RU2599590C1 - Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy - Google Patents

Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2599590C1
RU2599590C1 RU2015119352/02A RU2015119352A RU2599590C1 RU 2599590 C1 RU2599590 C1 RU 2599590C1 RU 2015119352/02 A RU2015119352/02 A RU 2015119352/02A RU 2015119352 A RU2015119352 A RU 2015119352A RU 2599590 C1 RU2599590 C1 RU 2599590C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
iron
silicon
aluminum
content
Prior art date
Application number
RU2015119352/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Аркадьевич Филатов
Валерий Владимирович Захаров
Людмила Ивановна Панасюгина
Николай Григорьевич Байдин
Петр Георгиевич Лапин
Руслана Ивановна Доброжинская
Александр Анатольевич Звонков
Валерий Петрович Молочев
Борис Владимирович Овсянников
Евгения Александровна Хамнагдаева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС")
Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит")
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 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС"), Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") filed Critical Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС")
Priority to RU2015119352/02A priority Critical patent/RU2599590C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2599590C1 publication Critical patent/RU2599590C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, particularly, to wrought non-heat-treatable aluminium-based alloys intended for use in the form of deformed semi-finished products as structural materials. Alloy contains, wt%: magnesium 5.7-6.3, titanium 0.01-0.03, beryllium 0.0001-0.005, zirconium 0.05-0.12, scandium 0.18-0.26, manganese 0.2-0.55, iron 0.05-0.3, silicon 0.03-0.2, inevitable impurities: copper not more than 0.1, zinc not more than 0.1, the remaining impurities not more than 0.05 each and maximum 0.15 in total; aluminium - the rest, at the content of hydrogen in the alloy of 0.1-0.35 cm3 per 100 g of metal and the relation of the content of iron to silicon content equal to or more than 1.
EFFECT: technical result of the invention is improved strength characteristics of the alloy.
1 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде катаных плит и листов, в качестве конструкционного материала в космической технике, авиастроении, транспортном машиностроении и других областях техники.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to deformable thermally unstrengthened aluminum-based alloys intended for use in the form of deformed semi-finished products, mainly in the form of rolled plates and sheets, as a structural material in space technology, aircraft manufacturing, transport engineering and other technical fields.

Известны в металлургии конструкционные деформируемые термически неупрочняемые сплавы на основе алюминия, в частности сплав следующего химического состава, мас. %:Known in metallurgy are structural deformable thermally unstrengthened alloys based on aluminum, in particular an alloy of the following chemical composition, wt. %:

МагнийMagnesium 5,5-6,55.5-6.5 МарганецManganese 0,8-1,10.8-1.1 ЦирконийZirconium 0,02-0,10.02-0.1 БериллийBeryllium 0,0001-0,0050.0001-0.005 Примеси, не более:Impurities, not more than: медиcopper 0,050.05 цинкаzinc 0,20.2 железаgland 0,20.2 кремнияsilicon 0,20.2 АлюминийAluminum Остальное,Rest,

(Алюминиевые сплавы. Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство. - М.: Металлургия. 1972. С. 44).(Aluminum alloys. Industrial wrought, sintered and cast aluminum alloys. Reference guide. - M.: Metallurgy. 1972. P. 44).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства в отожженном состоянии.However, the existing alloy has low strength properties in the annealed state.

Известен конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия (патент RU №2233345, М. Кл. С22С 21/08 - прототип) следующего химического состава, мас. %:Known structural deformable thermally unstrengthened alloy based on aluminum (patent RU No. 2233345, M. Cl. C22C 21/08 - prototype) of the following chemical composition, wt. %:

МагнийMagnesium 5,0-5,65.0-5.6 ТитанTitanium 0,01-0,030.01-0.03 БериллийBeryllium 0,0002-0,0050.0002-0.005 ЦирконийZirconium 0,05-0,120.05-0.12 СкандийScandium 0,16-0,260.16-0.26 ЦерийCerium 0,0002-0,00090,0002-0,0009 МарганецManganese 0,15-0,50.15-0.5 Группа элементов, включающаяA group of elements including железо и кремнийiron and silicon 0,05-0,120.05-0.12 АлюминийAluminum Остальное,Rest,

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.however, the ratio of iron to silicon should be equal to or greater than unity.

Известный сплав имеет недостаточно высокие прочностные свойства при хорошей деформируемости, высокой коррозионной стойкости и хорошей свариваемости.The known alloy has insufficiently high strength properties with good deformability, high corrosion resistance and good weldability.

