RU2659514C1 - Литейный алюминиево-кремниевый сплав - Google Patents
Литейный алюминиево-кремниевый сплав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659514C1 RU2659514C1 RU2017129416A RU2017129416A RU2659514C1 RU 2659514 C1 RU2659514 C1 RU 2659514C1 RU 2017129416 A RU2017129416 A RU 2017129416A RU 2017129416 A RU2017129416 A RU 2017129416A RU 2659514 C1 RU2659514 C1 RU 2659514C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- silicon
- iron
- eutectic
- phase
- Prior art date
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 30
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 25
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 3
- KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Si] Chemical class [AlH3].[Si] KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000762 glandular Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910015136 FeMn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005347 FeSi Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
Images
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
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon 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)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении фасонных отливок различными методами литья, в частности дисков автомобильных колес методом литья под низким давлением. Литейный алюминиево-кремниевый сплав содержит, мас. %: кремний 10,5-11,5, стронций 0,02-0,08, магний 0,05-0,15, марганец 0,3-0,5, железо 0,3-0,5, алюминий и примеси – остальное, и имеет структуру, состоящую из первичных кристаллов алюминиевого твердого раствора и модифицированной алюминиево-кремниевой эвтектики, в состав которой входит стронцийсодержащая фаза, при этом не менее 90% всего количества железа входит в состав алюминиево-кремниевой эвтектики в виде фазы Al15(Fe,Mn)3Si2. Изобретение направлено на создание нового экономнолегированного силумина, предназначенного для получения фасонных отливок сложной формы и обладающего высокими и стабильными механическими свойствами. 2 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении фасонных отливок различными методами литья, в частности дисков автомобильных колес методом литья под низким давлением.
Диски автомобильных колес отличаются сложной формой, поэтому их, как правило, изготавливают из силуминов (сплавов на основе системы Al-Si), которые обладают высокими литейными свойствами. В частности, широко используются сплавы типа АК7пч (и зарубежные аналоги типа АА 356), содержащие около 7% Si (Золоторевский B.C., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. - М.: МИСиС, 2005, 376 с.). Из-за малого количества эвтектики (около 50 об.%) такие сплавы обладают недостаточно высокими литейными свойствами, что не позволяет получать из них отливки особо сложной формы. Другим недостатком этих сплавов является строгое ограничение по примеси железа (как правило, допускается не более 0,1%), что требует использовать для их приготовления первичный алюминий марки не ниже А85 (ГОСТ 11069-2001). Это ограничивает использование алюминия с повышенным содержанием железа, что обуславливает относительно высокую стоимость отливок.
Наиболее высокими литейными свойствами обладают эвтектические силумины типа АК12. Свойства таких сплавов сильно зависят от структуры, в частности от степени модифицирования алюминиево-кремниевой эвтектики и морфологии железистой фазы.
Известен метод получения эвтектического силумина АК12, раскрытый в патенте RU 2385783 (опубл. 10.04.2010 г., бюл. 10). По данному способу в отливках, полученных методом литья под низким давлением, реализована «структура, содержащая твердый раствор легирующих элементов в алюминии, модифицированную и немодифицированную эвтектики и железосодержащие фазы: Fe2SiAl8 - α-фаза, FeSiAl5 - β-фаза, концентрации которых составляют, в объемных %: твердый раствор легирующих элементов в алюминии 22±3, модифицированная эвтектика 70±5, немодифицированная эвтектика 8±2, а сумма железосодержащих фаз α и β - 0,7±0,2».
Данным способом получают фасонные отливки, обладающие следующими механическими свойствами на растяжение: σв=145-184 МПа, σ0,2=78=97 МПа, δ=4-13,5%. Недостатком отливок, полученных по данному способу, является невысокая пластичность, что обусловлено наличием немодифицированной эвтектики в количестве 8 об. % и фазы β (Al5FeSi), которая имеет неблагоприятную игольчатую морфологию.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является эвтектический силумин, раскрытый в патенте RU 2576707 (опубл. 10.01.2016, бюл. 7). Данный сплав «содержит, мас. %: кремний 10,0-13,0, магний не более 0,15, железо не более 0,5, марганец не более 0,5, элементы-модификаторы для измельчения эвтектики из ряда Sb, Sr, Na, K, Сa в сумме не более 0,05, элементы-модификаторы для измельчения - твердого раствора из ряда Ti, В, Zr, Sc в сумме не более 0,12, алюминий - остальное, при соотношении железа к марганцу 1:1». Технический результат данного изобретения заключается в повышении условного предела текучести, временного сопротивления разрыву и твердости.
Недостатком данного сплава является нестабильность механических свойств, что обусловлено большим количество модифицирующих добавок, в частности таких элементов, как натрий и калий. При повторных переплавах концентрации этих элементов снижаются и, как следствие, снижается степень модифицирования алюминиево-кремниевой эвтектики и ухудшается морфология железистых фаз.
Раскрытие изобретения.
