RU2714564C1 - Cast aluminum alloy - Google Patents

Cast aluminum alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2714564C1
RU2714564C1 RU2019125926A RU2019125926A RU2714564C1 RU 2714564 C1 RU2714564 C1 RU 2714564C1 RU 2019125926 A RU2019125926 A RU 2019125926A RU 2019125926 A RU2019125926 A RU 2019125926A RU 2714564 C1 RU2714564 C1 RU 2714564C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
aluminum
casting
alloys
calcium
Prior art date
Application number
RU2019125926A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Христьянович Манн
Александр Юрьевич Крохин
Александр Николаевич Алабин
Дмитрий Олегович Фокин
Антон Валерьевич Фролов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority to RU2019125926A priority Critical patent/RU2714564C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714564C1 publication Critical patent/RU2714564C1/en
Priority to PCT/RU2020/050165 priority patent/WO2021029788A1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to alloys based on aluminum, and can be used in production of thin-walled castings of complex shape, mainly by injection molding, and can be used for casting parts for automotive industry, housings of electronic devices, etc. From the material there can be obtained parts of critical purpose, capable to work, including at high temperatures up to 300 °C. Foundry alloy based on aluminum contains, wt.%: calcium 1.1–2.7, iron 0.05–0.25, manganese 1.2–2.4, silicon 0.06–0.22, at least one element selected from a group comprising zinc to 1.0, chromium 0.05–0.2, titanium 0.05–0.2, zirconium 0.05–0.18, vanadium to 0.15, scandium to 0.14, aluminum and unavoidable impurities – the rest.EFFECT: invention is aimed at production of cast aluminum alloys having the required combination of technological and mechanical properties.6 cl, 5 ex, 8 tbl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении отливок сложной формы литьем в металлическую форму, преимущественно литьем под давлением.The invention relates to the field of metallurgy, in particular, to aluminum-based alloys, and can be used in the preparation of complex castings by casting into a metal mold, mainly by injection molding.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известно, что отливки сложной формы в зависимости от назначения изготавливают из термически неупрочняемых и упрочняемых сплавов системы Al-Si и Al-Mg. Отливки, предназначенные для наиболее ответственных деталей, как правило, используют после термической обработки типа Т6 и Т5, включающей закалку в воду или на воздухе, соответственно, с последующим старением для увеличения прочностных свойств, см. http://metalurgu.ru/termoobrabotka-metallov-i-splavov/termicheskaya-obrabotka-alyuminievyih-i-magnievyih-splavov.htmlIt is known that castings of complex shape, depending on the purpose, are made of thermally unstrengthened and hardened alloys of the Al-Si and Al-Mg systems. Castings intended for the most critical parts are usually used after heat treatment of type T6 and T5, including quenching in water or in air, respectively, with subsequent aging to increase the strength properties, see http://metalurgu.ru/termoobrabotka- metallov-i-splavov / termicheskaya-obrabotka-alyuminievyih-i-magnievyih-splavov.html

Термически неупрочняемые сплавы, используемые для литья под давлением на основе системы Al-Si, например, А413.2 или АК12пч (ГОСТ 1583-93), характеризуются, высокой технологичностью при литье и относительно невысоким уровнем прочностных свойств, в частности, предел текучести, не превышает 60-80 МПа, в зависимости от толщины, получаемой отливки. Более высокий уровень прочностных свойств отливок уже в литом состоянии обеспечивает добавка меди, в частности, известны сплавы типа АА383.1 или АК12М2. Повышение механических свойств в этом случае сопровождается существенным снижением относительного удлинения и ухудшением коррозионной стойкости.Thermally unstrengthened alloys used for injection molding based on the Al-Si system, for example, A413.2 or AK12pch (GOST 1583-93), are characterized by high processability during casting and a relatively low level of strength properties, in particular, yield strength, not exceeds 60-80 MPa, depending on the thickness of the casting. A higher level of strength properties of castings already in the cast state is ensured by the addition of copper, in particular, alloys of the type AA383.1 or AK12M2 are known. The increase in mechanical properties in this case is accompanied by a significant decrease in elongation and deterioration of corrosion resistance.