Предлагается конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, титан, бериллий, цирконий, скандий, марганец, железо и кремний, который дополнительно содержит водород и неизбежные примеси меди, цинка и прочих элементов, и компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:A structural deformable thermally non-hardenable aluminum-based alloy is proposed, containing magnesium, titanium, beryllium, zirconium, scandium, manganese, iron and silicon, which additionally contains hydrogen and inevitable impurities of copper, zinc and other elements, and the components are taken in the following ratio, wt. %:

МагнийMagnesium 5,7-6,35.7-6.3 ТитанTitanium 0,01-0,030.01-0.03 БериллийBeryllium 0,0001-0,0050.0001-0.005 ЦирконийZirconium 0,05-0,120.05-0.12 СкандийScandium 0,18-0,260.18-0.26 МарганецManganese 0,2-0,550.2-0.55 ЖелезоIron 0,05-0,30.05-0.3 КремнийSilicon 0,03-0,20.03-0.2 ВодородHydrogen 0,1-0,35 см3/100 г металла0.1-0.35 cm 3 / 100g metal Неизбежные примеси, не более:Inevitable impurities, not more than: медиcopper 0,10.1 цинкаzinc 0,10.1 каждого из прочих элементовeach of the other elements 0,050.05 суммы прочих элементовsums of other elements 0,150.15 АлюминийAluminum Остальное,Rest,

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.however, the ratio of iron to silicon should be equal to or greater than unity.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит водород и неизбежные примеси меди, цинка и прочих элементов, и компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:The proposed alloy differs from the known one in that it additionally contains hydrogen and inevitable impurities of copper, zinc and other elements, and the components are taken in the following ratio, wt. %:

МагнийMagnesium 5,7-6,35.7-6.3 ТитанTitanium 0,01-0,030.01-0.03 БериллийBeryllium 0,0001-0,0050.0001-0.005 ЦирконийZirconium 0,05-0,120.05-0.12 СкандийScandium 0,18-0,260.18-0.26 МарганецManganese 0,2-0,550.2-0.55 ЖелезоIron 0,05-0,30.05-0.3 КремнийSilicon 0,03-0,20.03-0.2 ВодородHydrogen 0,1-0,35 см3/100 г металла0.1-0.35 cm 3 / 100g metal Неизбежные примеси, не более:Inevitable impurities, not more than: медиcopper 0,10.1 цинкаzinc 0,10.1 каждого из прочих элементовeach of the other elements 0,050.05 суммы прочих элементовsums of other elements 0,150.15 АлюминийAluminum Остальное,Rest,

при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.however, the ratio of iron to silicon should be equal to or greater than unity.

Технический результат - повышение прочностных характеристик, что позволяет повысить характеристики весовой отдачи конструкций, в частности конструкций космических аппаратов.The technical result is an increase in strength characteristics, which allows to increase the characteristics of the weight return of structures, in particular, spacecraft structures.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве за счет дисперсных выделений вторичных интерметаллидов, содержащих в своем составе алюминий, скандий, цирконий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, обеспечивается высокий уровень прочностных свойств. В то же время матрица, представляющая собой, в основном, твердый раствор магния и марганца в алюминии и обладающая большим запасом пластичности, обеспечивает хорошую деформируемость при обработке сплава давлением, в частности при горячей и холодной прокатке. Водород в указанном количестве образует твердый раствор внедрения, что дополнительно повышает высокотемпературную пластичность матрицы и границ зерен, улучшая деформируемость сплава при горячей деформации. Регламентируемая величина отношения содержания железа к содержанию кремния при указанном их содержании оптимизирует морфологию избыточных интерметаллидных фаз, содержащих, в основном, алюминий, железо и кремний, способствуя повышению прочностных свойств при сохранении пластичности и обеспечивая хорошие литейные свойства сплава. Регламентированное содержание неизбежных примесей меди, цинка и примесей каждого из прочих элементов и их суммы обеспечивает стабильность химического состава сплава. Указанное количество неизбежных примесей прочих элементов может быть обеспечено технологией производства сплава без проведения химического анализа.With the proposed content and ratio of components in the proposed alloy due to the dispersed precipitates of secondary intermetallic compounds containing aluminum, scandium, zirconium and other transition metals that are part of the alloy, a high level of strength properties is ensured. At the same time, the matrix, which is mainly a solid solution of magnesium and manganese in aluminum and has a large plasticity margin, provides good deformability during alloy processing by pressure, in particular during hot and cold rolling. Hydrogen in the indicated amount forms an interstitial solid solution, which additionally increases the high-temperature ductility of the matrix and grain boundaries, improving the deformability of the alloy during hot deformation. The regulated value of the ratio of iron to silicon content at their indicated content optimizes the morphology of excess intermetallic phases containing mainly aluminum, iron and silicon, contributing to an increase in strength properties while maintaining ductility and ensuring good casting properties of the alloy. The regulated content of inevitable impurities of copper, zinc and impurities of each of the other elements and their sum ensures the stability of the chemical composition of the alloy. The specified amount of inevitable impurities of other elements can be provided by the technology of alloy production without chemical analysis.