Задачей изобретения является создание нового алюминиево-кремниевого сплава, предназначенного для получения фасонных отливок различными методами литья, в частности дисков автомобильных колес методом литья под низким давлением, допускающего в своем составе не менее 0,3% Fe и обеспечивающего стабильность механических свойств при переплавах.
Техническим результатом является создание нового экономнолегированного силумина, предназначенного для получения фасонных отливок сложной формы и обладающего высокими и стабильными механическими свойствами.
Технический результат достигается тем, что в литейном алюминиево-кремниевом сплаве, содержащем кремний, магний, марганец, железо и стронций, характеризующийся структурой, состоящей из первичных кристаллов алюминиевого твердого раствора и алюминиево-кремниевой эвтектики, в состав которой входит стронцийсодержащая фаза, новым является то, что он содержит компоненты в следующем количестве, мас. %:
| Кремний | 10,5-11,5 |
| Стронций | 0,03-0,07 |
| Магний | 0,06-0,11 |
| Марганец | 0,3-0,5 |
| Железо | 0,3-0,5 |
при этом не менее 90% всего количества железа входит в состав алюминиево-кремниевой эвтектики в виде фазы (Al15(Fe,Mn)3Si2.
В частном исполнении сплав выполнен в виде отливок, предназначенных для изготовления дисков автомобильных колес.Обладает следующими свойствами на растяжение: временное сопротивление (σв) не менее 150 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Марганец и железо в заявленных пределах полностью входят в эвтектические включений фазы Al15(FeMn)3Si2, которые кристаллизуются преимущественно в составе четверной эвтектики (Al)+(Si)+Al2Si2Sr+Al15(FeMn)3Si2. Такой характер кристаллизации оказывает благоприятное влияние на литую структуру, а именно на морфологию алюминиево-кремниевой эвтектики и железистой фазы, что способствует высокой пластичности отливок в литом состоянии.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 приведена микроструктура заявляемого сплава (состав 3 в табл. 1), СЭМ, где а) общий вид, б) внутренне строение алюминиево-кремниевой эвтектики.
ПРИМЕР 1.
Были приготовлены 6 сплавов, составы которых указаны в табл. 1. Все сплавы содержали не менее 0,3% Fe. Сплавы готовили в электрической печи сопротивления в графитошамотных тиглях из алюминия марки А85 (ГОСТ 11069-2001), кремния марки Кр00 (ГОСТ 2169-69) и магния марки Мг90 (99,9%) и лигатур: Al-10%Mn, Al-10%Fe и Аl-10%Sr. Заливку сплава осуществляли в стальную изложницу (по ГОСТ1583-93), разогретую до температуры 550°С, что позволило смоделировать скорость затвердевания, близкую к той, которая характерна при литье дисков автомобильных колес методом литья под низким давлением. Все сплавы переплавляли и 2 раза повторяли эксперимент. Таким образом, было сделаны по 3 плавки для каждого сплава. Подшихтовка не проводилась.
Фазовый состав определяли экспериментальным путем с помощью электронной сканирующей микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа, а также с использованием расчета в программе Thermo-Calc по методике, описанной в (Белов Н.А., Савченко С.В., Хван А.В. Фазовый состав и структура силуминов. - М.: МИСиС, 2007, 284 с.). Механические свойства на разрыв определяли по ГОСТ 1497-84 на цилиндрических образцах, вырезанных из отливок.
Из табл. 1 видно, что только в составах 2-4 не менее 90% всего количества железа входит в состав алюминиево-кремниевой эвтектики в виде фазы Al15(Fe,Mn)3Si2, что обеспечивает наилучшие сочетание временного сопротивления и относительного удлинения. В сплаве 1 механические свойства, особенно пластичность, меньше требуемого уровня, что связано с наличие иглообразных включений фазы Al5FeSi. Сплав 5 также имеет пониженные механические свойства, что связано с наличием крупных первичных кристаллов фазы Al15(Fe,Mn)3Si2. Сплав 6 (прототип) обладает значительным разбросом механических свойств, поскольку в нем низкая концентрация стронция и, как следствие, недостаточная степень модифицирования эвтектики после переплава.
1доля железа, входящего в состав алюминиево-кремниевой эвтектики; 2временное сопротивление на разрыв; 3относительное удлинение. Верхнее число отвечает максимальному значению, а нижнее – минимальному.
ПРИМЕР 2.
Из сплава состава 3 (табл. 1) в промышленных условиях были отлиты отливки диска автомобильного колеса. Структурный анализ показал, что более 90% всего количества железа входит в состав алюминиево-кремниевой эвтектики в виде фазы Al15(Fe,Mn)3Si2.
Механические свойства на разрыв определяли на цилиндрических образцах, выточенных из различных мест отливок. Результаты, приведенные в табл. 2, показывают, что заявляемый сплав в промышленной отливке обеспечивает заданное сочетание временного сопротивления и относительного удлинения.
