RU2786785C1 - Высокопрочный литейный магниевый сплав - Google Patents
Высокопрочный литейный магниевый сплав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786785C1 RU2786785C1 RU2022123699A RU2022123699A RU2786785C1 RU 2786785 C1 RU2786785 C1 RU 2786785C1 RU 2022123699 A RU2022123699 A RU 2022123699A RU 2022123699 A RU2022123699 A RU 2022123699A RU 2786785 C1 RU2786785 C1 RU 2786785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- magnesium
- yttrium
- zinc
- zirconium
- Prior art date
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 89
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 89
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 35
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 26
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N Gadolinium Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N Neodymium Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 22
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 18
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 6
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 6
- 230000000171 quenching Effects 0.000 description 6
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 230000001427 coherent Effects 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K magnesium;potassium;trichloride;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[K+] PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 230000003334 potential Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000007528 sand casting Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе магния, и может быть использовано для получения ответственных деталей для авиакосмической промышленности, работающих под действием высоких нагрузок. Литейный сплав на основе магния содержит, мас.%: неодим 1,8-2,2, гадолиний 4,5-5,5, иттрий 1,6-2,0, цинк 0,1-0,5, цирконий 0,4-1,0, магний и примеси – остальное. Изобретение направлено на получение магниевого сплава, имеющего температуру эксплуатации до 250°С, кратковременно до 300°С и более высокую температуру возгорания на воздухе при высоком уровне механических свойств. 2 ил., 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе магния, и может быть использовано для получения фасонных отливок, обладающих сочетанием хороших прочностных свойств при комнатной и повышенной температурах, а также повышенной стойкостью сплава к возгоранию в процессе плавки и эксплуатации изделий из него.
Сплавы на основе магния обладают хорошей прочностью и низким удельным весом, поэтому они часто применяются в авиакосмической промышленности, в частности в деталях вертолетной трансмиссии и реактивных двигателей. В течение последних двадцати лет были осуществлены разработки сплавов, в которых сочетается хорошая прочность при комнатной и повышенных температурах (до 250-300°С) с высокой стойкостью к окислению и возгоранию на воздухе.
В настоящее время сплавы на основе магния, которые содержат редкоземельные элементы, в т.ч. иттрий, и до 1 мас. % циркония весьма активно внедряются в промышленность.
Известен сплав (RU 2513323 С2, опублик. 20.04.2014 г), который содержит, мас. %: Y 2,0-6,0; Nd 0,05-4,0; Gd 0-1,0; Dy 0-1,0; Er 0-1,0; Zr 0,05-1,0; Zn+Mn<0,11; Yb 0-0,02; Sm 0-0,04; Al<0,3; Li<0,2 и при необходимости, редкоземельные металлы и тяжелые редкоземельные металлы (общее содержание Gd, Dy и Er составляет 0,3-12 мас. %.), содержание каждого из следующих элементов: Се, La, Zn, Fe, Si, Cu, Ag и Cd 0-0,06; Ni 0-0,003, магний и примеси - остальное. Известно (GB 2095288 А, опублик. 29.09.1982 г.), что присутствие тяжелых РЗМ совместно с легкими РЗМ придает магниевым сплавам хорошие механические свойства при повышенных температурах. Сплав имеет хорошие коррозионные свойства, обрабатываемость и пластичность. Основным недостатком предлагаемого в патенте сплава является слишком широкий интервал содержания легирующих компонентов и слишком большое их количество, что значительно усложняет приготовление сплава и затрудняет получение заданных свойств. Другим недостатком является отсутствие в его составе цинка, небольшие добавки которого положительно сказываются на механических свойствах сплава при комнатной температуре.
Известен сплав на основе магния (RU 2753660 С1, опублик. 19.08.2021 г.), который содержит, мас. %: 0,6-1,5 цинка, 0,6-1,3 циркония, 0,0001-0,03 кадмия и/или кальция, 1,0-2,95 неодима, 0,1-0,45 скандия и/или церия, 0,5-4,7 гадолиния, 1,5-3,0 иттрия, магний - остальное. Основными недостатками предложенного сплава является его высокая стоимость за счет использования скандия в качестве легирующей добавки и плохая экологичность из-за возможного применения кадмия в его составе.