ПримерExample

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия марки А85, магния марки Мг95, двойных лигатур алюминий-титан, алюминий-бериллий, алюминий-цирконий, алюминий-скандий, алюминий-марганец, алюминий-железо и силумина. Сплав готовили в электрической печи сопротивления. Требуемое содержание водорода и полную растворимость лигатур, содержащих тугоплавкие металлы, обеспечивали за счет перегрева расплава. Содержание легирующих элементов и примесей меди и цинка определяли химическим анализом. Содержание прочих примесей обеспечивали технологией производства. Содержание водорода определяли в соответствии с ГОСТ 21132.1-98. Методом полунепрерывного литья отливали плоские слитки сечением 165×550 мм. Химический состав сплава приведен в таблице 1.Received the proposed alloy from a mixture consisting of aluminum grade A85, magnesium grade Mg95, double alloys aluminum-titanium, aluminum-beryllium, aluminum-zirconium, aluminum-scandium, aluminum-manganese, aluminum-iron and silumin. The alloy was prepared in an electric resistance furnace. The required hydrogen content and complete solubility of the alloys containing refractory metals were ensured by overheating of the melt. The content of alloying elements and impurities of copper and zinc was determined by chemical analysis. The content of other impurities was provided by production technology. The hydrogen content was determined in accordance with GOST 21132.1-98. Semi-continuous casting was used to cast flat ingots with a section of 165 × 550 mm. The chemical composition of the alloy is shown in table 1.

Слитки гомогенизировали, после чего резали на мерные заготовки длиной 950 мм, которые затем фрезеровали до толщины 145 мм. Механически обработанные заготовки подвергали многопроходной горячей прокатке при температуре 390°С с суммарным обжатием 84%. Получили горячекатаные плиты толщиной 23 мм. Механические свойства (предел прочности σв, предел текучести σ0,2, относительное удлинение δ) плит в отожженном состоянии определяли при испытании на растяжение в соответствии с ГОСТ 1497-84 цилиндрических образцов, вырезанных из плит в направлении вдоль (Д) и поперек (П) прокатки. Также определяли механические свойства изготовленных тем же способом плит из сплава-прототипа среднего химического состава.The ingots were homogenized, after which they were cut into measuring blanks 950 mm long, which were then milled to a thickness of 145 mm. The machined workpieces were subjected to multi-pass hot rolling at a temperature of 390 ° C with a total compression of 84%. Received hot-rolled plates with a thickness of 23 mm The mechanical properties (tensile strength σ in , yield strength σ 0.2 , elongation δ) of the plates in the annealed state were determined by tensile testing in accordance with GOST 1497-84 of cylindrical samples cut from plates in the direction along (D) and across ( P) rolling. The mechanical properties of plates made of the prototype alloy of the average chemical composition made in the same way were also determined.

Результаты испытаний приведены в таблице 2. Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав обладает более высокими прочностными характеристиками по сравнению с известным. Применение предлагаемого сплава в качестве конструкционного материала позволит на 5-7% снизить вес конструкции, что принципиально важно для изделий космической техники.The test results are shown in table 2. As can be seen from table 2, the proposed alloy has higher strength characteristics compared to the known. The use of the proposed alloy as a structural material will reduce the weight of the structure by 5-7%, which is fundamentally important for space technology products.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из предлагаемого сплава могут быть изготовлены все виды деформированных полуфабрикатов. Благодаря хорошей свариваемости и высокой коррозионной стойкости, свойственным деформируемым термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, предлагаемый сплав может быть использован в сварных конструкциях как в качестве основного материала, так и в качестве присадочного материала при сварке плавлением.All types of deformed semi-finished products can be made from the proposed alloy. Due to good weldability and high corrosion resistance, characteristic of deformable thermally unstrengthened alloys based on aluminum, the proposed alloy can be used in welded structures both as a base material and as a filler material in fusion welding.

