RU2699422C1 - Deformed aluminum-calcium alloy - Google Patents
Deformed aluminum-calcium alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699422C1 RU2699422C1 RU2018146827A RU2018146827A RU2699422C1 RU 2699422 C1 RU2699422 C1 RU 2699422C1 RU 2018146827 A RU2018146827 A RU 2018146827A RU 2018146827 A RU2018146827 A RU 2018146827A RU 2699422 C1 RU2699422 C1 RU 2699422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum
- scandium
- finished products
- parts
- Prior art date
Links
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
- C22C21/06—Alloys 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)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано для изготовления деформированных полуфабрикатов, предназначенных для получения деталей ответственного назначения, работающих в коррозионной среде и допускающих нагревы до 350°С. Среди них: детали автомобильных двигателей, детали судостроения, водозаборной арматуры и др.The invention relates to the field of metallurgy of aluminum-based materials and can be used for the manufacture of deformed semi-finished products designed to produce critical parts operating in a corrosive environment and allowing heating to 350 ° C. Among them: automotive engine parts, shipbuilding parts, water intake fittings, etc.
Деформируемые термически неупрочняемые алюминиевые сплавы типа АМг2, содержащие 2-3% Mg (здесь и далее масс. %, если иное не оговорено), обладают высокой технологичностью и коррозионной стойкостью, вследствие чего они нашли широкое применение в различных областях [Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. Н.А. Белов. М: Изд. дом МИСиС, 2010 - 511 с. ISBN 978-5-87623-375-2]. Эти сплавы предназначены преимущественно для получения листового проката. Основным недостатком сплавом типа АМг2 является невысокая прочность, особенно в отожженном состоянии (согласно ГОСТ 21631-76 требование к временному сопротивлению составляет менее 200 МПа). Это препятствует их использованию в нагруженных изделиях. Увеличение содержания магния до 5-6% (сплавы АМг5, АМг6) позволяет заметно повысить прочность, однако при этом снижается технологичность (в частности, сопротивление деформированию) и коррозионная стойкость (из-за образования по границам зерен вторичных выделений фазы Al3Mg2) [Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. Н.А. Белов. М: Изд. дом МИСиС, 2010 - 511 с. ISBN 978-5-87623-375-2]. Кроме того, слитки сплавов с высоким содержанием магния требуют гомогенизирующего отжига.Wrought thermally unstrengthened aluminum alloys of the AMg2 type, containing 2-3% Mg (hereinafter, mass%, unless otherwise specified), have high processability and corrosion resistance, as a result of which they are widely used in various fields [Phase composition of industrial and promising aluminum alloys. ON. Belov. M: Publ. MISiS House, 2010 - 511 s. ISBN 978-5-87623-375-2]. These alloys are intended primarily for sheet metal. The main disadvantage of the AMg2 alloy is its low strength, especially in the annealed state (according to GOST 21631-76, the requirement for temporary resistance is less than 200 MPa). This prevents their use in loaded products. An increase in the magnesium content up to 5-6% (AMg5, AMg6 alloys) can significantly increase strength, however, this reduces manufacturability (in particular, resistance to deformation) and corrosion resistance (due to the formation of secondary precipitates of the Al 3 Mg 2 phase along grain boundaries) [Phase composition of industrial and promising aluminum alloys. ON. Belov. M: Publ. MISiS House, 2010 - 511 s. ISBN 978-5-87623-375-2]. In addition, ingots of high magnesium alloys require homogenizing annealing.
