RU2576286C2 - Aluminium-based alloy - Google Patents
Aluminium-based alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2576286C2 RU2576286C2 RU2014119988/02A RU2014119988A RU2576286C2 RU 2576286 C2 RU2576286 C2 RU 2576286C2 RU 2014119988/02 A RU2014119988/02 A RU 2014119988/02A RU 2014119988 A RU2014119988 A RU 2014119988A RU 2576286 C2 RU2576286 C2 RU 2576286C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- iron
- alloy
- magnesium
- scandium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термически неупрочняемым алюминиевым сплавам системы алюминий - магний, используемых в качестве конструкционных материалов для средненагруженных элементов силовых конструкций, в том числе сварных, ракетно-космической техники и транспортного машиностроения, кратковременно работающих при температуре до 100-150°C.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to thermally unstrengthened aluminum alloys of the aluminum-magnesium system, used as structural materials for medium-loaded elements of power structures, including welded, space-rocket technology and transport engineering, briefly operating at temperatures up to 100- 150 ° C.
Среди данной группы сплавов широкое применение получил сплав АМг6 (ГОСТ 4784-97), имеющий следующий состав, мас.%:Among this group of alloys, AMg6 alloy (GOST 4784-97), which has the following composition, wt.%:
Данный сплав используется для изготовления изделий ракетно-космической техники. Он отличается высокой коррозионной стойкостью, малым коэффициентом разупрочнения сварных соединений, однако имеет невысокий уровень механических свойств, в особенности в отожженном состоянии. Повышение уровня механических свойств данного сплава возможно с помощью холодной пластической деформации, однако в таком виде материал может ограничено применяться ввиду чрезвычайно низкой коррозионной стойкости. Известен термически неупрочняемый сплав, предназначенный для изготовления плит и листов с повышенными характеристиками ударной вязкости, следующего состава, мас.%:This alloy is used for the manufacture of rocket and space technology products. It is characterized by high corrosion resistance, a low coefficient of softening of welded joints, however, it has a low level of mechanical properties, especially in the annealed state. An increase in the level of mechanical properties of this alloy is possible with the help of cold plastic deformation, however, in this form the material can be limited in use due to the extremely low corrosion resistance. Known thermally unstrengthened alloy intended for the manufacture of plates and sheets with enhanced characteristics of toughness, the following composition, wt.%:
при этом суммарное содержание магния и цинка составляет 5,7-7,3 мас.%, а суммарное содержание железа, кобальта и/или никеля - не более чем 0,7 мас.% (RU 2431692 C1, 20.10.2011).while the total content of magnesium and zinc is 5.7-7.3 wt.%, and the total content of iron, cobalt and / or nickel is not more than 0.7 wt.% (RU 2431692 C1, 20.10.2011).
Недостатком данного сплава является сниженная работоспособность при высоких температурах и повышенные характеристики ползучести вследствие наличия в составе легкоплавких элементов (олово, висмут и пр.). Наиболее близким аналогом предложенного сплава является термически неупрочняемый сплав (RU 2184165 C2, 27.06.2002), который имеет следующий состав, мас.%:The disadvantage of this alloy is reduced performance at high temperatures and increased creep characteristics due to the presence of fusible elements (tin, bismuth, etc.). The closest analogue of the proposed alloy is a thermally unstrengthened alloy (RU 2184165 C2, 06/27/2002), which has the following composition, wt.%:
Из-за повышенного содержания магния (до 7 мас.%) сплав обладает пониженной технологичностью, что связанно с наклепом при холодной деформации, кроме того, сплав обладает работоспособностью лишь до температуры 85°C.Due to the increased magnesium content (up to 7 wt.%), The alloy has a lower processability, which is associated with cold work hardening, in addition, the alloy is only operable to a temperature of 85 ° C.
Задачей изобретения является разработка термически неупрочняемого свариваемого сплава на основе алюминия для средне- и высоконагруженных элементов конструкций ракетной техники и транспортного машиностроения, в том числе для сварных конструкций.The objective of the invention is to develop a thermally unstrengthenable weldable alloy based on aluminum for medium and high-load structural elements of rocketry and transport engineering, including for welded structures.
Техническим результатом изобретения является повышение характеристики кратковременной прочности неупрочняемого сплава при температуре до 150°C с обеспечением высоких значений предела текучести, прочности и относительного удлинения в отожженном состоянии при комнатной температуре, при сохранении хорошей свариваемости и коррозионной стойкости.The technical result of the invention is to increase the short-term strength characteristics of unstrengthened alloy at temperatures up to 150 ° C with high yield strength, strength and elongation in the annealed condition at room temperature, while maintaining good weldability and corrosion resistance.