Известны также промышленные сплавы, например, весьма старый российский сплав МЛ 19, используемый преимущественно для литья в песчаные формы. Также известны иностранные сплавы WE43 и WE54, а также новый литейный сплав ELEKTRON® 21, разработанный МАГНЕЗИУМ ЭЛЕКТРОН ЛИМИТЕД (GB) (таблица 1, данные взяты из ГОСТ 2856-79 и Н.Е. Chandler, Heat treater's guide: practices and procedures for nonferrous alloys, ASM International, Materials Park, 1996 и с сайта http://www.magnesium-elektron.com/data/downloads/DS455.pdf).
Недостатком сплавов WE43 и WE54 является использование большого количества иттрия. Полмеар (Я. Полмеар Легкие сплавы: от традиционных до нанокристаллов, М.: Техносфера, 2008. - 464 с. ) утверждает, что в сплавах с большим количеством иттрия при длительном нахождении при температуре 150°С пластичность постепенно снижается до неприемлемого уровня. В то же время в сплав МЛ19 добавляется гораздо меньшее количество иттрия, а тяжелые РЗМ не используются. При этом недостаток РЗМ в некоторой степени компенсируется наличием цинка. Однако сплав МЛ19 обладает достаточно посредственными механическими свойствами для современных требований, предъявляемых к литейным сплавам. В то же время относительно новый сплав ELEKTRON® 21, разработанный МАГНЕЗИУМ ЭЛЕКТРОН ЛИМИТЕД (GB) для использования при температурах до 200°С обладает сравнительно неплохими характеристиками коррозионной стойкости и литейными свойствами, имеет плотность 1,82 г/см3, предел прочности на растяжение σв около 248 МПа, относительное удлинение δ около 2%. При этом сплав имеет довольно низкую температуру возгорания, обусловленную отсутствием в его составе достаточного количества компонентов, формирующих плотную оксидную плену на поверхности металла, что не позволяет в полной мере использовать его в гражданской авиации.
Таким образом, для достижения высокой температуры возгорания при использовании магниевых сплавов необходимо наличие в их составе таких элементов, как, например иттрий, кальций или другие РЗМ (Се, Gd, Yb и другие) в количестве, обеспечивающем формирование плотной оксидной плены на их поверхности. Снижение количества иттрия в сплаве ниже определенного предела (примерно 3% мае.) плохо сказывается на сопротивляемости возгоранию жидкого сплава. Например, сплав МЛ19 содержит недостаточное количество иттрия и не содержит других добавок, уплотняющих защитную плену на поверхности сплава, а отсутствие тяжелых РЗМ не позволяет значительно увеличить прочность сплава в результате термической обработки, поскольку предельная растворимость неодима в магнии невелика (менее 1 ат. %).
Наиболее близким к предложенному является магниевый сплав (RU 2687359 С1, опублик. 13.05.2019 г.), который содержит, мас. %: неодим 3-4,5, иттрий 3-4, цинк 0,15-0,8, цирконий 0,4-1,0, магний и примеси - остальное. Сплав характеризуется высокими значениями сопротивления на разрыв, относительного удлинения после термообработки по режиму Т6, а также высокой коррозионной стойкостью и температурой эксплуатации до 250°С. Недостатком данного сплава является отсутствие в его составе тяжелых РЗМ с большой растворимостью в магнии, присутствие которых позволяет достигать лучшего упрочнения магниевого твердого раствора после термической обработки. Также большое количество иттрия и неодима в составе сплава приводит к образованию в структуре сплава по границам зерен твердого раствора на основе магния, избыточной интерметаллидной фазы после термической обработки. Это может снижать коррозионную стойкость деталей в электролитических средах за счет разности электродных потенциалов интерметаллидной фазы и твердого раствора на основе магния.
Техническим результатом является создание нового литейного магниевого сплава, предназначенного для получения фасонных отливок ответственного назначения методами литья в разовые и постоянные формы, и обладающего следующими усредненными механическими свойствами при комнатной температуре: временное сопротивление на разрыв (σв) не менее 300 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 4%, предел текучести (σ0,2) не менее 200 МПа (режим термообработки Т6 термообработка на твердый раствор при 530±5°С в течение 8-15 часов с последующей закалкой в горячую воду или интенсивным обдувом воздуха и старением при температуре 250°С в течение 8-10 часов) или временное сопротивление на разрыв (σв) не менее 300 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 3%, предел текучести (σ0,2) не менее 180 МПа при аналогичном режиме термообработки на твердый раствор и старении при температуре 200°С не менее 16 часов.
