RU2745595C1 - Литейный алюминиевый сплав - Google Patents
Литейный алюминиевый сплав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745595C1 RU2745595C1 RU2020130578A RU2020130578A RU2745595C1 RU 2745595 C1 RU2745595 C1 RU 2745595C1 RU 2020130578 A RU2020130578 A RU 2020130578A RU 2020130578 A RU2020130578 A RU 2020130578A RU 2745595 C1 RU2745595 C1 RU 2745595C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- casting
- calcium
- alloy
- zinc
- aluminum
- Prior art date
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 50
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 49
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 18
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910003286 Ni-Mn Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018507 Al—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 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
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- QXJQHYBHAIHNGG-UHFFFAOYSA-N trimethylolethane Chemical compound OCC(C)(CO)CO QXJQHYBHAIHNGG-UHFFFAOYSA-N 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
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- 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
-
- 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
- C22C21/003—Alloys based on aluminium containing at least 2.6% of one or more of the elements: tin, lead, antimony, bismuth, cadmium, and titanium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
- B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- 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
- C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано для получения тонкостенных отливок сложной формы литьем в металлическую форму, в частности для литья автокомпонентов, деталей электронных устройств и др. Литейный сплав на основе алюминия содержит, мас.%: кальций 1,5-5,1; железо до 0,7; кремний до 1,0; цинк 0,1-1,8 и, необязательно, один или более марганец 0,2-2,5, титан 0,005-0,1; цирконий 0,05-0,14; хром 0,05-0,15, при этом кальций и цинк присутствуют в структуре слава преимущественно в виде эвтектических частиц. Техническим результатом является обеспечение требуемого сочетания технологических свойств при литье и коррозионной стойкости. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 пр., 2 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам на основе алюминия, характеризующихся высокой коррозионной стойкостью. Сплав может быть использован при получении тонкостенных отливок сложной формы литьем в металлическую форму.
Предшествующий уровень техники
Промышленные термически неупрочняемые сплавы системы A-Si, например, А413.2 или АК12пч (ГОСТ 1583), характеризуются, высокой технологичностью при литье и относительно невысоким уровнем прочностных свойств, в частности, предел текучести, обычно 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.
Среди термически неупрочняемых коррозионностойких сплавов известны сплавы на основе твердого раствора на базе системы Al-Mg, например, АМгбл, АМг5К, АМг5Мц (ГОСТ1583), 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.
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 (ГОСТ1583), 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.
Известно изобретение НИТУ МИСиС, раскрытое в патенте RU2660492. Материал для использования в литом состоянии содержит (масс. %): 5.4-6,4% кальция, 0,3-0,6% кремния и 0,8-1,2% железа. Среди недостатков предложенного изобретения следует выделить низкое относительное удлинение, которое не превышало 2,6%, что ограничивает использование материала в ответственных литых деталях.
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 B2 (публ. 31.08.2004). Из этого сплава возможно получить отливки с хорошим сочетанием литейных и механических свойств при содержании (масс. %) 2-6% Ni, 1-3% Mn, 1% Fe, менее 1% кремния, а также при содержании других неизбежных примесей. Среди недостатков предложенного изобретения 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, предложенный материала является термически неупрочняемым во всем концентрационном диапазоне, что ограничивает его использование. При этом в области высоких концентраций никеля существенно снижается коррозионная стойкость отливок.
Известны литейные алюминиевые сплавы на основе систем Al-Ni и Al-Ni-Mn и способ получения литых деталей из них, которые описанные в изобретении компании Alcoa US 8349462 B2 (публ. 08.01.2013) и заявке ЕР 2011055318 компаний Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG. В изобретении предложены составы сплавов для применения в литом состоянии. Общим в предложенных изобретениях является высокое содержание никеля 1-6%, что определяет основной недостаток - существенное снижение коррозионной стойкости. При относительно невысоком содержании никеля и марганца литейные сплавы имеют невысокий уровень прочностных характеристик.
Известен материал на основе системы Al-Ni-Mn предложенный НИТУ «МИСиС» и раскрытый в патенте РФ 2478131 С2, публ. 27.03.2013 г. Материал содержит (масс. %): l,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%. Первым недостатком данного сплава является его повышенная склонность к образованию сосредоточенной пористости, что затрудняет получение качественных относительно крупных отливок. Второй недостаток связан с необходимостью использования повышенных температур литья, что не всегда может быть реализовано в условиях литейных предприятий.