Для повышения прочностных свойств алюминиево-магниевых сплавов типа целесообразно дополнительно легировать их такими элементами, которые бы сохраняли высокий уровень технологичности и коррозионной стойкости. Среди них скандий и цирконий, которые нашли применение в сплавах типа 01570 [Резник, Павел Львович; Чикова, Ольга Анатольевна; Овсянников, Б.В. / Влияние режимов гомогенизации слитков на микроструктуру, фазовый состав и механические свойства сплава 01570 при повышенных температурах. В: Металловедение и термическая обработка металлов. 2016; №4 (730). стр. 18-22]. Последние в настоящее время рассматриваются как одни из наиболее перспективных материалов для авиастроения, поскольку они позволяют добиться существенно большей прочности по сравнению с классическими магналиями. Это упрочнение достигается за счет присутствия в структуре деформированных полуфабрикатов наночастиц фазы Al3(Sc,Zr)-Ll2, которые являются эффективными антирекристаллизаторами. Эти наночастицы образуются при отжиге (или технологическом нагреве) слитков в процессе распада пересыщенного алюминиевого твердого раствора (далее (Al)), который формируется при кристаллизации.To increase the strength properties of aluminum-magnesium alloys of the type, it is advisable to additionally alloy them with such elements that would maintain a high level of manufacturability and corrosion resistance. Among them are scandium and zirconium, which are used in alloys of type 01570 [Reznik, Pavel Lvovich; Chikova, Olga Anatolyevna; Ovsyannikov, B.V. / Effect of ingot homogenization modes on the microstructure, phase composition and mechanical properties of 01570 alloy at elevated temperatures. In: Metallurgy and heat treatment of metals. 2016; No. 4 (730). p. 18-22]. The latter are currently considered as one of the most promising materials for the aircraft industry, since they make it possible to achieve significantly greater strength compared to classical magnalias. This hardening is achieved due to the presence of Al 3 (Sc, Zr) -Ll 2 phase nanoparticles in the structure of the deformed semi-finished products, which are effective anti-recrystallizers. These nanoparticles are formed during annealing (or technological heating) of ingots during the decomposition of a supersaturated aluminum solid solution (hereinafter (Al)), which is formed during crystallization.
Известен сплав, раскрытый в патенте RU 2226565 (публ. 10.04.2004, бюл. №10). Данный сплав, предназначенный для изготовления деформированных полуфабрикатов, содержит 5-6 мас. % магния (Mg), 0,05-0,15 мас. % циркония (Zr), 0,05-0,12 мас. % марганца (Mn), 0,01-0,2 мас. % титана (Ti), 0,05-0,5 мас. % одного либо нескольких элементов группы, состоящей из скандия (Sc), тербия (Tb), церия (Се) и остальных лантанидов, при этом в его составе содержится, по меньшей мере, скандий (Sc), кроме того, 0,1-0,2 мас. % меди (Cu) и/или 0,1-0,4 мас. % цинка (Zn), а также алюминий (Al) и неизбежные включения кремния в количестве максимум 0,1 мас. %. В частном исполнении сплав содержит, по меньшей мере, 0,15 мас. % скандия (Sc).Known alloy disclosed in patent RU 2226565 (publ. 10.04.2004, bull. No. 10). This alloy, intended for the manufacture of deformed semi-finished products, contains 5-6 wt. % magnesium (Mg), 0.05-0.15 wt. % zirconium (Zr), 0.05-0.12 wt. % manganese (Mn), 0.01-0.2 wt. % titanium (Ti), 0.05-0.5 wt. % of one or more elements of the group consisting of scandium (Sc), terbium (Tb), cerium (Ce) and other lanthanides, while it contains at least scandium (Sc), in addition, 0.1- 0.2 wt. % copper (Cu) and / or 0.1-0.4 wt. % zinc (Zn), as well as aluminum (Al) and the inevitable inclusion of silicon in an amount of a maximum of 0.1 wt. % In a private embodiment, the alloy contains at least 0.15 wt. % scandium (Sc).
Недостатком этого сплава является высокое содержание магния, что требует проведения операции гомогенизации в узком температурном диапазоне. Также недостатком этого сплава является строгое ограничение по содержанию железа и кремния, что исключает возможность его приготовления на основе первичного алюминия низких марок, а также использования вторичного сырья. Еще одним недостатком этого сплава является высокое содержание в его составе дорогостоящего скандия.The disadvantage of this alloy is its high magnesium content, which requires a homogenization operation in a narrow temperature range. Another disadvantage of this alloy is the strict restriction on the content of iron and silicon, which excludes the possibility of its preparation on the basis of primary aluminum of low grades, as well as the use of secondary raw materials. Another disadvantage of this alloy is the high content of expensive scandium in its composition.