Технический результат достигается следующим образом.
Литейный сплав на основе магния содержит неодим, гадолиний, иттрий, цинк, цирконий в следующем количестве, мас. %:
| Неодим | 1,8-2,2 |
| Гадолиний | 4,5-5,5 |
| Иттрий | 1,6-2,0 |
| Цинк | 0,1-0,5 |
| Цирконий | 0,4-1,0 |
| Магний и примеси | Остальное |
В сплаве содержится цирконий, вследствие чего наблюдается выраженный эффект модифицирования литой структуры сплава за счет появления мелкодисперсных частиц твердого раствора на основе циркония, служащих центрами кристаллизации твердого раствора на основе магния. Ограничения по содержанию циркония (1%) связаны с невозможностью его ввода в большем количестве при применяемой на практике температуре плавки сплава (максимум 800°С, рекомендуемая 740-760°С при кратковременном увеличении до 780°С). Рекомендуемое количество циркония в сплаве 0,6-0,8%. При этом эффект измельчения структуры максимален и в структуре сплава отсутствуют включения нерастворенного цирконий. Снижение количества циркония ниже 0,4% приводит к тому, что первичные выделения частиц богатой цирконием фазы при затвердевании расплава не происходит, вследствие чего эффект модифицирования структуры снижается. Ограничение по содержанию цинка связано с повышенной склонностью сплава к образованию горячих трещин при большом содержании цинка.
Сплавы WE43 и WE54 практически не содержат цинка. Допускается наличие цинка, как примеси в количестве до 0,2%. В отличие от них, в предлагаемом сплаве цинк является обязательным легирующим компонентом, как и в прототипе. В сплаве-прототипе допускается содержание цинка до 0,8%. Оптимальное содержание цинка в заявленном сплаве должно быть на уровне 0,2-0,4%, что обеспечит увеличение относительного удлинения сплава без значительного снижения жаропрочности. Превышение содержания цинка более 0,5% может привести к излишнему расширению температурного интервала кристаллизации сплава в случае большой скорости охлаждения при затвердевании отливки. Уменьшение количества цинка ниже 0,1% плохо сказывается на относительном удлинении сплава.
Наличие циркония и РЗМ в сплаве снижает склонность сплава к образованию газовой пористости в отливке, поскольку цирконий связывает водород, растворенный в металле в тугоплавкие гидриды, а РЗМ сужают интервал кристаллизации сплава. Вследствие этого заявленный сплав образует при затвердевании ярко выраженную, глубокую усадочную раковину, по форме и объему похожую на ту, что формируется в отливках из сплава Elektron 21. Наличие значительного количества эвтектики в литом сплаве из-за большого суммарного содержания РЗМ обеспечивает сплаву хорошие литейные свойства.
Для достижения максимальных механических свойств необходима термообработка по режиму Т6 (закалка сплава после высокотемпературного отжига с последующим старением). Сплав имеет удовлетворительную коррозионную стойкость благодаря высокому содержанию РЗМ и циркония, удаляющего из расплава вредные примеси, прежде всего, железа. После термической обработки структура сплава практически однофазная, состоящая из зерен твердого раствора на основе магния в которых присутствуют мелкие частицы выделений упрочняющей фазы и частицы с большим содержанием циркония.
Высокие прочностные свойства сплава достигаются за счет дисперсионного упрочнения при старении по режиму Т6. Основной вклад в формирование упрочняющих частиц в процессе старения вносят неодим и гадолиний. В процессе старения из пересыщенного твердого раствора магния выделяются частицы, кристаллические решетки которых когерентны или частично когерентны кристаллической решетке магниевого твердого раствора, которые упрочняют его. Ограничения верхнего предела содержания неодима и гадолиния в сплаве обусловлено снижением относительного удлинения в сплаве, содержащем избыточное количество неодима и гадолиния в присутствии иттрия. Нижний предел содержания неодима и гадолиния определяется минимальным интервалом кристаллизации сплава, обеспечиваемым присутствием РЗМ в сплаве.