Наиболее близким к предложенному является материал, содержащий (масс. %) Al 3,5% Ca, 0,9% Mn, 0,5% Fe, 0,1% Zr, 0,1% Sc, раскрытый в публикации https://doi.org/l0.1016/i.msea.2019.138410. Авторами публикации рассмотрен материал в качестве деформированного сплава, в технологические цепочки которого исключена закалка в воду. Из публикации следует неочевидность использования указанного в публикации сплава для получения отливок и использования в литом состоянии. Среди недостатков предложенного изобретения следует выделить наличие дорогостоящего скандия, а также необходимость использования термической обработки для реализации эффекта упрочнения от совместной добавки циркония и скандия.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание нового литейного алюминиевого сплава, предназначенного для получения тонкостенных отливок различными методами литья в металлическую форму, в частности, гравитационным, методом литья под высоким давлением, литьем под низким давлением, жидкой штамповкой, но не ограничиваясь, удовлетворяющего заданным требованиям по комплексу технологических и коррозионных характеристик.
Техническим результатом изобретение является обеспечение заданного сочетания технологических характеристик при литье и коррозионной стойкости.
Технический результат достигается тем, что предложен литейный сплав на основе алюминия, при следующих концентрациях легирующих элементов, масс. %:
| Кальций | 1,5-5,1 |
| Цинк | 0,1-1,8 |
| Железо | до 0,7 |
| Кремний | до 1,0 |
необязательно, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы
| Марганец | 0,2-2,5 |
| Титан | 0,005-0,1 |
| Цирконий | 0,05-0,14 |
| Хром | 0,05-0,15 |
| Алюминий и неизбежные примеси | Остальное |
В частном исполнении кальций и цинк в структуре представлены преимущественно в виде эвтектических частиц. Сплав, выполнен в виде отливок.
Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретения, определенной первым пунктом формулы.
Сущность изобретения
Благодаря выбранному сочетанию легирующих элементов предлагаемый сплав характеризуется узким интервалом кристаллизации, что в сочетание с большим количеством эвтектической фазы обеспечивает хороший уровень литейных характеристик, а благодаря элементам, растворяющимся в алюминиевом твердом растворе удовлетворительный уровень прочностных свойств в литом состоянии. При этом при различном сочетании выбранных легирующих элементов, в пределах заявляемой области, сохраняется коррозионной стойкость на хорошем уровне.
В качестве основного критерия допустимого выбора легирующих элементов являлось формирование желаемой структуры, исключающее наличие грубых первичных кристаллов и/или огрубление эвтектической фазы, обоснование концентрационного диапазона приведено ниже.
Концентрация (масс. %) кальция в интервале 1,5-5,1% и цинка в интервале 0,1-1,8% обеспечивают хорошие литейные свойства, благодаря тому, что кальций и цинк преимущественно формируют достаточное количество эвтектической фазы. Основной эффект совместного введения кальция и цинка заключается в образовании совместной эвтектической фазы Al4 (Ca, Zn), где атом цинка замещает атом кальция. Как результат дополнительно увеличивается уровень прочностных свойств. При содержании кальция менее заявленного уровня приведет к снижению литейных характеристик. При снижении цинка ниже заявленного уровня не будет наблюдаться значимого повышения прочностных свойств. Содержание кальция и цинка выше заявленного уровня приведет к формированию грубой структуры и значимому снижению механических свойств.
Содержание железа и кремния, прежде всего, определяется чистотой алюминия, используемого при приготовлении сплава. Однако железо и кремний могут быть и использованы в качестве легирующих элементов, благодаря тому, что кремний в количестве до 1,0 масс. % перераспределяется между твердым раствором и эвтектикой, что с одной стороны, обеспечивает повышение прочностных свойств за счет дополнительного твердорастворного упрочнения в литом состоянии, а с другой стороны, положительно влияет на литейные характеристики сплава благодаря увеличению количества эвтектики. При большем содержании кремния ухудшается морфологию эвтектической фазы, что в целом снижает прочностные характеристики. Железо в количестве до 0,5 масс. % преимущественно формирует фазы эвтектического происхождения, что положительно влияет на литейные характеристики сплава благодаря увеличению количества эвтектики. При увеличении концентрации железа выше 0,5 масс. % возможно огрубление эвтектической фазы и как следствие снижение механических свойств.
Марганец в количестве до 2,5 масс. % необходим для повышения прочностных свойств, прежде всего в литом состоянии, за счет обеспечения твердорастворного упрочнения. При содержании марганца выше 2,5 масс. % в структуре могут быть сформированы первичные кристаллы фазы Al6(Fe, Mn), которые способны привести к снижению механических характеристик. Содержание марганца менее 0,2 масс. % не будет приводить к значимому твердорастворному упрочнению и как следствие слабое повышение прочностных характеристик.