Среди термически неупрочняемых сплавов известны сплавы на основе твердого раствора на базе системы Al-Mg, например, АМг6л, АМг5К, АМг5Мц (ГОСТ 1583-93), Magsimal®59 (Rheinfelden Alloys) и др., характеризующиеся удовлетворительной технологичностью при литье, хорошей коррозионной стойкостью, хорошим уровнем прочностных свойств и относительного удлинения. Среди недостатков сплавов этой системы следует выделить высокую линейную усадку и недостаточно хорошая герметичность тонкостенных отливок.Among thermally non-hardened alloys, alloys based on a solid solution based on the Al-Mg system are known, for example, AMg6l, AMg5K, AMg5Mts (GOST 1583-93), Magsimal ® 59 (Rheinfelden Alloys), etc., characterized by satisfactory castability, good corrosion resistance, a good level of strength properties and elongation. Among the disadvantages of the alloys of this system, high linear shrinkage and insufficiently good tightness of thin-walled castings should be highlighted.

Сочетание высокого уровня прочностных свойств, относительно удлинения и коррозионной стойкости реализуется в сплавах системы Al-Si с добавкой 0,2-0,5 масс. % магния, в частности, известны сплавы типа АК9 (ГОСТ 1583-93), Silafont®36 (Rheinfelden Alloys), trimal®37 (Trimet) и др. Закалка существенно усложняет технологический цикл получения отливок, поскольку при ее использовании возможно коробление отливок (особенно при использовании закалки в воду), изменение габаритных размеров и появление трещин.The combination of a high level of strength properties, with respect to elongation and corrosion resistance is realized in Al-Si alloys with the addition of 0.2-0.5 mass. % of magnesium, in particular, AK9 alloys (GOST 1583-93), Silafont ® 36 (Rheinfelden Alloys), trimal ® 37 (Trimet) and others are known. Quenching significantly complicates the casting production cycle, since casting can warp ( especially when using quenching in water), a change in overall dimensions and the appearance of cracks.

Известен литейный сплав системы Al-Ni-Mn, предназначенный для получения структурных компонентов для автомобильного и аэрокосмического применения, являющийся альтернативой марочным силуминам, разработанный компанией Alcoa и раскрытый в патенте US 6783730 В2 (публ. 31.08.2004). Из этого сплава возможно получить отливки с хорошим сочетанием литейных и механических свойств при содержании (масс. %): Ni - 2-6, Mn - 1-3, Fe - 1, Si - менее 1, а также при незначительном содержании других неизбежных примесей. Среди недостатков известного сплава следует выделить то, что высокий уровень литейных и механических свойств обеспечивается использованием высоких по чистоте марок алюминия и при высоком содержании никеля, что существенно удорожает стоимость полученных отливок. Кроме того, материал является термически неупрочняемым во всем концентрационном диапазоне, что ограничивает его использование. При этом в области высоких концентраций никеля существенно снижается коррозионная стойкость отливок.Known cast alloy system Al-Ni-Mn, designed to obtain structural components for automotive and aerospace applications, which is an alternative to branded silumin, developed by Alcoa and disclosed in US patent 6783730 B2 (publ. 08/31/2004). From this alloy it is possible to obtain castings with a good combination of casting and mechanical properties at a content (wt.%): Ni - 2-6, Mn - 1-3, Fe - 1, Si - less than 1, as well as with a low content of other unavoidable impurities . Among the disadvantages of the known alloy, it should be noted that a high level of casting and mechanical properties is ensured by the use of high purity aluminum grades and a high nickel content, which significantly increases the cost of the obtained castings. In addition, the material is thermally unstrengthened in the entire concentration range, which limits its use. Moreover, in the region of high nickel concentrations, the corrosion resistance of castings is significantly reduced.

Известны литейные алюминиевые сплавы на основе систем Al-Ni и Al-Ni-Mn и способ получения литых деталей из них, которые описаны в изобретении компании Alcoa по патенту US 8349462 В2 (публ. 08.01.2013) и заявке ЕР 2011055318 компаний Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG. Предложены составы сплавов для применения в литом состоянии. Общим в предложенных сплавах является высокое содержание никеля 1-6 масс. %, что определяет основной недостаток - существенное снижение коррозионной стойкости. При относительно невысоком содержании никеля и марганца литейные сплавы имеют невысокий уровень прочностных характеристик.Known cast aluminum alloys based on Al-Ni and Al-Ni-Mn systems and a method for producing molded parts from them are described in Alcoa's invention according to US 8349462 B2 (publ. 08.01.2013) and EP 2011055318 from Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG. Alloy compositions are proposed for cast applications. Common in the proposed alloys is a high nickel content of 1-6 mass. %, which determines the main disadvantage is a significant decrease in corrosion resistance. With a relatively low nickel and manganese content, cast alloys have a low level of strength characteristics.

