RU2623932C1 - Deformable thermally refractory aluminium-based alloy - Google Patents
Deformable thermally refractory aluminium-based alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623932C1 RU2623932C1 RU2016136660A RU2016136660A RU2623932C1 RU 2623932 C1 RU2623932 C1 RU 2623932C1 RU 2016136660 A RU2016136660 A RU 2016136660A RU 2016136660 A RU2016136660 A RU 2016136660A RU 2623932 C1 RU2623932 C1 RU 2623932C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- content
- alloy
- scandium
- aluminum
- iron
- 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
- C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде листов, в качестве конструкционного материала в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности.The present invention relates to the field of metallurgy, in particular to wrought alloys based on aluminum, intended for use in the form of deformed semi-finished products, mainly in the form of sheets, as a structural material in aerospace engineering, shipbuilding, transport engineering and other industries.
Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия марки АМг61, применяемый в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала, содержащий, мас. %:Known deformable thermally unstrengthened alloy based on aluminum grade AMg61, used in the form of deformed semi-finished products as a structural material, containing, by weight. %:
(см. Алюминиевые сплавы. Промышленные деформируемые спеченные и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство. М.: Металлургия. 1972. С. 44-45).(see. Aluminum alloys. Industrial deformable sintered and cast aluminum alloys. Reference guide. M.: Metallurgy. 1972. P. 44-45).
Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.However, the existing alloy has low strength properties.
Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, применяемый в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала (см. патент RU 2081934, МПК С22С 21/06 - прототип), следующего химического состава, мас. %:Known deformable thermally non-hardening alloy based on aluminum, used in the form of deformed semi-finished products as a structural material (see patent RU 2081934, IPC С22С 21/06 - prototype), the following chemical composition, wt. %:
Недостатком сплава-прототипа является недостаточно высокая прочность и низкая пластичность изготовленных из него листов, что утяжеляет конструкцию, изготовленную из листовых материалов, и снижает ее надежность. Также недостатком сплава-прототипа является довольно высокое содержание в нем дорогостоящего скандия, что удорожает сплав.The disadvantage of the prototype alloy is the insufficiently high strength and low ductility of the sheets made from it, which complicates the structure made of sheet materials and reduces its reliability. Another disadvantage of the prototype alloy is its rather high content of expensive scandium, which makes the alloy more expensive.
Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий, бериллий, скандий и титан, который дополнительно содержит гадолиний, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются кремний, цинк и медь, при следующем соотношении компонентов, мас. %:A deformable thermally non-hardenable aluminum-based alloy is proposed, containing magnesium, manganese, zirconium, beryllium, scandium and titanium, which additionally contains gadolinium, iron and inevitable impurities, the main of which are silicon, zinc and copper, in the following ratio of components, wt. %:
Алюминий и неизбежные примеси, в том числе кремний в количестве не более 0,12 мас. %, цинк в количестве не более 0,1 мас. % и медь в количестве не более 0,1 мас. %, при суммарном содержании примесей кремния, цинка и меди не более 0,22 мас. % - остальное. При этом величина отношения содержания гадолиния к содержанию скандия должна быть от 0,5 до 0,9, а величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.Aluminum and inevitable impurities, including silicon in an amount of not more than 0.12 wt. %, zinc in an amount of not more than 0.1 wt. % and copper in an amount of not more than 0.1 wt. %, with a total content of impurities of silicon, zinc and copper not more than 0.22 wt. % - the rest. Moreover, the ratio of the content of gadolinium to the content of scandium should be from 0.5 to 0.9, and the ratio of the iron content to the silicon content should be equal to or greater than unity.
Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит гадолиний, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются кремний, цинк и медь, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The proposed alloy differs from the known one in that it additionally contains gadolinium, iron and inevitable impurities, the main of which are silicon, zinc and copper, in the following ratio of components, wt. %:
Алюминий и неизбежные примеси, в том числе кремний в количестве не более 0,12 мас. %, цинк в количестве не более 0,1 мас. % и медь в количестве не более 0,1 мас. %, при суммарном содержании примесей кремния, цинка и меди не более 0,22 мас. % - остальное. При этом величина отношения содержания гадолиния к содержанию скандия должна быть от 0,5 до 0,9, а величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть равна или больше единицы.Aluminum and inevitable impurities, including silicon in an amount of not more than 0.12 wt. %, zinc in an amount of not more than 0.1 wt. % and copper in an amount of not more than 0.1 wt. %, with a total content of impurities of silicon, zinc and copper not more than 0.22 wt. % - the rest. Moreover, the ratio of the content of gadolinium to the content of scandium should be from 0.5 to 0.9, and the ratio of the iron content to the silicon content should be equal to or greater than unity.