Claims (1)

Конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, титан, бериллий, цирконий, скандий, марганец, железо, кремний, медь, цинк и неизбежные примеси, отличающийся тем, что он дополнительно содержит водород при следующем соотношении компонентов, мас. %:
магний 5,7-6,3 титан 0,01-0,03 бериллий 0,0001-0,005 цирконий 0,05-0,12 скандий 0,18-0,26 марганец 0,2-0,55 железо 0,05-0,3 кремний 0,03-0,2 неизбежные примеси: медь не более 0,1 цинк не более 0,1 остальные примеси в сумме не более 0,15 при содержании каждой не более 0,05 водород 0,1-0,35 см3/100 г металла алюминий остальное,

при отношении содержания железа к содержанию кремния, равным или большем единицы.
Structural deformable thermally non-hardening aluminum-based alloy containing magnesium, titanium, beryllium, zirconium, scandium, manganese, iron, silicon, copper, zinc and inevitable impurities, characterized in that it additionally contains hydrogen in the following ratio of components, wt. %:
magnesium 5.7-6.3 titanium 0.01-0.03 beryllium 0.0001-0.005 zirconium 0.05-0.12 scandium 0.18-0.26 manganese 0.2-0.55 iron 0.05-0.3 silicon 0.03-0.2 inevitable impurities: copper no more than 0.1 zinc no more than 0.1 other impurities in total not more than 0.15 with each content not more than 0.05 hydrogen 0.1-0.35 cm 3 / 100g metal aluminum rest,

with a ratio of iron to silicon equal to or greater than unity.
RU2015119352/02A 2015-05-22 2015-05-22 Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy RU2599590C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015119352/02A RU2599590C1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015119352/02A RU2599590C1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2599590C1 true RU2599590C1 (en) 2016-10-10

Family

ID=57127533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015119352/02A RU2599590C1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2599590C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708028C1 (en) * 2018-07-05 2019-12-04 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт лёгких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Structural deformable thermally hardenable aluminum-based alloy

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5624632A (en) * 1995-01-31 1997-04-29 Aluminum Company Of America Aluminum magnesium alloy product containing dispersoids
RU2085607C1 (en) * 1995-06-30 1997-07-27 Борис Иванович Бондарев Deformable thermally cryogenic unreinforced aluminium- based alloy
RU2184165C2 (en) * 2000-09-14 2002-06-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Aluminum-based alloy and product manufactured therefrom
EP0958393B1 (en) * 1995-01-31 2002-12-11 Aluminum Company Of America Aluminum alloy product
RU2233345C1 (en) * 2003-01-13 2004-07-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5624632A (en) * 1995-01-31 1997-04-29 Aluminum Company Of America Aluminum magnesium alloy product containing dispersoids
EP0958393B1 (en) * 1995-01-31 2002-12-11 Aluminum Company Of America Aluminum alloy product
RU2085607C1 (en) * 1995-06-30 1997-07-27 Борис Иванович Бондарев Deformable thermally cryogenic unreinforced aluminium- based alloy
RU2184165C2 (en) * 2000-09-14 2002-06-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Aluminum-based alloy and product manufactured therefrom
RU2233345C1 (en) * 2003-01-13 2004-07-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708028C1 (en) * 2018-07-05 2019-12-04 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт лёгких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Structural deformable thermally hardenable aluminum-based alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2683399C1 (en) Aluminium-based alloy
RU2394113C1 (en) High-tensile deformed alloy on base of aluminium and item out of this alloy
BRPI0614527A2 (en) high strength weldable al-mg alloy
CA3067484A1 (en) Al- zn-cu-mg alloys and their manufacturing process
CN109844151B (en) Sheet made of an aluminium-magnesium-scandium alloy for aerospace applications
US11255002B2 (en) Corrosion resistant alloy for extruded and brazed products
WO2016204043A1 (en) High strength aluminum alloy hot-forged material
RU2610657C1 (en) Titanium-based alloy and product made from it
RU2513492C1 (en) Aluminium-based wrought nonhardenable alloy
EP3414352A1 (en) Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn ALLOY WROUGHT PRODUCT
RU2343218C1 (en) Cryogenic wrought non-heat-treatable alloy on basis of aluminum
RU2599590C1 (en) Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy
RU2639903C2 (en) Deformable thermally refractory aluminium-based alloy
JP4212893B2 (en) Self-hardening aluminum alloys for structural materials
RU2484168C1 (en) High-strength sparingly-alloyed aluminium-based alloy
RU2743079C1 (en) Wrought aluminum alloy based on the al-mg-sc-zr system with er and yb additives (options)
RU2659546C1 (en) Thermal resistant alloy on aluminum basis
JP2013053361A (en) Aluminum alloy for flying body excellent in heat-resistant strength
RU2604084C1 (en) Aluminium-based filler material, alloyed with rare-earth metals
RU2416657C1 (en) Deformed, not thermally hardenable alloy on base of aluminium
RU2708028C1 (en) Structural deformable thermally hardenable aluminum-based alloy
RU2726520C1 (en) Welded thermally non-hardened alloy based on al-mg system
RU2623932C1 (en) Deformable thermally refractory aluminium-based alloy
RU2416658C1 (en) Deformed, not thermally hardenable alloy on base of aluminium
RU2560481C1 (en) Al-Cu-Li-INTERMETALLIDE-BASED ALLOY AND ARTICLES MADE THEREOF