Известен материал на основе системы Al-Ni-Mn предложенный НИТУ «МИСиС» и раскрытый в патенте RU 2478131 (публ. 27.03.2013). Материал содержит (масс. %): 1,5-2,5 Ni, 0,3-0,7 Fe, 1-2 Mn, 0,02-0,2 Zr, 0,02-0,12 Sc и 0,002-0,1 Се. Отливки, полученные из сплава после отжига (без использования операции закалки), характеризуются временным сопротивлением не менее 250 МПа при относительном удлинении не менее 4%. Одним из недостатков данного сплава является его повышенная склонность к образованию сосредоточенной пористости, что затрудняет получение качественных относительно крупных отливок. Другой недостаток связан с необходимостью использования повышенных температур литья, что не всегда может быть реализовано в условиях литейных предприятий.Known material based on the Al-Ni-Mn system proposed by NUST "MISiS" and disclosed in patent RU 2478131 (publ. 03/27/2013). The material contains (wt.%): 1.5-2.5 Ni, 0.3-0.7 Fe, 1-2 Mn, 0.02-0.2 Zr, 0.02-0.12 Sc and 0.002 -0.1 Ce. Castings obtained from the alloy after annealing (without using the hardening operation) are characterized by a temporary resistance of at least 250 MPa with a relative elongation of at least 4%. One of the disadvantages of this alloy is its increased tendency to form concentrated porosity, which makes it difficult to obtain high-quality relatively large castings. Another drawback is the need to use elevated casting temperatures, which cannot always be realized in foundry conditions.

Наиболее близким к предложенному является изобретение НИТУ МИСиС, раскрытое в патенте RU 2660492 (публ. 06.07.2018). Материал для использования в литом состоянии содержит (масс. %): 5.4-6,4 Са, 0,3-0,6 Si и 0,8-1,2 Fe. Среди недостатков данного изобретения следует выделить низкое относительное удлинение, которое не превышало 2,6%, что ограничивает использование материала в ответственных литых деталях.Closest to the proposed is the invention NITU MISiS disclosed in the patent RU 2660492 (publ. 06.07.2018). Material for use in the molten state contains (wt.%): 5.4-6.4 Ca, 0.3-0.6 Si and 0.8-1.2 Fe. Among the disadvantages of this invention should be highlighted low elongation, which did not exceed 2.6%, which limits the use of the material in critical cast parts.

Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention

Задачей предложенного изобретения является создание нового алюминиевого сплава, предназначенного для получения отливок преимущественно методом литья под высоким давлением, но не ограничиваясь, удовлетворяющего заданным требованиям по комплексу технологических и механических характеристик, прежде всего относительного удлинения, что определяет также и преимущества изобретения.The objective of the proposed invention is the creation of a new aluminum alloy designed to produce castings mainly by casting under high pressure, but not limited to, meeting specified requirements for a set of technological and mechanical characteristics, especially relative elongation, which also determines the advantages of the invention.

Выбор легирующих элементов для создания нового литейного сплава был осуществлен исходя из того, что при легировании должны быть одновременно выполнены следующие условия:The choice of alloying elements to create a new casting alloy was carried out on the basis that the following conditions must be met during alloying:

1) наличие эвтектической составляющей;1) the presence of a eutectic component;

2) наличие элементов, способных обеспечивать твердорастворное упрочнение без существенного увеличения интервала кристаллизации.2) the presence of elements capable of providing solid solution hardening without a significant increase in the crystallization interval.

Для выполнения этих условий были проанализированы фазовые диаграммы состояния. При этом выбор элементов, способных обеспечить требуемый уровень технологичности и способности к упрочнению в литом состоянии, осуществлялся на основе прямого измерения литейных характеристик и определения механических свойств.To fulfill these conditions, phase diagrams of the state were analyzed. In this case, the selection of elements capable of providing the required level of manufacturability and the ability to harden in the cast state was carried out on the basis of direct measurement of casting characteristics and determination of mechanical properties.