Цирконий и хром в заявленных пределах (масс. %) 0,05-0,14% и 0,05-0,15% соответственно, необходимы для обеспечения твердорастворного упрочнения. При меньших концентрациях этих элементов не достигается значимого повышения прочностных характеристик в литом состоянии. При больших количествах потребуется повышение температуры литья выше типичного уровня, что снизит стойкость форм для литья, в противном случае, будет высока вероятность формирования первичных кристаллов фазы Al7Cr и Al3Zr, что не приведет к повышению уровня механических свойств от введения этих элементов.
Титан в количестве 0,005-0,1 масс. % 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 положительный эффект от влияния этого элемента. Титан может быть введен в виде многокомпонентной лигатуры, типа, Al-Ti-B и/или Al-Ti-C, поэтому в этом случае в сплаве возможно присутствие бора и углерода в соединениях с титаном, в количествах, пропорциональных содержанию соответствующей лигатуры. Бор и углерод, как самостоятельные элементы, применительно к рассматриваемому диапазону не оказали значимого влияния на механические и литейные свойства. Кроме того, в присутствии титана в некоторых случаях отмечено снижение склонного к формированию горячих трещин при литье.
Пример конкретного исполнения
Для приготовления сплавов использовались следующие шихтовые материалы (масс. %): Алюминий марки А99 и А8, цинк марки Ц0, кальций в виде металлического кальция и лигатуры Al-6Са, марганец в виде лигатуры Al-10%Mn, лигатура Al-10%Zr, Al-10%Cr, Al-5%Ti.
ПРИМЕР 1
Для оценки влияния легирующих элементов на структуру и свойства в лабораторных условиях было приготовлено 13 составов сплавов (табл. 1).
Содержание остальных элементов типично не превышало 0,05 масс. %. Химический состав сплава выбирался из условия получения структуры, состоящей из алюминиевого твердого раствора и эвтектической составляющей. Литье образцов выполнялось гравитационным методом в металлическую форму «Отдельно отлитый образец». Температура формы - могла колебаться в интервале 20-60°С. Отливка представляла собой образец на растяжение диаметром 10 мм с расчетной длиной 50 мм, который испытывался на растяжение (с определением передела текучести, временного сопротивления разрыву и относительного удлинения) непосредственно после литья без механической обработки. Структура образцов оценивалась из головок образца.
Анализ структуры изученных сплавов показал, что структура рассмотренных композиций табл. 1 преимущественно состоит из алюминиевого твердого раствора и эвтектических фаз, сформированных соответствующим элементами. При этом кальций и цинк во всех экспериментальных сплавах преимущественно представлены в виде эвтектических частиц.
Для использования в литом состоянии наиболее предпочтительны композиции 2, 5 и 12 ввиду хорошего соотношения предела текучести и относительного удлинения. Наиболее желаемая структура сплава, на примере композиции 5 (табл. 1), приведена на фиг. 1.
ПРИМЕР 2
Оценку коррозионной стойкости на примере составов 2, 5, 8 и 11 заявляемого сплава (таблица 1) проводили по методике ускоренных коррозионные испытания проводили методом воздействия нейтрального соляного тумана по программе: 1 цикл - выдержка в камере соляного тумана при распылении 5% раствора NaCl в течение 8 часов и температуре 25±1°, затем выдержка при температуре 35±3° без распыления раствора в течение 16 часов; всего: 7 циклов. Результат оценивался по изменению внешнего вида поверхности образцов и по глубине коррозионных повреждений (металлографический метод). В качестве эталона использовался сплав типа ADC6, характеризующийся наиболее высокой коррозионной стойкостью среди литейных алюминиевых сплавов.
Из сравнительного анализа результатов следует, что во время испытания цвет поверхности рассмотренных составов и эталона изменился с серебристого на серебристо- желтый, а также единичные повреждения поверхности до 10 мкм без значимых коррозионных поражений.
ПРИМЕР 3
Оценку литейных характеристик оценивали по показателю горячеломкость (ПГ) с использованием «отливки арфа», где наилучшим показателем является получение отливки с максимальной длиной «стержня» (фиг. 2). Оценка склонности к горячим трещинам проведена на примере сплавов 2, 4 и 12 (табл. 1). В качестве сравнения использовался сплав типа ADC6. Показано отсутствие трещин в сплавах 2, 4 и 12 (табл. 1), что является хорошим показателем на уровне большинства сплавов системы Al-Si, в отличие от сплава ADC6, у отливки из которого разрушилось около 40% стрежней, начиная от максимальной длины.
