 100 ° C above the liquidus line. As the charge used aluminum (99.9%), copper (99.9%) and fine-grained ligatures: double Al-Mn, Al-Zn, Al-Sc, Al-Si, Al-Fe, triple ligatures Al-B- Ti and / or Al-Cu-Mn (Ti). The alloy compositions are given in table 1. Round ingots were cast into a cylindrical mold. Magnetic pulse fields (MIL) were used to mix the melt, weak current pulses during crystallization.
Далее образцы отжигались при 450°C±10° в течение 4 часов и осаживались до 60-70%), замеряли твердость по Бринеллю и электропроводность.Then, the samples were annealed at 450 ° C ± 10 ° for 4 hours and precipitated to 60-70%), Brinell hardness and electrical conductivity were measured.
Твердость по Бринеллю измеряли по ГОСТ 9012-59 с переводом на предел прочности. Электропроводность измеряли по ГОСТ 27333-87 вихретоковым методом.Brinell hardness was measured according to GOST 9012-59 with a transfer to tensile strength. Electrical conductivity was measured according to GOST 27333-87 by the eddy current method.
Как видно из анализа таблиц 1 и 2, составы №1 и №2 отличаются более высокой электропроводностью, а составы 3 и 4 - более высоким пределом прочности после выдержки в течение 400 час. при 250°C по сравнению с прототипом (пат. №2446222).As can be seen from the analysis of tables 1 and 2, compositions No. 1 and No. 2 have a higher electrical conductivity, and compositions 3 and 4 have a higher tensile strength after holding for 400 hours. at 250 ° C compared with the prototype (US Pat. No. 2446222).
Предлагаемый наноструктурный деформируемый сплав на основе алюминия обладает большей теплостойкостью или электропроводностью по сравнению с прототипом и содержит вариант с более высокой электропроводностью при относительно низкой теплостойкости и с более высокой теплостойкостью наряду с более низкой электропроводностью по сравнению с прототипом.The proposed nanostructured wrought alloy based on aluminum has greater heat resistance or electrical conductivity compared to the prototype and contains an option with higher electrical conductivity with relatively low heat resistance and higher heat resistance along with lower electrical conductivity compared to the prototype.
Claims (2)
причем бор присутствуют в структуре в виде наночастиц AlB2, AlB12 со средним размером не более 50 нм, при этом сплав имеет электропроводность не менее 55% IACS и предел прочности после 400 часов при 250°C не менее 170 МПа.1. Heat-resistant electrically conductive aluminum-based alloy containing copper, manganese, zirconium, scandium, iron and silicon, with a structure comprising an aluminum solid solution and nano aluminides secondary zirconium and scandium Al 3 (Zr, Sc), characterized in that it additionally contains silver and boron in the following ratio of components, wt. %:
wherein the boron is present in the structure in the form of nanoparticles AlB 2, AlB 12 having an average size of not more than 50 nm, the alloy has an electrical conductivity not less than 55% IACS and a tensile strength after 400 hours at 250 ° C of not less than 170 MPa.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127784/02A RU2573463C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Aluminium-based heat-resistant electroconductive alloy |
US14/754,476 US20160010185A1 (en) | 2014-07-08 | 2015-06-29 | High-temperature stable electro-conductive aluminum-base alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127784/02A RU2573463C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Aluminium-based heat-resistant electroconductive alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2573463C1 true RU2573463C1 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=55067138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014127784/02A RU2573463C1 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Aluminium-based heat-resistant electroconductive alloy |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160010185A1 (en) |
RU (1) | RU2573463C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791313C1 (en) * | 2022-12-28 | 2023-03-07 | Акционерное общество "Москабельмет" (АО "МКМ") | Electrical alloy based on aluminum and a product made therefrom |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109234577A (en) * | 2018-09-25 | 2019-01-18 | 全球能源互联网研究院有限公司 | A kind of Al-Sc-B heat-resisting alloy monofilament and preparation method thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2840418A1 (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-06 | Alusuisse | IMPROVING THE ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF ALUMINUM ALLOYS BY ADDING MIXED METAL |
RU2287600C1 (en) * | 2005-08-09 | 2006-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Aluminum-base material |
CN102021399A (en) * | 2009-09-17 | 2011-04-20 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | Ag-Sc-RE aluminium alloy material with high strength and heat resistance and preparation method thereof |