Поскольку относительное удлинение зависит, прежде всего, от размера структурных составляющих, то для обеспечения высокого относительного удлинения концентрационный диапазон легирующих элементов дополнительно выбирался из условия способности к формированию в литой структуре фаз кристаллизационного происхождения с относительно благоприятной морфологией.Since the relative elongation depends primarily on the size of the structural components, to ensure a high elongation, the concentration range of alloying elements was additionally selected from the condition of the ability to form crystallization phases with a relatively favorable morphology in the molten structure.

Техническим результатом также является обеспечение требуемого сочетания технологических и механических свойств сплава при литье.The technical result is also the provision of the required combination of technological and mechanical properties of the alloy during casting.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что предложенный литейный сплав на основе алюминия содержит кальций, железо, марганец, кремний, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, цинк, хром, титан, цирконий, ванадий и скандий, при следующих концентрациях легирующих элементов, масс. %:The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the proposed casting alloy based on aluminum contains calcium, iron, manganese, silicon, at least one element selected from the group, zinc, chromium, titanium, zirconium, vanadium and scandium, with the following concentrations of alloying elements, mass. %:

КальцийCalcium 1.1-2,71.1-2.7 ЖелезоIron 0,05-0,250.05-0.25 МарганецManganese 1,2-2,41.2-2.4 КремнийSilicon 0,06-0,220.06-0.22 ЦинкZinc до 1,0up to 1.0 ХромChromium 0,05-0,20.05-0.2 ТитанTitanium 0,05-0,20.05-0.2 ЦирконийZirconium 0,05-0,180.05-0.18 ВанадийVanadium до 0,15up to 0.15 СкандийScandium 0,05-0,140.05-0.14 Алюминий и неизбежные примеси Aluminum and inevitable impurities остальное.rest.

При этом должны выполняться следующие условия: кальций и/или железо должны быть представлены преимущественно в виде эвтектических частиц с размером не более 3 мкм, а суммарное содержание титана, циркония, ванадия и скандия в сплаве не должна превышать 0,3 масс. %.In this case, the following conditions must be fulfilled: calcium and / or iron should be presented mainly in the form of eutectic particles with a size of not more than 3 μm, and the total content of titanium, zirconium, vanadium and scandium in the alloy should not exceed 0.3 mass. %

Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы объема правовой охраны изобретения, определенного формулой.Various modifications and improvements are allowed that do not go beyond the scope of the legal protection of an invention defined by the claims.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Опытным путем установлено, что концентрация кальция и железа в заявленных пределах обеспечивает необходимое количество эвтектических частиц, что обеспечивает требуемое сочетание технологичности при литье (прежде всего по показателю горячеломкость). При условии, что поперечный размер эвтектических частиц не более 3 мкм, в пределах заявленного химического состава обеспечивается достижение относительного удлинения на уровне не менее 7%. Содержание кальция и железа менее заявленного уровня приведет к снижению литейных характеристик. Содержание кальция и железа выше заявленного уровня приведет к снижению значений относительного удлинения.It has been experimentally established that the concentration of calcium and iron within the stated limits provides the necessary amount of eutectic particles, which ensures the required combination of manufacturability during casting (primarily in terms of heat resistance). Provided that the transverse size of the eutectic particles is not more than 3 μm, within the stated chemical composition, an elongation of at least 7% is achieved. The content of calcium and iron less than the declared level will lead to a decrease in casting characteristics. The content of calcium and iron above the declared level will lead to a decrease in the values of elongation.

Марганец в заявленных пределах необходим для обеспечения твердорастворного упрочнения в литом состоянии. Меньшее содержание марганца будет недостаточно для достижения требуемого уровня прочностных характеристик, в частности, предел текучести не менее 100 МПа, а при больших количествах формируются первичные кристаллы фазы Al6(Fe,Mn), снижающие механические характеристики.Manganese within the stated limits is necessary to provide solid solution hardening in the cast state. A lower manganese content will not be enough to achieve the required level of strength characteristics, in particular, a yield strength of at least 100 MPa, and with large quantities, primary crystals of the Al 6 (Fe, Mn) phase are formed, which reduce the mechanical characteristics.

Кремний в заявленном количестве перераспределяется между твердым раствором и эвтектикой, что обеспечивает, прежде всего, дополнительное твердорастворное упрочнение в литом состоянии. При большем содержании кремний частично взаимодействует с марганцем, что снижает концентрацию марганца в твердом растворе и снижает прочностные характеристики.Silicon in the declared amount is redistributed between the solid solution and the eutectic, which provides, first of all, additional solid solution hardening in the cast state. At a higher content, silicon partially interacts with manganese, which reduces the concentration of manganese in the solid solution and reduces the strength characteristics.