Наиболее близким к предложенному является коррозионностойкий алюминиево-магниевый сплав, раскрытый в патенте РФ №2478131 Этот сплав содержит 3-5 мас. % магния (Mg), 0,05-0,15 мас. % циркония (Zr), 0,05-0,12 мас. % марганца (Mn), 0,01-0,2 мас. % титана (Ti), 0,05-0,5 мас. % одного либо нескольких элементов из скандиевой группы и/или тербия (Tb), при этом в его составе содержится по меньшей мере скандий (Sc), а также алюминий (А1) и неизбежные включения кремния в количестве максимум 0,2 мас. %. В частном исполнении этот сплав содержит не менее 0,15 мас. % скандия (Sc). Сплав предназначен для изготовления методом сварки, прокатки, экструзии или ковки деталей для воздушного транспортного средства, прежде всего фюзеляжа самолета, для морского транспортного средства или для автотранспортного средства.Closest to the proposed is a corrosion-resistant aluminum-magnesium alloy disclosed in the patent of the Russian Federation No. 2478131 This alloy contains 3-5 wt. % magnesium (Mg), 0.05-0.15 wt. % zirconium (Zr), 0.05-0.12 wt. % manganese (Mn), 0.01-0.2 wt. % titanium (Ti), 0.05-0.5 wt. % of one or more elements from the scandium group and / or terbium (Tb), while it contains at least scandium (Sc), as well as aluminum (A1) and the inevitable inclusion of silicon in an amount of a maximum of 0.2 wt. % In a private embodiment, this alloy contains at least 0.15 wt. % scandium (Sc). The alloy is intended for the manufacture by welding, rolling, extrusion or forging parts for an air vehicle, especially the fuselage of an aircraft, for a sea vehicle or for a motor vehicle.
Недостатком данного сплава является строгое ограничение по содержанию железа и кремния, что исключает возможность его приготовления на основе первичного алюминия низких марок, а также использования вторичного сырья. Еще одним недостатком этого сплава является высокое содержание в его составе дорогостоящего скандия.The disadvantage of this alloy is a strict restriction on the content of iron and silicon, which excludes the possibility of its preparation on the basis of primary aluminum of low grades, as well as the use of secondary raw materials. Another disadvantage of this alloy is the high content of expensive scandium in its composition.
Техническим результатом является создание нового коррозионностойкого сплава на основе алюминия, предназначенного для получения деформированных полуфабрикатов и допускающего в своем состава не менее 0,4% железа, не менее 0,3% кремния, не более 2,5% магния и не более 0,12% скандия. Этот сплав должен допускать нагрев до 350°С включительно.The technical result is the creation of a new corrosion-resistant alloy based on aluminum, designed to produce deformed semi-finished products and allowing its composition not less than 0.4% iron, not less than 0.3% silicon, not more than 2.5% magnesium and not more than 0.12 % scandium. This alloy must allow heating up to 350 ° C inclusive.
Технический результат достигается тем, что деформированный сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий, скандий и кремний, отличается тем, что он дополнительно содержит кальций и железо при следующих концентрациях легирующих компонентов, масс. %:The technical result is achieved in that the deformed aluminum-based alloy containing magnesium, manganese, zirconium, scandium and silicon, characterized in that it additionally contains calcium and iron at the following concentrations of alloying components, mass. %:
Сплав данного состава может быть выполнен в виде листов со следующими свойствами на растяжение после 3 часового нагрева при 350°С: временное сопротивление (σв) не менее 300 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%. Сплав данного состава также может быть выполнен в виде прутков со следующими свойствами на растяжение после 3 часового нагрева при 350°С: временное сопротивление (σв) не менее 350 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%.The alloy of this composition can be made in the form of sheets with the following tensile properties after 3 hours of heating at 350 ° C: temporary resistance (σv) of at least 300 MPa, elongation (δ) of at least 5%. The alloy of this composition can also be made in the form of rods with the following tensile properties after 3 hours of heating at 350 ° C: temporary resistance (σv) of at least 350 MPa, elongation (δ) of at least 5%.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показаны деформированные полуфабрикаты, изготовленные из заявляемого сплава состава №3 в виде листового проката, на фиг. 2 показаны деформированные полуфабрикаты, изготовленные из заявляемого сплава состава №3 в виде прутков.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows deformed semi-finished products made of the inventive alloy of composition No. 3 in the form of sheet metal, in FIG. 2 shows deformed semi-finished products made of the inventive alloy of composition No. 3 in the form of rods.
Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.