ПРИМЕР 4
Для оценки механических свойств из состава сплава 12 (табл. 1) были отлиты пластины толщиной 2 мм методом литья под давлением (HPDC). Литье осуществлялось с вакуумированием пресс-формы. Температура пресс-формы составляла около 150°С. Температура расплава - 710°С. Результаты испытания на разрыв образцов, вырезанных из литой пластины, приведены в таблице 3.
Claims (8)
1. Литейный сплав на основе алюминия со следующим распределением легирующих элементов, мас.%:
необязательно, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы
2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он содержит легирующие элементы при следующем их перераспределении, мас.%:
3. Сплав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кальций и цинк находятся в нем преимущественно в виде эвтектических частиц.
4. Сплав по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он выполнен в виде отливки.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130578A RU2745595C1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Литейный алюминиевый сплав |
| MX2023003144A MX2023003144A (es) | 2020-09-16 | 2021-09-15 | Aleación de aluminio fundido. |
| KR1020237012282A KR20230069152A (ko) | 2020-09-16 | 2021-09-15 | 알루미늄 주조 합금 |
| CN202180063010.8A CN116057193A (zh) | 2020-09-16 | 2021-09-15 | 铝铸造合金 |
| JP2023517279A JP2023542129A (ja) | 2020-09-16 | 2021-09-15 | アルミニウム鋳造合金 |
| CA3195581A CA3195581A1 (en) | 2020-09-16 | 2021-09-15 | Aluminum casting alloy |
| EP21869849.6A EP4215634A4 (en) | 2020-09-16 | 2021-09-15 | ALUMINUM CAST ALLOY |
| PCT/RU2021/050295 WO2022060253A1 (ru) | 2020-09-16 | 2021-09-15 | Литейный алюминиевый сплав |
| US18/121,825 US20230212717A1 (en) | 2020-09-16 | 2023-03-15 | Aluminum casting alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130578A RU2745595C1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Литейный алюминиевый сплав |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2745595C1 true RU2745595C1 (ru) | 2021-03-29 |
Family
ID=75353198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020130578A RU2745595C1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Литейный алюминиевый сплав |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230212717A1 (ru) |
| EP (1) | EP4215634A4 (ru) |
| JP (1) | JP2023542129A (ru) |
| KR (1) | KR20230069152A (ru) |
| CN (1) | CN116057193A (ru) |
| CA (1) | CA3195581A1 (ru) |
| MX (1) | MX2023003144A (ru) |
| RU (1) | RU2745595C1 (ru) |
| WO (1) | WO2022060253A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2790117C1 (ru) * | 2022-05-04 | 2023-02-14 | Акционерное общество "Завод алюминиевых сплавов" | Алюминиево-кальциевый сплав |
| WO2024072262A1 (ru) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Литейный алюминиевый сплав |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202023107201U1 (de) | 2023-05-30 | 2024-03-28 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB546899A (en) * | 1941-10-23 | 1942-08-04 | Nat Smelting Co | Improvements in or relating to aluminium base alloys |
| US5573606A (en) * | 1995-02-16 | 1996-11-12 | Gibbs Die Casting Aluminum Corporation | Aluminum alloy and method for making die cast products |
| KR101402896B1 (ko) * | 2011-05-20 | 2014-06-02 | 한국생산기술연구원 | 알루미늄 합금 및 그 제조방법 |
| RU2660492C1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-07-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Литейный алюминиево-кальциевый сплав |
Family Cites Families (10)
| 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 |
| GB2055895A (en) * | 1979-07-20 | 1981-03-11 | British Aluminium Co Ltd | Aluminium-calcium alloys |
| US6783730B2 (en) | 2001-12-21 | 2004-08-31 | Alcoa Inc. | Al-Ni-Mn casting alloy for automotive and aerospace structural components |
| US8349462B2 (en) | 2009-01-16 | 2013-01-08 | Alcoa Inc. | Aluminum alloys, aluminum alloy products and methods for making the same |
| RU2478131C2 (ru) | 2010-10-29 | 2013-03-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Термостойкий литейный алюминиевый сплав |
| CN108070746A (zh) * | 2016-11-14 | 2018-05-25 | 镇江市润州金山金属粉末厂 | 一种铝合金压铸件 |
| MX2019014060A (es) * | 2017-05-30 | 2020-02-05 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenerno Tekh Tsentr | Aleacion de elevada resistencia a base de aluminio. |