Цинк в заявленных концентрациях преимущественно располагается в твердом растворе, обеспечивая повышение прочностных характеристик.Zinc in the declared concentrations is mainly located in solid solution, providing an increase in strength characteristics.

Хром в заявленных пределах необходим для обеспечения твердорастворного упрочнения. Меньшая концентрация хрома не обеспечит требуемого уровня прочностных свойств, а при более высокой концентрации будет преобладать вероятность формирования первичных кристаллов фазы Al7Cr, что приведет к снижению уровня механических свойств.Chrome within the stated limits is necessary to ensure solid-solution hardening. A lower chromium concentration will not provide the required level of strength properties, and at a higher concentration the probability of the formation of primary crystals of the Al 7 Cr phase will prevail, which will lead to a decrease in the level of mechanical properties.

Цирконий, ванадий и скандий в заявляемых количествах необходимы для твердорастворного упрочнения. При меньших концентрациях не достигается заданный уровень прочностных характеристик, а при больших количествах потребуется повышение температуры литья выше типичного уровня, что снизит стойкость форм для литья.Zirconium, vanadium and scandium in the claimed amounts are necessary for solid solution hardening. At lower concentrations, the specified level of strength characteristics is not achieved, and for large quantities, it will be necessary to increase the casting temperature above a typical level, which will reduce the resistance of casting molds.

Титан в заявленном диапазоне необходим для модифицирования алюминиевого твердого раствора. При большем содержании титана в структуре возможно появление первичных кристаллов, которые снизят общий уровень механических свойств, а при меньшем - не будет реализован требуемый положительный эффект от влияния этого элемента на общие характеристики сплава.Titanium in the claimed range is necessary for the modification of aluminum solid solution. With a higher titanium content in the structure, primary crystals may appear that will reduce the overall level of mechanical properties, and with a lower one, the required positive effect from the influence of this element on the general characteristics of the alloy will not be realized.

В случае введения титана в виде многокомпонентной диаграммы Al-Ti-В или Al-Ti-C в сплаве возможно его присутствие в количествах, пропорциональных содержанию в лигатуре. При этом бор и углерод, как самостоятельные элементы, применительно к рассматриваемому диапазону не оказали значимого влияния на механические и литейные свойства.In the case of the introduction of titanium in the form of a multicomponent diagram of Al-Ti-B or Al-Ti-C in the alloy, its presence in amounts proportional to the content in the ligature is possible. In this case, boron and carbon, as independent elements, as applied to the range under consideration, did not significantly affect the mechanical and casting properties.

Примеры осуществления изобретенияExamples of carrying out the invention

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

В лабораторных условиях приготовлены составы сплавов, приведенные в таблице 1. Сплавы готовили в индукционной печи в графитовых тиглях с использованием алюминия марок А85 и А99 и лигатур: Al-10Са, Al-10Fe, Al-20Mn, Al-10Si, Al-5Ti. Содержание цинка находилось на уровне примеси 0,02 масс. %. Сумма остальных элементов не превысила 0,05 масс. %.The alloy compositions shown in Table 1 were prepared in laboratory conditions. The alloys were prepared in an induction furnace in graphite crucibles using aluminum grades A85 and A99 and alloys: Al-10Са, Al-10Fe, Al-20Mn, Al-10Si, Al-5Ti. The zinc content was at the level of impurities of 0.02 mass. % The sum of the remaining elements did not exceed 0.05 mass. %

