RU2660492C1 - Литейный алюминиево-кальциевый сплав - Google Patents
Литейный алюминиево-кальциевый сплав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660492C1 RU2660492C1 RU2017138380A RU2017138380A RU2660492C1 RU 2660492 C1 RU2660492 C1 RU 2660492C1 RU 2017138380 A RU2017138380 A RU 2017138380A RU 2017138380 A RU2017138380 A RU 2017138380A RU 2660492 C1 RU2660492 C1 RU 2660492C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- eutectic
- iron
- alloy
- silicon
- aluminum
- Prior art date
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 19
- RGKMZNDDOBAZGW-UHFFFAOYSA-N aluminum calcium Chemical compound [Al].[Ca] RGKMZNDDOBAZGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- 229910000882 Ca alloy Inorganic materials 0.000 title 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 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
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-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
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000762 glandular Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии. Алюминиевый сплав содержит 5.4-6,4% кальция, 0,3-0,6% кремния и 0,8-1,2% железа. В виде отливок, не требующих термической обработки, сплав обладает следующими механическими свойствами на растяжение: временное сопротивление (σв) не менее 180 МПа, относительное удлинение (δ) не менее 1%. Обеспечивается получение экономнолегированного коррозионно-стойкого алюминиевого сплава, обладающего высокими и стабильными механическими свойствами. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении фасонных отливок различными методами литья в металлические формы, в частности в кокиль и под давлением.
Для получения отливок сложной формой требуются высокие литейные свойства, поэтому их, как правило, изготавливают из силуминов (сплавов на основе алюминиево-кремниевой эвтектики). В частности, широко используются сплавы типа АК12 (и зарубежные аналоги типа АА 413), содержащие около 12% Si (Золоторевский B.C., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов - М.: МИСиС, 2005, 376 с). Недостатком этих сплавов является то, что их механические свойства сильно зависят от морфологии железистой фазы, которая в отсутствие модифицирующих добавок (в частности, марганца) имеет неблагоприятную иглообразную форму. Общим недостатком эвтектических силуминов являет то, что количество кремниевой фазы эвтектического происхождения не превышает 12 об. %. Поэтому для улучшения тех характеристик, которые зависят от количества второй фазы (в данной случае кремния), используют заэвтектические силумины (например, АК18). Последние менее технологичны при литье и имеют меньшую пластичность по сравнению с эвтектическими силуминами.
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, полученного по данному способу, является невысокие прочностные свойства. Кроме того, данный способ не устанет общий недостаток силуминов - малую объемную долю эвтектического кремния.
Наиболее близким к предлагаемому является эвтектический силумин, раскрытый в патенте RU 2576707 (публ. 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, Са 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.
Главным недостатком данного сплава является ограничение по содержанию железа. Кроме того, данный сплав сохраняет общий недостаток силуминов - малую объемную долю эвтектического кремния.
Технический результатом изобретения является создание нового алюминиевого сплава эвтектического типа, предназначенного для получения фасонных отливок различными методами литья в металлические формы, допускающего в своем составе не менее 0,8% Fe, и обладающим временным сопротивлением на разрыв (в литом состоянии) не менее 180 МПа и в котором суммарная объемная доля эвтектических фаз составляет не менее 20 об. %
Технический результат достигается тем, что литейный алюминиевый сплав на основе эвтектики, содержащей алюминий, кремний и железо, отличается тем, что он содержит в качестве основного эвтектико-образующего элемента кальций при следующем соотношении компонентов, масс. %:
| Кальций | 5,4-6,4 |
| Кремний | 0,3-0,6 |
| Железо | 0,8-1,2 |
| Алюминий | остальное |
В частных исполнениях сплав выполнен в виде отливок, полученных методами литья в кокиль и под давлением.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана микроструктура заявляемого сплава (состав 3 в табл. 1), СЭМ, на фиг. 2 показан общий вид и строение алюминиево-кальциевой эвтектики, карта распределения кальция, на фиг. 3 показана карта распределения железа.
Сущность изобретения состоит в следующем. Выбор кальция в качестве основного эвтектико-образуещего компонента обусловлен тем, что по объемной доле второй фазы алюминиево-кальциевая эвтектика почти в 3 раза превосходит алюминиево-кремниевую эвтектику. Из этого можно заключить, именно на основе системы Al-Ca можно создавать сплавы со структурой композиционных материалов, в которых доля второй фазы составляет 20-30 об. %.
Выбор концентраций кальция, кремния и железа обусловлен тем, чтобы все фазы, содержащие эти элементы (включая железо), вошли в состав эвтектики, имеющей тонко-дифференцированное строение. Иными словами, эвтектика должна иметь микроструктуру подобную микроструктуре модифицированных силуминов, но без использования специальных модификаторов (типа натрия, стронция и др.). Такое строение эвтектики предполагает возможность достижения достаточно высоких механических свойств в литом состоянии.
ПРИМЕР 1.
Были приготовлены 6 сплавов, составы которых указаны в табл. 1. Сплавы готовили в электрической печи сопротивления в графитошамотных тиглях из алюминия марки А5Е (ГОСТ 11069-2001), кремния марки Кр00 (ГОСТ 2169-69), металлического кальция (99,9%) и лигатуры Al-10% Fe. Заливку сплава осуществляли в стальную изложницу.