Технический результат достигается за счет того, что предложен сплав на основе алюминия, включающий магний, скандий, никель, цирконий, марганец, бериллий и железо, при этом он дополнительно содержит, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей серебро, медь, цинк, и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей ванадий, хром, титан, бор, углерод, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved due to the fact that the proposed aluminum alloy, including magnesium, scandium, nickel, zirconium, manganese, beryllium and iron, while it additionally contains at least one element from the group comprising silver, copper, zinc , and at least one element from the group consisting of vanadium, chromium, titanium, boron, carbon, in the following ratio of components, wt.%:
Для обеспечения повышенного значения относительного удлинения желательно, чтобы суммарное содержание в сплаве железа и никеля составляло не более 0,4 мас.%.To ensure an increased value of elongation, it is desirable that the total content in the alloy of iron and nickel is not more than 0.4 wt.%.
Для получения максимального эффекта повышения кратковременной прочности желательно, чтобы соотношение массового содержания никеля к массовому содержанию железа составляло 0,8-1,5.To obtain the maximum effect of increasing short-term strength, it is desirable that the ratio of the mass content of Nickel to the mass content of iron is 0.8-1.5.
Оптимизация содержания магния в составе позволяет обеспечить достаточное твердорастворное упрочнение при сохранении удовлетворительной технологической пластичности при холодной обработке давлением. Совместное легирование скандием и цирконием позволяет обеспечить мелкозернистую структуру слитка за счет хороших модифицирующих свойств, а в готовом сплаве мелкозернистая структура обеспечивается за счет образования наноразмерных фаз типа Al3X, где X - скандий и/или цирконий, обладающих сферической формой и образующих эффективные препятствия для движения дислокаций и развития пластической деформации. Легирование в том числе элементами из группы: ванадий, хром, титан, углерод и бор позволяет добиться дополнительного эффекта модифицирования слитка за счет образования в процессе литья мелкодисперсных карбидов и боридов, обладающих хорошим сродством с алюминиевой матрицей и являющихся дополнительными центрами зарождения зерен. Легирование элементами из группы: серебро, цинк, медь обеспечивает твердорастворное упрочнение сплава, при этом не снижая пластичность и коррозионную стойкость за счет введения их в состав сплава в концентрациях, находящихся на уровне верхнего предела максимальной растворимости в алюминии, что позволяет ограничить максимальное содержание магния при сохранении высоких механических характеристик и обеспечить отсутствие выделений диффузионно подвижных фаз с алюминием. Микролегирование индием обеспечивает укрепление межзеренных границ и препятствует неблагоприятному выделению фазы алюминия с магнием в процессе отжига, что повышает стойкость к расслаивающей коррозии и сопротивление общей коррозии. Легирование никелем и железом обеспечивает укрепление границ зерен в сплавах нерастворимыми фазами, стойкими к коагуляции при воздействии эксплуатационных нагревов, что препятствует развитию интенсивной деформации в условиях воздействия нагрузок и температур, при этом легирование никелем в малых количествах не приводит к ухудшению характеристик свариваемости и коррозионной стойкости. При суммарном содержании железа и никеля не более 0,4 мас.% за счет оптимального содержания интерметаллидных фаз материал обладает повышенной характеристикой относительного удлинения, что косвенно свидетельствует о высокой пластичности, кроме того, максимальный эффект повышения кратковременной прочности достигается при соотношении никеля к железу в пределах 0,8-1,5, что связано с оптимальным соотношением железистой и никелевой фазы, образующихся на границах в процессе литья.Optimization of the magnesium content in the composition allows for sufficient solid solution hardening while maintaining satisfactory process plasticity during cold working. The combined doping with scandium and zirconium allows the fine-grained structure of the ingot to be ensured due to good modifying properties, and in the finished alloy, the fine-grained structure is ensured by the formation of nanosized phases of the Al 3 X type, where X is scandium and / or zirconium having a spherical shape and forming effective obstacles for movement of dislocations and the development of plastic deformation. Alloying, including elements from the group: vanadium, chromium, titanium, carbon and boron, allows to achieve an additional effect on the modification of the ingot due to the formation of finely dispersed carbides and borides during the casting process, which have good affinity for the aluminum matrix and are additional nucleation centers for grains. Alloying with elements from the group: silver, zinc, copper provides solid solution hardening of the alloy, while not reducing ductility and corrosion resistance by introducing them into the alloy at concentrations that are at the level of the upper limit of maximum solubility in aluminum, which limits the maximum magnesium content at maintaining high mechanical characteristics and to ensure the absence of precipitation of diffusion-mobile phases with aluminum. Microalloying with indium strengthens the grain boundaries and prevents the unfavorable precipitation of the aluminum phase with magnesium during the annealing process, which increases the resistance to delaminating corrosion and the resistance to general corrosion. Alloying with nickel and iron ensures the strengthening of grain boundaries in alloys with insoluble phases that are resistant to coagulation when exposed to operational heat, which prevents the development of intense deformation under conditions of loads and temperatures, while alloying with nickel in small quantities does not lead to a deterioration in weldability and corrosion resistance. When the total content of iron and nickel is not more than 0.4 wt.% Due to the optimal content of intermetallic phases, the material has a high elongation characteristic, which indirectly indicates high ductility, in addition, the maximum effect of increasing short-term strength is achieved when the ratio of nickel to iron is within 0.8-1.5, which is associated with the optimal ratio of the glandular and nickel phases formed at the boundaries during the casting process.