Ограничение верхнего предела содержания иттрия на уровне 2% и нижнего предела содержания неодима на уровне 1,6% обусловлено стремлением сузить температурный интервал кристаллизации и предотвратить образование избыточных интерметаллических фаз, содержащих иттрий, которые не полностью растворялись бы в твердом растворе магния в процессе термической обработки на твердый раствор, что снижало бы коррозионные свойства сплава, поскольку частицы избыточной интерметаллической фазы в структуре сплава выступали бы в качестве катодов по отношению к магниевому твердому раствору и провоцировали бы электрохимическую коррозию деталей. Вместе с тем наличие достаточного количества иттрия необходимо для формирования плотной оксидной плены на поверхности отливки, которая предотвращает дальнейшее окисление и возгорание сплава. Содержание иттрия на уровне 1,6% не обеспечивает формирования достаточно плотной плены. Известно, что для гарантированного формирования достаточно плотной плены необходимо содержание иттрия, как в сплаве-прототипе. Однако, гадолиний совместно с иттрием, обеспечивает образование достаточно плотной плены на поверхности магниевого расплава за счет вхождения гадолиния в состав оксидной плены наравне с иттрием. Таким образом, наличие в сплаве не менее 4,5% гадолиния в комбинации с иттрием, дает достаточно плотную оксидную плену, эффективно защищающую сплав от дальнейшего окисления.
Для сплава рекомендуются следующие режимы термообработки: Высокотемпературная обработка при температуре 530±5°С в течение 8-15 часов в зависимости от толщины стенки отливки с последующей закалкой в горячей воде либо в интенсивном потоке воздуха с целью получения преимущественно однофазной структуры, состоящей из пересыщенного твердого раствора на основе магния. Термическую обработку следует проводить до полного растворения всех интерметаллических фаз, выделившихся в процессе затвердевания отливки по эвтектической реакции. Для достижения максимальной прочности сплав рекомендуется подвергать старению для деталей, длительно работающих при повышенной температуре -при 250°С в течение примерно 8-10 часов с последующим охлаждением на воздухе, для деталей, работающих при температуре до 200°С - при 200°С не менее 16 часов с последующим охлаждением на воздухе. Точнее, время старения для достижения максимальной прочности подбирается экспериментально в зависимости от способа литья и толщины стенки отливки. Уменьшение температуры старения снижает прочность сплава. Увеличение времени старения сплава при 200°С более 20 часов приводит к дальнейшему увеличению прочности сплава, однако нарастание прочности сильно замедляется и это можно считать не очень целесообразным расходом энергии и времени.
Сущность изобретения состоит в следующем:
Разработан сплав на основе магния для получения литых деталей, имеющий высокие прочностные свойства, хорошую сопротивляемость к возгоранию на воздухе и удовлетворительную коррозионную стойкость относительно аналогов.
Концентрация иттрия и гадолиния в заявленных пределах обеспечивает высокую температуру возгорания, повышенную рабочую температуру сплава. Цирконий обеспечивает мелкозернистую структуру, снижение содержания растворенного водорода и, как следствие, высокие технологические и эксплуатационные свойства сплава. Частицы вторичных выделений упрочняющей фазы, содержащей РЗМ, обеспечивают упрочнение твердого раствора на основе магния в результате термической обработки. Наличие цинка повышает коррозионную стойкость, и немного увеличивает относительное удлинение сплава. Хорошие литейные свойства сплава и высокие механические свойства литых деталей после термической обработки, позволяет использовать его для широкой номенклатуры литых деталей. Повышенная стойкость сплава к окислению в процессе литья и кристаллизации позволяет использовать для изготовления разовых форм сухие формовочные смеси, не содержащие совсем (для мелких отливок), или содержащие в минимальных количествах (для средних и крупных отливок) добавки - ингибиторы горения.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1. представлена микроструктура сплава Mg осн.; 2,0% Nd; 4,8% Gd, 1,6% Y; 0,6% Zr; 0,4% Zn в литом состоянии (ОМ травлено); на фиг.2. - микроструктура сплава Mg осн.; 2,0% Nd; 4,8% Gd, 1,6% Y; 0,6% Zr; 0,4% Zn в термообработанном состоянии по режиму Т6 (режим термообработки Т6 термообработка на твердый раствор при 530±5°С в течение 8 часов с последующей закалкой в горячую воду и старением при температуре 250±5°С в течение 8 часов) (ОМ травлено)
Пример 1.