Из табл. 1 видно, что только в составах 2-4 обеспечивается наилучшие сочетание высокого содержания железа в сплаве, объемной доли фаз эвтектического происхождения и механических свойств на растяжение. Как видно из Фиг. 1а эвтектика имеет дисперсное строение. Кальций (Фиг 1б), железо (Фиг. 1в) и кремний полностью входят в состав этой эвтектики. Грубые включения вторых фаз отсутствуют. В сплаве 1 содержание железа и объемной доли эвтектических фаз ниже заданного уровня, а сплав 5 имеет пониженные механические свойства, что связано с наличием крупных первичных кристаллов Fe-содержащей фазы. В сплаве 6 (прототипе) содержание железа и объемной доли эвтектических фаз ниже заданного уровня.
ПРИМЕР 2.
Из сплава состава 3 (табл.1) были получены образцы методом литья под давлением. Сплав показал хорошую технологичность при литье данным методом. Результаты, приведенные в табл. 2, показывают, что заявляемый сплав в промышленной отливке обеспечивает заданное сочетание механических свойств.
Claims (4)
1. Эвтектический алюминиевый сплав, содержащий алюминий, кремний и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он обладает временным сопротивлением (σв) не менее 180 МПа и относительным удлинением (δ) не менее 1% при отливке методом литья в кокиль.
3. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он обладает временным сопротивлением (σв) не менее 200 МПа и относительным удлинением (δ) не менее 1% при отливке методом литья под давлением.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138380A RU2660492C1 (ru) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | Литейный алюминиево-кальциевый сплав |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138380A RU2660492C1 (ru) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | Литейный алюминиево-кальциевый сплав |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2660492C1 true RU2660492C1 (ru) | 2018-07-06 |
Family
ID=62815626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017138380A RU2660492C1 (ru) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | Литейный алюминиево-кальциевый сплав |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660492C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714564C1 (ru) * | 2019-08-15 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Литейный алюминиевый сплав |
| RU2745595C1 (ru) * | 2020-09-16 | 2021-03-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Литейный алюминиевый сплав |
| RU2767091C1 (ru) * | 2021-07-27 | 2022-03-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения термостойкой проволоки из алюминиево-кальциевого сплава |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU261349A1 (ru) * | 1968-02-12 | 1973-08-22 | Механизм подачи стана холодной прокатки труб | |
| US4126488A (en) * | 1976-07-23 | 1978-11-21 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler | Boriding agent for boriding mass produced parts of ferrous and non-ferrous metals |
| 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 |
| RU2576707C2 (ru) * | 2014-06-05 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КиК" | Литейный сплав на основе алюминия |
-
2017
- 2017-11-03 RU RU2017138380A patent/RU2660492C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU261349A1 (ru) * | 1968-02-12 | 1973-08-22 | Механизм подачи стана холодной прокатки труб | |
| US4126488A (en) * | 1976-07-23 | 1978-11-21 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler | Boriding agent for boriding mass produced parts of ferrous and non-ferrous metals |
| 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 |
| RU2576707C2 (ru) * | 2014-06-05 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КиК" | Литейный сплав на основе алюминия |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714564C1 (ru) * | 2019-08-15 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Литейный алюминиевый сплав |
| RU2745595C1 (ru) * | 2020-09-16 | 2021-03-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Литейный алюминиевый сплав |
| WO2022060253A1 (ru) | 2020-09-16 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Литейный алюминиевый сплав |
| RU2767091C1 (ru) * | 2021-07-27 | 2022-03-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения термостойкой проволоки из алюминиево-кальциевого сплава |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Colombo et al. | Influences of different Zr additions on the microstructure, room and high temperature mechanical properties of an Al-7Si-0.4 Mg alloy modified with 0.25% Er | |
| JP5300118B2 (ja) | アルミニウム合金鋳物の製造方法 | |
| RU2660492C1 (ru) | Литейный алюминиево-кальциевый сплав | |
| CN109868393B (zh) | 用于气缸盖的高温铸造铝合金 | |
| JP5703881B2 (ja) | 高強度マグネシウム合金およびその製造方法 | |
| US11280292B2 (en) | Method for producing an engine component, engine component, and use of an aluminum alloy | |
| RU2672653C1 (ru) | Коррозионностойкий литейный алюминиевый сплав | |
| KR20070009719A (ko) | 항공우주선 및 자동차 주물용 열 처리가능한Ａｌ-Ｚｎ-Ｍｇ 합금 | |
| KR20230069152A (ko) | 알루미늄 주조 합금 | |
| RU2576707C2 (ru) | Литейный сплав на основе алюминия | |
| RU2478131C2 (ru) | Термостойкий литейный алюминиевый сплав | |
| JP2005187896A (ja) | 耐熱マグネシウム合金鋳造品 | |
| RU2415193C1 (ru) | Литейный сплав на основе алюминия | |
| JP2005240129A (ja) | 耐熱マグネシウム合金鋳造品 | |
| RU2714564C1 (ru) | Литейный алюминиевый сплав | |
| RU2741874C1 (ru) | Литейный алюминиево-кальциевый сплав на основе вторичного сырья | |
| JP5660689B2 (ja) | 鋳造用アルミニウム合金及びアルミニウム合金鋳物 | |
| WO2019243411A1 (de) | Aluminiumlegierung, verfahren zur herstellung eines motorbauteils, motorbauteil und verwendung einer aluminiumlegierung zur herstellung eines motorbauteils | |
| RU2490351C1 (ru) | Литейный сплав на основе алюминия | |
| 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 | |
| JP2005187895A (ja) | 耐熱マグネシウム合金鋳造品 | |
| US11313015B2 (en) | High strength and high wear-resistant cast aluminum alloy | |
| RU2659514C1 (ru) | Литейный алюминиево-кремниевый сплав | |
| RU2447174C1 (ru) | Литейный сплав на основе алюминия | |
| RU2441091C2 (ru) | Литейный алюминиевый сплав-(экономнолегированный высокопрочный силумин) |