Отличием предлагаемого сплава является также то, что соотношение между содержанием железа и неизбежной примеси кремния в сплаве должно быть не менее единицы. Кроме того, предлагаемый сплав имеет более низкое содержание скандия.The difference of the proposed alloy is also that the ratio between the iron content and the inevitable impurity of silicon in the alloy should be at least one. In addition, the proposed alloy has a lower scandium content.
Технический результат - повышение прочности и пластичности, что позволяет снизить массу конструкции и повысить ее надежность, а также снижение стоимости сплава, что позволит снизить стоимость элементов конструкции, изготавливаемой из предлагаемого сплава, и конструкции в целом.The technical result is an increase in strength and ductility, which allows to reduce the weight of the structure and increase its reliability, as well as reducing the cost of the alloy, which will reduce the cost of structural elements made of the proposed alloy, and the structure as a whole.
При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в процессе кристаллизации слитка сплава предлагаемого состава образуется пересыщенный твердый раствор основных легирующих компонентов (Mg, Mn, Zr, Sc, Gd) в алюминии. При последующих неизбежных технологических нагревах слитка происходит распад пересыщенного твердого раствора, при этом продуктами распада являются дисперсные наноразмерные частицы фазы Al3 (Sc, Zr, Gd), оказывающие сильное упрочняющее действие как непосредственно, так и за счет формирования в деформированном полуфабрикате нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры. При предлагаемом соотношении между содержанием скандия и гадолиния обеспечивается наиболее полное усвоение этих элементов расплавом, что обеспечивает максимальное упрочнение при последующем распаде твердого раствора. Основная часть магния и марганца остается в матрице сплава, обеспечивая твердорастворное упрочнение. Титан входит в состав упрочняющей фазы Al3 (Sc, Zr, Gd), растворяясь в ней и способствуя тем самым повышению прочности сплава. При предлагаемом содержании Sc, Zr и Gd в сплаве и предлагаемом соотношении между содержанием этих элементов образовавшаяся при распаде твердого раствора фаза Al3 (Sc, Zr, Gd) обладает высокой термической стабильностью, что позволяет повысить температуру технологических нагревов и предотвратить возможное разупрочнение материала вследствие коагуляции продуктов распада. Частицы фазы Al3 (Sc, Zr, Gd) обладают высокой устойчивостью против перерезания их дислокациями, что приводит к дополнительному упрочнению сплава за счет повышения плотности дислокаций. Добавка железа в сплав формирует частицы фазы Al (Fe, Mn) кристаллизационного происхождения, способствующие упрочнению сплава. Микродобавка бериллия предохраняет плавку от окисления и выгорания магния, что также способствует упрочнению сплава. При предлагаемом содержании Sc, Zr и Gd в сплаве и предлагаемом соотношении между содержанием этих компонентов снижается вероятность образования грубых первичных интерметаллидов Al3 (Sc, Zr, Gd), что способствует повышению пластичности сплава. Повышению пластичности сплава способствует также ограничение содержания неизбежных примесей кремния, цинка и меди. Предлагаемое соотношение между содержанием железа и кремния способствует улучшению литейных свойств сплава. Снижение содержания дорогостоящего скандия в предлагаемом сплаве и его частичная замена цирконием и гадолинием, стоимость которых на порядок ниже стоимости скандия, позволяет снизить стоимость предлагаемого сплава и изготавливаемых из него деформированных полуфабрикатов.With the proposed content and ratio of components during crystallization of the alloy ingot of the proposed composition, a supersaturated solid solution of the main alloying components (Mg, Mn, Zr, Sc, Gd) in aluminum is formed. During subsequent inevitable technological heating of the ingot, the supersaturated solid solution decomposes, and the decomposition products are dispersed nanosized particles of the Al 3 phase (Sc, Zr, Gd), which have a strong strengthening effect both directly and due to the formation of unrecrystallized (polygonized) in the deformed semi-finished product structure. With the proposed ratio between the content of scandium and gadolinium, the