Полученные сплавы заливали в металлический кокиль «отдельно отлитый цилиндрический образец» с диаметром рабочей части 10 мм. Форма была нагрета до температуры 150°С. Литейные свойства сплавов оценивались по показателю горячеломкость (ПГ) с использованием «кольцевой пробы», где наилучшим показателем является кольцо с минимальной толщиной стенки, закристаллизовавшегося без трещины. Механические свойства оценивали при одноосном растяжении отдельно отлитых образцов (табл. 2). Скорость испытания 10 мм/мм, длина рабочей части 50 мм.The resulting alloys were poured into a metal mold “separately cast cylindrical sample” with a diameter of the working part of 10 mm The mold was heated to a temperature of 150 ° C. The casting properties of the alloys were evaluated by the heat resistance (GH) using a "ring test", where the best indicator is a ring with a minimum wall thickness, crystallized without crack. The mechanical properties were evaluated under uniaxial tension of separately cast samples (Table 2). Test speed 10 mm / mm, length of the working part 50 mm.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Из анализа результатов таблиц 1 и 2 видно, что сплавы 2-6 в заявленном концентрационном диапазоне обеспечивают хороший уровень литейных характеристик. Сплав состава 1 характеризуется неудовлетворительным уровнем механических свойств (прежде всего по показателю предел текучести) и по показателю горячеломкости. В структуре сплава 7 выявлены первичные кристаллы железистой фазы, что негативно отразилось на механических свойствах.An analysis of the results of tables 1 and 2 shows that alloys 2-6 in the claimed concentration range provide a good level of casting characteristics. The alloy of composition 1 is characterized by an unsatisfactory level of mechanical properties (primarily in terms of yield strength) and in terms of heat resistance. In the structure of alloy 7, the primary crystals of the glandular phase were revealed, which negatively affected the mechanical properties.

Для использования в литом состоянии наиболее предпочтителен состав 3 ввиду наилучшего соотношения предела текучести и относительного удлинения. Наиболее оптимальная структура сплава состава 3 табл. 1 приведена на фиг. 1.For use in the molten state, composition 3 is most preferred due to the best ratio of yield strength and elongation. The most optimal alloy structure of composition 3 of the table. 1 is shown in FIG. 1.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Для оценки уровня упрочнения в литом состоянии за счет малых добавок приготовлены 4 сплава на примере сплава состава 3 табл. 1. Оценку уровня упрочнения в литом состоянии оценивали по значениям механических свойств на разрыв отдельно отлитых образцов.To assess the level of hardening in the cast state due to small additives, 4 alloys were prepared using an example of an alloy of composition 3 of the table 1. An assessment of the level of hardening in the cast state was evaluated by the values of the mechanical properties of the tensile strength of separately cast samples.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Для использования в литом состоянии наиболее предпочтительным является состав 3 (табл. 3)For use in the molten state, the most preferred is composition 3 (table. 3)

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

В лабораторных условиях из сплава состава 3 табл. 3 методом литья под высоким давлением получены плоские образцы. Результаты испытаний на разрыв приведены в табл. 5. Толщина образцов составляла 2,4 мм. Расчетная длина 50 мм.In laboratory conditions, from an alloy of composition 3 of the table. 3, flat samples were obtained by injection molding. The results of tensile tests are given in table. 5. The thickness of the samples was 2.4 mm. Estimated length 50 mm.

Figure 00000005
Figure 00000005

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

Оценка влияния переходных элементов циркония, скандия, ванадия и титана, а также их суммы на уровень механических свойств заявляемого сплава проводили по испытаниям на одноосное растяжение. Состав сплава и значения механических свойств приведены в таблице 6 и 7 соответственно.The impact of the transition elements of zirconium, scandium, vanadium and titanium, as well as their sum on the level of mechanical properties of the inventive alloy, was evaluated by uniaxial tensile tests. The composition of the alloy and the values of the mechanical properties are shown in table 6 and 7, respectively.

Механические свойства оценивали при одноосном растяжении отдельно отлитых образцов. Скорость испытания 10 мм/мм, длина рабочей части 50 мм.The mechanical properties were evaluated under uniaxial tension of separately cast samples. Test speed 10 mm / mm, length of the working part 50 mm.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Из анализа результатов таблиц 6 и 7 видно, что составы 1-5 в заявленном концентрационном диапазоне обеспечивают хорошее сочетание прочностных свойств и относительного удлинения. В сплаве состава 7, отмечается низкий уровень относительного удлинения, что обусловлено присутствием в структуре первичных кристаллов, содержащих титан, цирконий, ванадий и скандий.An analysis of the results of tables 6 and 7 shows that compositions 1-5 in the claimed concentration range provide a good combination of strength properties and elongation. In the alloy of composition 7, a low level of elongation is noted, which is due to the presence in the structure of primary crystals containing titanium, zirconium, vanadium and scandium.

В случае легирования добавками циркония, скандия, ванадия и титана (например, для литья крупногабаритных отливок) для использования в литом состоянии наиболее предпочтительным является состав 1 (табл. 6).In the case of alloying with zirconium, scandium, vanadium and titanium additives (for example, for casting large castings) for use in the cast state, composition 1 is most preferred (Table 6).