Кальций позволяет связать железо и кремний и тройные соединения, которые обладают благоприятной морфологией и не оказывает отрицательного влияния на механические свойства и коррозионную стойкость. Концентрации магния и марганца в заявленных пределах обеспечивает необходимый уровень прочностных свойств при сохранении достаточно высокой деформационной пластичности.Calcium allows you to bind iron and silicon and ternary compounds, which have a favorable morphology and do not adversely affect the mechanical properties and corrosion resistance. The concentration of magnesium and manganese within the stated limits provides the necessary level of strength properties while maintaining a sufficiently high deformation ductility.
Концентрации циркония и скандия в заявленных пределах обеспечивают необходимый эффект дисперсионного твердения за счет образования при отжиге наночастиц фазы Al3(Zr,Sc) с решеткой Ll2, обладающих высокой термической стабильностью.Concentrations of zirconium and scandium within the stated limits provide the necessary dispersion hardening effect due to the formation of an Al 3 (Zr, Sc) phase with an Ll 2 lattice with high thermal stability during annealing of nanoparticles.
ПРИМЕР 1.EXAMPLE 1
Были приготовлены 6 сплавов, составы которых указаны в табл. 1. Все сплавы готовили в электрической печи сопротивления в графитошамотных тиглях на основе первичного алюминия марки А5Е. Из этих сплавов готовили плоские слитки, из которых на прокатном стане получали листы толщиной 2 мм (Фиг. 1). Образцы листов подвергали стабилизирующему отжигу при 350°С в течение 3-х часов в муфельной электропечи.6 alloys were prepared, the compositions of which are indicated in table. 1. All alloys were prepared in an electric resistance furnace in graphite chamotte crucibles based on primary aluminum grade A5E. Flat ingots were prepared from these alloys, from which sheets of 2 mm thickness were obtained on a rolling mill (Fig. 1). Samples of the sheets were subjected to stabilizing annealing at 350 ° C for 3 hours in a muffle electric furnace.
Механические свойства (временное сопротивление - σв, условный предел текучести - σ0,2 и относительное удлинение - δ) определяли по результатам испытаний на одноосное растяжение на машине Zwick Z250. Испытания при комнатной температуре проводили по ГОСТ 1497-84. Коррозионную стойкость оценивали по потере массы (Δm) после выдержки в водном растворе 3%NaCl+0,3%H2O2 в течение суток.Mechanical properties (tensile strength - σ in , conditional yield strength - σ 0.2 and elongation - δ) were determined by the results of uniaxial tensile tests on a Zwick Z250 machine. Tests at room temperature were carried out according to GOST 1497-84. Corrosion resistance was evaluated by weight loss (Δm) after exposure to an aqueous solution of 3% NaCl + 0.3% H 2 O 2 during the day.
1 потеря массы после коррозионных испытаний 1 mass loss after corrosion tests
Из табл. 1 видно, что только заявляемый сплав (составы 2-4) обеспечивает наилучшее сочетание временного сопротивления, предела текучести и относительного удлинения. В сплаве 1 прочность меньше требуемого уровня, что связано с недостаточным количеством выделений фаз Al6Mn и Al3(Zr,Sc). Сплав 5 имеет низкое значение δ, что связано с наличием первичных кристаллов интерметаллидов. Сплав, отличающийся от сплава 3 отсутствие кальция (состав 6), уступает сплавам 2-4 по механическим свойствам, что связыванием части магния в соединение Mg2Si. Кроме того, сплав 6 имеет более низкую коррозионную стойкость.From the table. 1 it is seen that only the claimed alloy (compositions 2-4) provides the best combination of temporary resistance, yield strength and elongation. In alloy 1, the strength is less than the required level, which is associated with an insufficient amount of precipitation of the phases Al 6 Mn and Al 3 (Zr, Sc).