| WO2018236241A1 (ru) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Сплав на основе алюминия |
| RU2672653C1 (ru) * | 2017-11-16 | 2018-11-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Коррозионностойкий литейный алюминиевый сплав |
| RU2714564C1 (ru) * | 2019-08-15 | 2020-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Литейный алюминиевый сплав |
-
2020
- 2020-09-16 RU RU2020130578A patent/RU2745595C1/ru active
-
2021
- 2021-09-15 WO PCT/RU2021/050295 patent/WO2022060253A1/ru active Application Filing
- 2021-09-15 CN CN202180063010.8A patent/CN116057193A/zh active Pending
- 2021-09-15 CA CA3195581A patent/CA3195581A1/en active Pending
- 2021-09-15 MX MX2023003144A patent/MX2023003144A/es unknown
- 2021-09-15 JP JP2023517279A patent/JP2023542129A/ja active Pending
- 2021-09-15 EP EP21869849.6A patent/EP4215634A4/en active Pending
- 2021-09-15 KR KR1020237012282A patent/KR20230069152A/ko unknown
-
2023
- 2023-03-15 US US18/121,825 patent/US20230212717A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB546899A (en) * | 1941-10-23 | 1942-08-04 | Nat Smelting Co | Improvements in or relating to aluminium base alloys |
| US5573606A (en) * | 1995-02-16 | 1996-11-12 | Gibbs Die Casting Aluminum Corporation | Aluminum alloy and method for making die cast products |
| KR101402896B1 (ko) * | 2011-05-20 | 2014-06-02 | 한국생산기술연구원 | 알루미늄 합금 및 그 제조방법 |
| RU2660492C1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-07-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Литейный алюминиево-кальциевый сплав |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2790117C1 (ru) * | 2022-05-04 | 2023-02-14 | Акционерное общество "Завод алюминиевых сплавов" | Алюминиево-кальциевый сплав |
| RU2793657C1 (ru) * | 2022-09-28 | 2023-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Литейный алюминиевый сплав |
| WO2024072262A1 (ru) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" | Литейный алюминиевый сплав |
| RU2795622C1 (ru) * | 2022-12-14 | 2023-05-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Заэвтектический деформируемый алюминиевый сплав |
| RU2822530C1 (ru) * | 2024-03-14 | 2024-07-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Высокотеплопроводный алюминиевый литейный сплав |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4215634A4 (en) | 2024-10-09 |
| EP4215634A1 (en) | 2023-07-26 |
| WO2022060253A1 (ru) | 2022-03-24 |
| KR20230069152A (ko) | 2023-05-18 |
| CN116057193A (zh) | 2023-05-02 |
| US20230212717A1 (en) | 2023-07-06 |
| MX2023003144A (es) | 2023-06-16 |
| CA3195581A1 (en) | 2022-03-24 |
| JP2023542129A (ja) | 2023-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6767506B2 (en) | High temperature resistant magnesium alloys | |
| US7718118B2 (en) | Creep resistant magnesium alloy with improved ductility and fracture toughness for gravity casting applications | |
| US5855697A (en) | Magnesium alloy having superior elevated-temperature properties and die castability | |
| US20230212717A1 (en) | Aluminum casting alloy | |
| CN106661682B (zh) | 用于压铸的抗蠕变、可延展的镁合金 | |
| WO2011030500A1 (en) | Aluminum alloy casting and production method thereof | |
| JP5703881B2 (ja) | 高強度マグネシウム合金およびその製造方法 | |
| RU2714564C1 (ru) | Литейный алюминиевый сплав | |
| US11713500B2 (en) | Advanced cast aluminum alloys for automotive engine application with superior high-temperature properties | |
| US7041179B2 (en) | High strength creep resistant magnesium alloys | |
| US4711761A (en) | Ductile aluminide alloys for high temperature applications | |
| JP4526768B2 (ja) | マグネシウム合金 | |
| EP4093894B1 (en) | Die cast aluminum alloys for structural components | |
| 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 | |
| US7169240B2 (en) | Creep resistant magnesium alloys with improved castability | |
| JP4526769B2 (ja) | マグネシウム合金 | |
| RU2708729C1 (ru) | Литейный алюминиевый сплав | |
| CN100366775C (zh) | 高强度抗蠕变镁基合金 | |
| RU2793657C1 (ru) | Литейный алюминиевый сплав | |
| WO2024072262A1 (ru) | Литейный алюминиевый сплав | |
| RU2236479C2 (ru) | Алюминиевый сплав для литья под давлением | |
| Kopper et al. | Improving Aluminum Casting Alloy and Process Competitiveness |