Примеры осуществления.Examples of implementation.
Методом полунепрерывного литья были отлиты круглые слитки диаметром 110 мм, химический состав которых представлен в таблице 1.The method of semi-continuous casting was cast round ingots with a diameter of 110 mm, the chemical composition of which is presented in table 1.
После гомогенизации и обточки слитков проводили ковку слитков на плоскую сутунку при температуре 420-460°C, затем проводили горячую прокатку сутунки до толщины 6 мм, после чего горячекатаные заготовки прокатывались вхолодную на стане типа «Дуо» до толщины 2,5 мм. После прокатки листы отжигались при температуре 280-340°C, затем проводили правку растяжением со степенью остаточной деформации 0,5-1,5% для придания необходимой плоскостности.After homogenization and turning of the ingots, the ingots were forged onto a flat flat at a temperature of 420-460 ° C, then hot rolling of the flat was carried out to a thickness of 6 mm, after which the hot-rolled billets were cold-rolled at a Duo mill to a thickness of 2.5 mm. After rolling, the sheets were annealed at a temperature of 280-340 ° C, then straightening was carried out by stretching with a degree of residual deformation of 0.5-1.5% to give the necessary flatness.
Из листов были вырезаны образцы для исследований механических свойств при растяжении при комнатной температуре и температуре 150°C. Испытания проводились на плоских образцах по ГОСТ 1497-84. Испытания на расслаивающую коррозию проводились на образцах размером 60×40 мм в соответствии с ГОСТ 9.904-82 в растворе 4 в течение 7 суток при температуре 18-25°C. Заготовки от листов сваривались методом автоматической аргоно-дуговой электросварки с использованием присадочной проволоки из сплава АМг6. Результаты механических и коррозионных испытаний приведены в таблице 2.Samples were cut from the sheets to study the tensile mechanical properties at room temperature and 150 ° C. The tests were carried out on flat samples according to GOST 1497-84. Tests for delaminating corrosion were carried out on samples with a size of 60 × 40 mm in accordance with GOST 9.904-82 in solution 4 for 7 days at a temperature of 18-25 ° C. The blanks from the sheets were welded by the method of automatic argon-arc electric welding using filler wire from AMg6 alloy. The results of mechanical and corrosion tests are shown in table 2.
Как видно из сравнения механических характеристик листов, представленных в таблице 2, предлагаемый сплав в сравнении с прототипом обеспечивает повышенные при растяжении на 5-10% предел прочности σв и предел текучести σ0,2, а также повышенное в среднем на 15-20% относительное удлинение 5. Кроме того, предлагаемый состав обеспечивает удовлетворительный уровень коррозионной стойкости (склонность к расслаивающей коррозии составила 3-4 балла) и свариваемости (коэффициент разупрочнения сварного соед. σв св. соед/σв составил 0,87-0,92), что позволяет использовать данный сплав во всеклиматических условиях с применением традиционных способов защиты алюминиевых сплавов (нанесение покрытий и пр.).As can be seen from a comparison of the mechanical characteristics of the sheets presented in table 2, the proposed alloy in comparison with the prototype provides increased tensile by 5-10% tensile strength σ in and yield strength σ 0.2 , as well as increased on average by 15-20% elongation 5. In addition, the proposed composition provides a satisfactory level of corrosion resistance (tendency to delaminating corrosion was 3-4 points) and weldability (softening coefficient of the welded joint. σ in light joint / σ in was 0.87-0.92) that allows use this alloy in climatic conditions using traditional methods of protecting aluminum alloys (coating, etc.).