ПРИМЕР 5EXAMPLE 5

Проведена оценка влияния размера структурных составляющих, в частности, поперечного размера эвтектических составляющих литой структуры на уровень механических свойств (табл. 8). Изменение поперечного размера эвтектических составляющих осуществляли путем кристаллизации сплава с разными скоростями охлаждения. Изменение скорости охлаждения осуществлялось изменением сечения отливки на примере состава 3 табл. 1.The effect of the size of the structural components, in particular, the transverse size of the eutectic components of the cast structure on the level of mechanical properties, was assessed (Table 8). Changing the transverse size of the eutectic components was carried out by crystallization of the alloy with different cooling rates. The change in the cooling rate was carried out by changing the section of the casting on the example of composition 3 of table 1.

Figure 00000008
Figure 00000008

Из анализа результатов табл.8 следует, что уровень механических свойств, измеренных в литом состоянии, зависит от размера структурных составляющих сплава, в частности, с увеличением поперечного размера эвтектических фаз наблюдается снижение уровня прочностных характеристик.From an analysis of the results of Table 8 it follows that the level of mechanical properties measured in the cast state depends on the size of the structural components of the alloy, in particular, with an increase in the transverse size of the eutectic phases, a decrease in the level of strength characteristics is observed.

Таким образом, примеры осуществления предложенного изобретения подтверждают указанные преимущества нового сплава.Thus, embodiments of the proposed invention confirm the indicated advantages of the new alloy.

Claims (7)

1. Литейный сплав на основе алюминия, содержащий кальций, железо, марганец, кремний и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, содержащей цинк, хром, титан, цирконий, ванадий и скандий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. Cast aluminum alloy based on calcium, iron, manganese, silicon and at least one element selected from the group consisting of zinc, chromium, titanium, zirconium, vanadium and scandium, in the following ratio, wt.%: КальцийCalcium 1,1-2,71.1-2.7 ЖелезоIron 0,05-0,250.05-0.25 МарганецManganese 1,2-2,41.2-2.4 КремнийSilicon 0,06-0,220.06-0.22 по меньшей мере один элемент,at least one element выбранный из группы, содержащейselected from the group containing ЦинкZinc до 1,0up to 1.0 ХромChromium 0,05-0,20.05-0.2 ТитанTitanium 0,05-0,20.05-0.2 ЦирконийZirconium 0,05-0,180.05-0.18 ВанадийVanadium до 0,15up to 0.15 СкандийScandium до 0,14up to 0.14 Алюминий и неизбежные примесиAluminum and inevitable impurities ОстальноеRest
2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что кальций и/или железо присутствуют в сплаве преимущественно в виде эвтектических частиц с поперечным размером не более 3 мкм.2. The alloy according to claim 1, characterized in that calcium and / or iron are present in the alloy mainly in the form of eutectic particles with a transverse size of not more than 3 microns. 3. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что суммарное содержание титана, циркония, ванадия и скандия не превышает 0,3 мас.%.3. The alloy according to claim 1, characterized in that the total content of titanium, zirconium, vanadium and scandium does not exceed 0.3 wt.%. 4. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что предпочтительно содержит кальций в количестве 1,5-2,0 мас.% и марганец в количестве 1,8-2,2 мас.%.4. The alloy according to claim 1, characterized in that it preferably contains calcium in an amount of 1.5-2.0 wt.% And manganese in an amount of 1.8-2.2 wt.%. 5. Сплав по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он выполнен в виде отливки, имеющей в литом состоянии следующие свойства на растяжение: предел текучести (σ0,2) не менее 110 МПа и относительное удлинение (δ) не менее 7%.5. The alloy according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that it is made in the form of a casting having the following tensile properties in a molten state: yield strength (σ 0.2 ) of at least 110 MPa and elongation (δ) of at least 7%. 6. Отливка из литейного сплава на основе алюминия, отличающаяся тем, что она выполнена из сплава по любому из пп. 1-4.6. Casting from a cast alloy based on aluminum, characterized in that it is made of an alloy according to any one of paragraphs. 1-4.
RU2019125926A 2019-08-15 2019-08-15 Cast aluminum alloy RU2714564C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125926A RU2714564C1 (en) 2019-08-15 2019-08-15 Cast aluminum alloy
PCT/RU2020/050165 WO2021029788A1 (en) 2019-08-15 2020-07-24 Aluminium casting alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125926A RU2714564C1 (en) 2019-08-15 2019-08-15 Cast aluminum alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714564C1 true RU2714564C1 (en) 2020-02-18