RU2446222C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-03-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Heat-resistant aluminium-based alloy and method for obtaining deformed semi-finished products from it |
RU2492269C1 (en) * | 2012-10-08 | 2013-09-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Cast iron |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2915391A (en) * | 1958-01-13 | 1959-12-01 | Aluminum Co Of America | Aluminum base alloy |
DE2106391A1 (en) * | 1970-02-13 | 1971-08-19 | Glacier Metal Co Ltd | Aluminum alloy as storage material |
US3958987A (en) * | 1975-03-17 | 1976-05-25 | Southwire Company | Aluminum iron cobalt silicon alloy and method of preparation thereof |
US3998632A (en) * | 1972-04-27 | 1976-12-21 | Valentin Petrovich Kosteruk | Metal alloy |
US6939388B2 (en) * | 2002-07-23 | 2005-09-06 | General Electric Company | Method for making materials having artificially dispersed nano-size phases and articles made therewith |
WO2008110269A1 (en) * | 2007-03-14 | 2008-09-18 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Ai-cu alloy product suitable for aerospace application |
-
2014
- 2014-07-08 RU RU2014127784/02A patent/RU2573463C1/en not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-06-29 US US14/754,476 patent/US20160010185A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2840418A1 (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-06 | Alusuisse | IMPROVING THE ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF ALUMINUM ALLOYS BY ADDING MIXED METAL |
RU2287600C1 (en) * | 2005-08-09 | 2006-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Aluminum-base material |
CN102021399A (en) * | 2009-09-17 | 2011-04-20 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | Ag-Sc-RE aluminium alloy material with high strength and heat resistance and preparation method thereof |
RU2446222C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-03-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Heat-resistant aluminium-based alloy and method for obtaining deformed semi-finished products from it |
RU2492269C1 (en) * | 2012-10-08 | 2013-09-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Cast iron |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791313C1 (en) * | 2022-12-28 | 2023-03-07 | Акционерное общество "Москабельмет" (АО "МКМ") | Electrical alloy based on aluminum and a product made therefrom |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160010185A1 (en) | 2016-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102230118B (en) | Magnesium alloy of high intensity and high yield ratio and preparation method thereof | |
JP5852580B2 (en) | Flame retardant magnesium alloy having excellent mechanical properties and method for producing the same | |
CN108385007A (en) | A kind of high performance heat resistant deformed magnesium alloy material of low cost and preparation method thereof | |
WO2006095999A1 (en) | Mg alloys containing misch metal, manufacturing method of wrought mg alloys containing misch metal, and wrought mg alloys thereby | |
CN110396627A (en) | A kind of rare earth aluminum alloy wire and preparation method thereof for 3D printing | |
JP6403290B2 (en) | Aluminum-free magnesium alloy | |
Ma et al. | Effect of Sc addition on microstructure and mechanical properties of 1460 alloy | |
CN104152769A (en) | Heat conduction magnesium alloy and manufacturing method thereof | |
JP6126235B2 (en) | Semi-finished product obtained by deforming heat-resistant aluminum base alloy and method for producing the same | |
CN102226244B (en) | High-strength magnesium-zinc-manganese-yttrium magnesium alloy material | |
JP2016520714A5 (en) | ||
CN103774016A (en) | Medium-strength heat-resistant magnesium alloy | |
JP2016505713A5 (en) | ||
JP5215710B2 (en) | Magnesium alloy with excellent creep characteristics at high temperature and method for producing the same | |
JP6113371B2 (en) | Aluminum alloy casting excellent in high-temperature strength and thermal conductivity, manufacturing method thereof, and aluminum alloy piston for internal combustion engine | |
RU2556179C2 (en) | Heat-resistant electroconductive alloy based on aluminium (versions) and method of production of deformed semi-finished product out of aluminium alloy | |
RU2573463C1 (en) | Aluminium-based heat-resistant electroconductive alloy | |
CN109182865B (en) | High-strength rare earth-magnesium alloy material and preparation method thereof | |
WO2020052129A1 (en) | Rare-earth aluminum alloy material having high ductility and high strength and preparation method therefor | |
RU2741874C1 (en) | Cast aluminum-calcium alloy based on secondary raw materials | |
JP5415739B2 (en) | Magnesium alloy for forging | |
RU2716568C1 (en) | Deformed welded aluminum-calcium alloy | |
CN107447135B (en) | Al-Yb-B conductive aluminum alloy and preparation method and application thereof | |
RU2778037C1 (en) | Method for producing heat-resistant high-strength aluminum alloy wire | |
CN105200292A (en) | High-strength Mg-Al-Zn alloy and preparation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160709 |