most complete assimilation of these elements by the melt is ensured, which ensures maximum hardening during subsequent decomposition of the solid solution. The bulk of magnesium and manganese remains in the alloy matrix, providing solid solution hardening. Titanium is part of the hardening phase Al 3 (Sc, Zr, Gd), dissolving in it and thereby increasing the strength of the alloy. With the proposed content of Sc, Zr and Gd in the alloy and the proposed ratio between the content of these elements, the Al 3 phase (Sc, Zr, Gd) formed during the decomposition of the solid solution has high thermal stability, which allows to increase the temperature of technological heating and prevent possible softening of the material due to coagulation decay products. Particles of the Al 3 phase (Sc, Zr, Gd) are highly resistant to cutting by their dislocations, which leads to additional hardening of the alloy due to an increase in the density of dislocations. The addition of iron to the alloy forms particles of the Al (Fe, Mn) phase of crystallization origin, which contribute to the hardening of the alloy. Beryllium microadditive protects melting from oxidation and burning of magnesium, which also contributes to hardening of the alloy. With the proposed content of Sc, Zr and Gd in the alloy and the proposed ratio between the content of these components, the probability of the formation of coarse primary Al 3 intermetallic compounds (Sc, Zr, Gd) is reduced, which increases the ductility of the alloy. The increase in ductility of the alloy is also promoted by the limitation of the content of inevitable impurities of silicon, zinc and copper. The proposed ratio between the iron and silicon content improves the casting properties of the alloy. Reducing the content of expensive scandium in the proposed alloy and its partial replacement with zirconium and gadolinium, the cost of which is an order of magnitude lower than the cost of scandium, reduces the cost of the proposed alloy and deformed semi-finished products made from it.
ПримерExample
Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А7, магния Мг90 и двойных лигатур алюминий-марганец, алюминий-цирконий, алюминий-бериллий, алюминий-скандий, алюминий-титан, алюминий-гадолиний и алюминий-железо. Сплав готовили в электрической тигельной печи и отливали плоские слитки размером 16×160×200 мм. Химический состав сплава приведен в таблице 1.Received the proposed alloy from a mixture consisting of aluminum A7, Mg Mg90 and double ligatures aluminum-manganese, aluminum-zirconium, aluminum-beryllium, aluminum-scandium, aluminum-titanium, aluminum-gadolinium and aluminum-iron. The alloy was prepared in an electric crucible furnace and flat ingots 16 × 160 × 200 mm in size were cast. The chemical composition of the alloy is shown in table 1.
Слитки гомогенизировали, затем механически обрабатывали до толщины 14 мм, после чего нагревали до 400°С и прокатывали вгорячую до толщины 6 мм, затем при 100°С - до толщины 2,8 мм. Полученные листы толщиной 2,8 мм отжигали при 320°С в течение 1 ч. Отожженные листы испытывали при комнатной температуре с определением предела прочности σВ и относительного удлинения δ на стандартных плоских образцах с шириной рабочей части 10 мм (ГОСТ 11701-84), вырезанных в долевом направлении. Также проводили испытания изготовленных тем же способом листов из сплава-прототипа, содержащего, мас. %: магний 5,8, марганец 0,41, цирконий 0,13, бериллий 0,001, скандий 0,19, титан 0,04, алюминий - остальное. Результаты испытаний листов приведены в таблице 2.The ingots were homogenized, then machined to a thickness of 14 mm, then heated to 400 ° C and hot rolled to a thickness of 6 mm, then at 100 ° C to a thickness of 2.8 mm. The resulting sheets with a thickness of 2.8 mm were annealed at 320 ° C for 1 h. The annealed sheets were tested at room temperature with the ultimate strength σ B and elongation δ determined on standard flat samples with a working part width of 10 mm (GOST 11701-84), carved in a shared direction. Also, tests were made in the same way of sheets of prototype alloy containing, by weight. %: magnesium 5.8, manganese 0.41, zirconium 0.13, beryllium 0.001, scandium 0.19, titanium 0.04, aluminum - the rest. The test results of the sheets are shown in table 2.