Claims (7)
1. Литейный алюминиево-кремниевый сплав, содержащий кремний, магний и стронций и имеющий структуру, состоящую из первичных кристаллов алюминиевого твердого раствора и модифицированной алюминиево-кремниевой эвтектики, в состав которой входит стронцийсодержащая фаза, отличающийся тем, что он дополнительно содержит марганец и железо при следующем содержании компонентов, мас. %:
при этом не менее 90% всего количества железа входит в состав алюминиево-кремниевой эвтектики в виде фазы Al15(Fe,Mn)3Si2.
2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде отливок, предназначенных для изготовления дисков автомобильных колес.
3. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он обладает следующими свойствами на растяжение, включающими временное сопротивление (σв) не менее 150 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129416A RU2659514C1 (ru) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | Литейный алюминиево-кремниевый сплав |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129416A RU2659514C1 (ru) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | Литейный алюминиево-кремниевый сплав |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2659514C1 true RU2659514C1 (ru) | 2018-07-02 |
Family
ID=62815416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017129416A RU2659514C1 (ru) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | Литейный алюминиево-кремниевый сплав |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2659514C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0717784B1 (fr) * | 1994-06-13 | 1998-09-16 | Pechiney Rhenalu | Tole d'alliage aluminium-silicium destinee a la construction mecanique, aeronautique et spatiale |
| RU2385783C1 (ru) * | 2008-10-28 | 2010-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Способ получения фасонных отливок алюминиево-кремниевых сплавов |
| EP2776208B1 (en) * | 2011-11-11 | 2015-08-19 | Aleris Rolled Products Germany GmbH | Aluminium alloy sheet product or extruded product for fluxless brazing |
| RU2576707C2 (ru) * | 2014-06-05 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КиК" | Литейный сплав на основе алюминия |
| CN104674078B (zh) * | 2015-02-15 | 2017-07-28 | 江苏中色锐毕利实业有限公司 | 一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料及生产方法 |
-
2017
- 2017-08-17 RU RU2017129416A patent/RU2659514C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0717784B1 (fr) * | 1994-06-13 | 1998-09-16 | Pechiney Rhenalu | Tole d'alliage aluminium-silicium destinee a la construction mecanique, aeronautique et spatiale |
| RU2385783C1 (ru) * | 2008-10-28 | 2010-04-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Способ получения фасонных отливок алюминиево-кремниевых сплавов |
| EP2776208B1 (en) * | 2011-11-11 | 2015-08-19 | Aleris Rolled Products Germany GmbH | Aluminium alloy sheet product or extruded product for fluxless brazing |
| RU2576707C2 (ru) * | 2014-06-05 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КиК" | Литейный сплав на основе алюминия |
| CN104674078B (zh) * | 2015-02-15 | 2017-07-28 | 江苏中色锐毕利实业有限公司 | 一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料及生产方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kang et al. | Synergistic effects of Ce and Mg on the microstructure and tensile properties of Al-7Si-0.3 Mg-0.2 Fe alloy | |
| US20090068053A1 (en) | High strength and high ductility magnesium alloy and its preparation method | |
| JP5703881B2 (ja) | 高強度マグネシウム合金およびその製造方法 | |
| JP2016514209A (ja) | マグネシウム及び亜鉛を有する熱処理可能なアルミニウム合金及びその生成方法 | |
| EP3189173A1 (en) | A casting al-mg-zn-si based aluminium alloy for improved mechanical performance | |
| US11198925B2 (en) | Aluminum alloys having improved tensile properties | |
| RU2576707C2 (ru) | Литейный сплав на основе алюминия | |
| RU2660492C1 (ru) | Литейный алюминиево-кальциевый сплав | |
| Santos et al. | Investigation and nanomechanical behavior of the microconstituents of Al-Si-Cu alloy after solution and ageing heat treatments | |
| JP2022177040A (ja) | ダイカスト用アルミニウム合金及びアルミニウム合金ダイカスト材 | |
| WO2016144274A1 (en) | Grain refining method for aluminum alloys | |
| JP2023542129A (ja) | アルミニウム鋳造合金 | |
| RU2659514C1 (ru) | Литейный алюминиево-кремниевый сплав | |
| RU2415193C1 (ru) | Литейный сплав на основе алюминия | |
| JP2005187896A (ja) | 耐熱マグネシウム合金鋳造品 | |
| RU2741874C1 (ru) | Литейный алюминиево-кальциевый сплав на основе вторичного сырья | |
| KR101788156B1 (ko) | 고강도 알루미늄 합금 및 이의 제조방법 | |
| RU2716568C1 (ru) | Деформируемый свариваемый алюминиево-кальциевый сплав | |
| RU2708729C1 (ru) | Литейный алюминиевый сплав | |
| JP7459496B2 (ja) | アルミニウム合金鍛造材の製造方法 | |
| EP2748346B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines motorbauteils und motorbauteil | |
| RU2691475C1 (ru) | Литейный алюминиевый сплав с добавкой церия | |
| RU2657271C1 (ru) | Лигатура для алюминиевых сплавов | |
| Yan et al. | Effect of Cu on the microstructure and mechanical properties of diecast Al-Mg2Si-Mg based alloy | |
| CN111118358A (zh) | 一种含Er的可铸造的变形Al-Cu合金 |