ПРИМЕР 2.EXAMPLE 2
Из заявляемого сплава состава №3 были приготовлены цилиндрические слитки, из которого на стане радиально-сдвиговой прокатки получали прутки диаметром 14 мм и 9 мм (Фиг. 2). Эти прутки не содержали трещин и других видимых дефектов. Механические свойства, приведенные в табл. 2, показывают высокий уровень прочностных свойств.Cylindrical ingots were prepared from the inventive alloy of composition No. 3, from which bars of 14 mm and 9 mm in diameter were obtained from the radial-shear mill (Fig. 2). These rods did not contain cracks or other visible defects. The mechanical properties are given in table. 2, show a high level of strength properties.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146827A RU2699422C1 (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Deformed aluminum-calcium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146827A RU2699422C1 (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Deformed aluminum-calcium alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2699422C1 true RU2699422C1 (en) | 2019-09-05 |
Family
ID=67851369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146827A RU2699422C1 (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Deformed aluminum-calcium alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2699422C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767091C1 (en) * | 2021-07-27 | 2022-03-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing heat-resistant wire from aluminum-calcium alloy |
RU2795622C1 (en) * | 2022-12-14 | 2023-05-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Hypereutectic deformable aluminum alloy |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4139400A (en) * | 1974-06-27 | 1979-02-13 | Comalco Aluminium (Bell Bay) Limited | Superplastic aluminium base alloys |
FR2717827A1 (en) * | 1994-03-28 | 1995-09-29 | Collin Jean Pierre | High-grade aluminum alloy in Scandium and process for producing this alloy. |
US6908516B2 (en) * | 1994-08-01 | 2005-06-21 | Franz Hehmann | Selected processing for non-equilibrium light alloys and products |
RU2478131C2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-03-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Refractory castable aluminium alloy |
RU2672653C1 (en) * | 2017-11-16 | 2018-11-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Corrosion resistant casting aluminum alloy |
-
2018
- 2018-12-27 RU RU2018146827A patent/RU2699422C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4139400A (en) * | 1974-06-27 | 1979-02-13 | Comalco Aluminium (Bell Bay) Limited | Superplastic aluminium base alloys |
FR2717827A1 (en) * | 1994-03-28 | 1995-09-29 | Collin Jean Pierre | High-grade aluminum alloy in Scandium and process for producing this alloy. |
US6908516B2 (en) * | 1994-08-01 | 2005-06-21 | Franz Hehmann | Selected processing for non-equilibrium light alloys and products |
RU2478131C2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-03-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Refractory castable aluminium alloy |
RU2672653C1 (en) * | 2017-11-16 | 2018-11-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Corrosion resistant casting aluminum alloy |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767091C1 (en) * | 2021-07-27 | 2022-03-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing heat-resistant wire from aluminum-calcium alloy |
RU2795622C1 (en) * | 2022-12-14 | 2023-05-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Hypereutectic deformable aluminum alloy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5918158B2 (en) | Aluminum alloy sheet with excellent properties after aging at room temperature | |
JP4187018B2 (en) | Cast aluminum alloy with excellent relaxation resistance and heat treatment method | |
WO2018236241A1 (en) | Aluminium-based alloy | |
JP5703881B2 (en) | High strength magnesium alloy and method for producing the same | |
WO2013162374A1 (en) | Ai-mg-si aluminium alloy with improved properties | |
RU2673593C1 (en) | High-strength aluminium-based alloy | |
RU2672653C1 (en) | Corrosion resistant casting aluminum alloy | |
US10315277B2 (en) | Aluminium alloy laminated plate | |
JP2012001756A (en) | HIGH-TOUGHNESS Al ALLOY FORGING MATERIAL, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME | |
US11549461B2 (en) | High strength aluminum alloy, internal combustion engine piston comprising said alloy, and method for manufacturing internal combustion engine piston | |
RU2313594C1 (en) | Aluminum-based alloy | |
RU2699422C1 (en) | Deformed aluminum-calcium alloy | |
RU2735846C1 (en) | Aluminum-based alloy | |
RU2716568C1 (en) | Deformed welded aluminum-calcium alloy | |
RU2634822C2 (en) | Aluminium alloy resistant to intercrystalline corrosion | |
US9145600B2 (en) | Precipitation hardened heat-resistant steel | |
JPH07242976A (en) | Aluminum alloy for elongation, excellent in heat resistance, and its production | |
JP2013053361A (en) | Aluminum alloy for flying body excellent in heat-resistant strength | |
RU2741874C1 (en) | Cast aluminum-calcium alloy based on secondary raw materials | |
RU2749073C1 (en) | Heat-resistant cast deformable aluminum alloys based on al-cu-y and al-cu-er systems (options) | |
RU2385358C1 (en) | Cast alloy on aluminium base | |
RU2708729C1 (en) | Cast aluminum alloy | |
RU2590403C1 (en) | Aluminium-based alloy, and method for production of deformed semi-finished products thereof | |
RU2672977C1 (en) | ALUMINUM ALLOY OF Al-Mg-Si SYSTEM | |
RU2790117C1 (en) | Aluminum-calcium alloy |