Таким образом, предлагаемый сплав имеет примерно на 5% более высокий предел прочности и примерно в 1,3 раза более высокое относительное удлинение, что позволит примерно на 5% снизить массу конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи, а также позволит повысить надежность конструкций, изготовленных из тонкого листа, например, топливных баков, что крайне важно для космической техники. Кроме того, за счет того, что предлагаемый сплав, содержит примерно на 47% меньше дорогостоящего скандия, его стоимость может быть уменьшена соответственно.Thus, the proposed alloy has about 5% higher tensile strength and about 1.3 times higher relative elongation, which will allow about 5% to reduce the weight of the structure and, accordingly, increase the characteristics of the weight recoil, and also will increase the reliability of structures made from a thin sheet, for example, fuel tanks, which is extremely important for space technology. In addition, due to the fact that the proposed alloy contains about 47% less expensive scandium, its cost can be reduced accordingly.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016136660A RU2623932C1 (en) | 2016-09-13 | 2016-09-13 | Deformable thermally refractory aluminium-based alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016136660A RU2623932C1 (en) | 2016-09-13 | 2016-09-13 | Deformable thermally refractory aluminium-based alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2623932C1 true RU2623932C1 (en) | 2017-06-29 |
Family
ID=59312569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016136660A RU2623932C1 (en) | 2016-09-13 | 2016-09-13 | Deformable thermally refractory aluminium-based alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2623932C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2182165C2 (en) * | 1999-03-11 | 2002-05-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности | Method of production of sparkling white wine |
RU2233345C1 (en) * | 2003-01-13 | 2004-07-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" | Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy |
RU2343218C1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Cryogenic wrought non-heat-treatable alloy on basis of aluminum |
EP1413636B9 (en) * | 2001-07-25 | 2009-10-21 | Showa Denko K.K. | Aluminum alloy excellent in machinability and aluminum alloy material and method for production thereof |
RU2513492C1 (en) * | 2013-02-21 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Aluminium-based wrought nonhardenable alloy |
-
2016
- 2016-09-13 RU RU2016136660A patent/RU2623932C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2182165C2 (en) * | 1999-03-11 | 2002-05-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности | Method of production of sparkling white wine |
EP1413636B9 (en) * | 2001-07-25 | 2009-10-21 | Showa Denko K.K. | Aluminum alloy excellent in machinability and aluminum alloy material and method for production thereof |
RU2233345C1 (en) * | 2003-01-13 | 2004-07-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" | Aluminium-base structural, deformable, thermally non-strengthening alloy |
RU2343218C1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Cryogenic wrought non-heat-treatable alloy on basis of aluminum |
RU2513492C1 (en) * | 2013-02-21 | 2014-04-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Aluminium-based wrought nonhardenable 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 | |
JP4187018B2 (en) | Cast aluminum alloy with excellent relaxation resistance and heat treatment method | |
EP3640355A1 (en) | High-strength aluminium-based alloy | |
US20220325387A1 (en) | Aluminum-based alloy | |
US11898232B2 (en) | High-strength alloy based on aluminium and method for producing articles therefrom | |
RU2558806C1 (en) | Aluminium-based heat-resistant alloy | |
RU2327758C2 (en) | Aluminium base alloy and products made out of it | |
RU2513492C1 (en) | Aluminium-based wrought nonhardenable alloy | |
RU2639903C2 (en) | Deformable thermally refractory aluminium-based alloy | |
JP4212893B2 (en) | Self-hardening aluminum alloys for structural materials | |
RU2623932C1 (en) | Deformable thermally refractory aluminium-based alloy | |
RU2716568C1 (en) | Deformed welded aluminum-calcium alloy | |
JPH08144003A (en) | High strength aluminum alloy excellent in heat resistance | |
EP3192883B1 (en) | Ai alloy containing cu and c and its manufacturing method | |
RU2749073C1 (en) | Heat-resistant cast deformable aluminum alloys based on al-cu-y and al-cu-er systems (options) | |
RU2699422C1 (en) | Deformed aluminum-calcium alloy | |
RU2599590C1 (en) | Structural wrought non-heat-treatable aluminium-based alloy | |
RU2590403C1 (en) | Aluminium-based alloy, and method for production of deformed semi-finished products thereof | |
KR100904503B1 (en) | High-strength wrought aluminum alloy | |
RU2672977C1 (en) | ALUMINUM ALLOY OF Al-Mg-Si SYSTEM | |
US3157496A (en) | Magnesium base alloy containing small amounts of rare earth metal | |
EP3903964B1 (en) | Powdered aluminum material | |
RU2743079C1 (en) | Wrought aluminum alloy based on the al-mg-sc-zr system with er and yb additives (options) | |
RU2560481C1 (en) | Al-Cu-Li-INTERMETALLIDE-BASED ALLOY AND ARTICLES MADE THEREOF |