Наиболее значимым преимуществом сплава является его работоспособность при температурах до 150°C, что подтверждается повышенной кратковременной прочностью при растяжении (на 10-15% выше, чем у прототипа).The most significant advantage of the alloy is its performance at temperatures up to 150 ° C, which is confirmed by the increased short-term tensile strength (10-15% higher than that of the prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014119988/02A RU2576286C2 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Aluminium-based alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014119988/02A RU2576286C2 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Aluminium-based alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014119988A RU2014119988A (en) | 2015-11-27 |
RU2576286C2 true RU2576286C2 (en) | 2016-02-27 |
Family
ID=54753305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014119988/02A RU2576286C2 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Aluminium-based alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2576286C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018151630A1 (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | Олег Евгеньевич БОГАЧЕК | Vessel made of thermally non-hardenable aluminum alloy and method for the production thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2184165C2 (en) * | 2000-09-14 | 2002-06-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Aluminum-based alloy and product manufactured therefrom |
US6695935B1 (en) * | 1999-05-04 | 2004-02-24 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Exfoliation resistant aluminium magnesium alloy |
RU2268319C1 (en) * | 2004-05-20 | 2006-01-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Wrought not thermally hardened aluminum-based alloy |
RU2431692C1 (en) * | 2010-06-18 | 2011-10-20 | Закрытое акционерное общество "Алкоа Металлург Рус" | Alloy on base of aluminium and item of this alloy |
RU2513492C1 (en) * | 2013-02-21 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Aluminium-based wrought nonhardenable alloy |
-
2014
- 2014-05-19 RU RU2014119988/02A patent/RU2576286C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6695935B1 (en) * | 1999-05-04 | 2004-02-24 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Exfoliation resistant aluminium magnesium alloy |
RU2184165C2 (en) * | 2000-09-14 | 2002-06-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Aluminum-based alloy and product manufactured therefrom |
RU2268319C1 (en) * | 2004-05-20 | 2006-01-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Wrought not thermally hardened aluminum-based alloy |
RU2431692C1 (en) * | 2010-06-18 | 2011-10-20 | Закрытое акционерное общество "Алкоа Металлург Рус" | Alloy on base of aluminium and item of this alloy |
RU2513492C1 (en) * | 2013-02-21 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Aluminium-based wrought nonhardenable alloy |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018151630A1 (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | Олег Евгеньевич БОГАЧЕК | Vessel made of thermally non-hardenable aluminum alloy and method for the production thereof |
CN110520668A (en) * | 2017-02-15 | 2019-11-29 | 奥列格·叶夫根尼耶维奇·伯格克 | Not heat treatable aluminum alloy container and its manufacturing method |
EP3584492A4 (en) * | 2017-02-15 | 2021-03-17 | Bogachek, Oleg Evgenievich | Vessel made of thermally non-hardenable aluminum alloy and method for the production thereof |
US11644151B2 (en) | 2017-02-15 | 2023-05-09 | Oleg Evgenievich BOGACHEK | Vessel made of thermally non-hardenable aluminum alloy and method for the production thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014119988A (en) | 2015-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5413330B2 (en) | Hot-pressed plated steel sheet with excellent delayed fracture resistance and method for producing the same | |
JP2002543289A (en) | Peel-resistant aluminum-magnesium alloy | |
CN106065443B (en) | Copper alloy and method for producing same | |
US20050211345A1 (en) | High conductivity bare aluminum finstock and related process | |
CN109720036B (en) | High-corrosion-resistance aluminum alloy brazing sheet and heat treatment process thereof | |
CN103911531B (en) | A kind of Al-Mg alloy and preparation of plates method thereof | |
WO2016204043A1 (en) | High strength aluminum alloy hot-forged material | |
CA2807151A1 (en) | Low-cost alpha-beta titanium alloy with good ballistic and mechanical properties | |
US20160362771A1 (en) | High-strength aluminum alloy extruded material that exhibits excellent formability and method for producing the same | |
RU2513492C1 (en) | Aluminium-based wrought nonhardenable alloy | |
US20160312340A1 (en) | Copper alloy | |
JP2009079271A (en) | Ca-CONTAINING Mg ALLOY ROLLED MATERIAL | |
RU2576286C2 (en) | Aluminium-based alloy | |
JP2010144186A (en) | High-strength aluminum alloy for lng spherical tank | |
JP2004027253A (en) | Aluminum alloy sheet for molding, and method of producing the same | |
RU2639903C2 (en) | Deformable thermally refractory aluminium-based alloy | |
JP4257185B2 (en) | Aluminum alloy plate for forming and method for producing the same | |
US10364482B2 (en) | Copper-zinc alloy, band material composed thereof, process for producing a semifinished part composed of a copper-zinc alloy and sliding element composed of a copper-zinc alloy | |
JP4771791B2 (en) | Method for producing aluminum alloy sheet for forming | |
RU2716568C1 (en) | Deformed welded aluminum-calcium alloy | |
JPH11117020A (en) | Production of heat resistant parts | |
JPH11117019A (en) | Production of heat resistant parts | |
RU2599590C1 (en) | Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy | |
JP5522692B2 (en) | High strength copper alloy forging | |
JP6122932B2 (en) | High toughness aluminum alloy casting |