Family

ID=69625817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019125926A RU2714564C1 (en) 2019-08-15 2019-08-15 Cast aluminum alloy

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2714564C1 (en)
WO (1) WO2021029788A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790117C1 (en) * 2022-05-04 2023-02-14 Акционерное общество "Завод алюминиевых сплавов" Aluminum-calcium alloy

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114015911B (en) * 2021-10-18 2022-09-23 柳州市智甲金属科技有限公司 Die-casting rare earth aluminum alloy and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8349462B2 (en) * 2009-01-16 2013-01-08 Alcoa Inc. Aluminum alloys, aluminum alloy products and methods for making the same
RU2478131C2 (en) * 2010-10-29 2013-03-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Refractory castable aluminium alloy
US20150315688A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 GM Global Technology Operations LLC Cast aluminum alloy components
RU2660492C1 (en) * 2017-11-03 2018-07-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Casting aluminum-calcium alloy
RU2683399C1 (en) * 2017-06-21 2019-03-28 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Aluminium-based alloy

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4126448A (en) * 1977-03-31 1978-11-21 Alcan Research And Development Limited Superplastic aluminum alloy products and method of preparation
RU2260492C1 (en) * 2004-02-10 2005-09-20 Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения им. акад. Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") Ring rolling process
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
CN108179331A (en) * 2018-03-18 2018-06-19 广州宇智科技有限公司 Have the novel die casting Ca-Co-Sb aluminium alloys of high-temperature stability

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8349462B2 (en) * 2009-01-16 2013-01-08 Alcoa Inc. Aluminum alloys, aluminum alloy products and methods for making the same
RU2478131C2 (en) * 2010-10-29 2013-03-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Refractory castable aluminium alloy
US20150315688A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 GM Global Technology Operations LLC Cast aluminum alloy components
RU2683399C1 (en) * 2017-06-21 2019-03-28 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Aluminium-based alloy
RU2660492C1 (en) * 2017-11-03 2018-07-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Casting aluminum-calcium alloy

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790117C1 (en) * 2022-05-04 2023-02-14 Акционерное общество "Завод алюминиевых сплавов" Aluminum-calcium alloy
RU2793657C1 (en) * 2022-09-28 2023-04-04 Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" Casting aluminium alloy

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021029788A1 (en) 2021-02-18

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
WO2011030500A1 (en) Aluminum alloy casting and production method thereof
Timelli et al. Effect of grain refinement and cooling rate on the microstructure and mechanical properties of secondary Al-Si-Cu alloys
Ferraro et al. Influence of sludge particles on the tensile properties of die-cast secondary aluminum alloys
Ceschini et al. Microstructural and mechanical properties characterization of heat treated and overaged cast A354 alloy with various SDAS at room and elevated temperature
CN112391562B (en) Aluminum alloy and preparation method thereof
CN112779443B (en) Aluminum alloy and aluminum alloy structural part
US11713500B2 (en) Advanced cast aluminum alloys for automotive engine application with superior high-temperature properties
RU2714564C1 (en) Cast aluminum alloy
JP2020158788A (en) Aluminum alloy
Okayasu et al. Comparison of mechanical properties of die cast aluminium alloys: cold v. hot chamber die casting and high v. low speed filling die casting
RU2708729C1 (en) Cast aluminum alloy
KR20070084246A (en) Aluminium-based alloy and moulded part consisting of said alloy
KR101274089B1 (en) High strength aluminum alloys for die casting
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)
RU2745595C1 (en) Cast aluminum alloy
RU2793657C1 (en) Casting aluminium alloy
WO2024072262A1 (en) Aluminium casting alloy
CN111118358A (en) Er-containing castable wrought Al-Cu alloy
Bolibruchová et al. Elimination of iron based particles in Al-Si alloy
RU2614228C1 (en) Titanium-based cast alloy
JPH1017975A (en) Aluminum alloy for casting
JP7126915B2 (en) Aluminum alloy extruded material and its manufacturing method
RU2236479C2 (en) Aluminum alloy for jet molding