Для получения сплава в качестве исходных материалов использовали магний промышленной чистоты, цинк промышленной чистоты, лигатуры Mg-15 мас. % Zr, Mg-20 мас. % Nd, Mg-20 мас. % Y. Для промышленного производства сплава в качестве шихты могут быть использованы тройная лигатура (Mg-Zr-Nd) МЦр1Н3 или сплав МЛ19. Плавку проводили в печи сопротивления с использованием стального тигля. Плавление проводилось под защитным хлоридным флюсом на основе карналлита. После того, как магний был расплавлен, были добавлены цинк и остальные легирующие компоненты. После полного расплавления шихты производили рафинирование расплава путем замешивания флюса, с последующим отстаиванием расплава и удалением шлака. Разливку производили при температуре 760-780°С. Необходимо отметить, что металл в процессе разливки не горел. Появляющиеся в процессе литья разрывы на оксидной плене не приводили к возгоранию сплава и самозалечивались за счет образования новой оксидной плены на поверхности металла.
Были получены образцы литого сплава, имеющие состав 2,0% Nd; 4,8% Gd, 1,6% Y; 0,6% Zr; 0,4% Zn, которые подвергались термообработке по режиму Т6 (термообработка на твердый раствор при 530°С в течение 8 часов с последующей закалкой в горячую воду и старением при температуре 250°С в течение 8 часов) в результате структура сплава после термообработки представляла собой твердый раствор на основе магния. В дальнейшем, механической обработкой изготавливались образцы №7 тип III по ГОСТ 1497-84, которые подвергались испытанию на разрыв. В результате были получены значения временного сопротивление на разрыв (σв) - 325±2,2 МПа, относительное удлинение (δ) - 4,7±0,3%, предел текучести (σ0,2) - 227±1,3 МПа.
Пример 2
Литые образцы аналогичного состава, полученные аналогично образцам в примере 1 повергались термообработке по режиму Т6 (термообработка на твердый раствор при 530°С в течение 8 часов с последующей закалкой в горячую воду и старением при температуре 200°С в течение 16 часов) в результате структура сплава после термообработки представляла собой твердый раствор на основе магния. В дальнейшем, механической обработкой изготавливались образцы №7 тип III по ГОСТ 1497-84, которые подвергались испытанию на разрыв. В результате были получены значения временного сопротивление на разрыв (σв) - 324±0,8 МПа, относительное удлинение (δ) - 3,3±0,1%, предел текучести (σ0,2) - 185±4,2 МПа.
Claims (2)
- Литейный сплав на основе магния, содержащий неодим, гадолиний, иттрий, цинк, цирконий в следующем количестве, мас.%:
-
Неодим 1,8-2,2 Гадолиний 4,5-5,5 Иттрий 1,6-2,0 Цинк 0,1-0,5 Цирконий 0,4-1,0 Магний и примеси остальное
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786785C1 true RU2786785C1 (ru) | 2022-12-26 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1360223A1 (ru) * | 1985-09-24 | 1994-10-15 | В.А. Блохина | Сплав на основе магния |
| CN101760683A (zh) * | 2008-12-24 | 2010-06-30 | 沈阳铸造研究所 | 一种高强度铸造镁合金及其熔制方法 |
| RU2562190C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2015-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Сплав на основе магния |
| RU2687359C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Литейный магниевый сплав |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1360223A1 (ru) * | 1985-09-24 | 1994-10-15 | В.А. Блохина | Сплав на основе магния |
| CN101760683A (zh) * | 2008-12-24 | 2010-06-30 | 沈阳铸造研究所 | 一种高强度铸造镁合金及其熔制方法 |
| RU2562190C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2015-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Сплав на основе магния |
| RU2687359C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Литейный магниевый сплав |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101066536B1 (ko) | 기계적 특성이 우수한 난연성 마그네슘 합금 및 그 제조방법 | |
| KR101258470B1 (ko) | 고강도 고연성 난연성 마그네슘 합금 | |
| CN109881062B (zh) | 一种高强韧高模量挤压铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN108977710B (zh) | 一种挤压铸造镁合金材料及其制备方法 | |
| CN108342606B (zh) | 一种混合稀土改善原位铝基复合材料组织和性能的方法 | |
| EP2481822A1 (en) | Magnesium-aluminum based alloy with grain refiner | |
| ZHANG et al. | Effects of samarium addition on as-cast microstructure, grain refinement and mechanical properties of Mg-6Zn-0.4 Zr magnesium alloy | |
| WO2011035654A1 (zh) | Be-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 | |
| CN106756363B (zh) | 一种耐腐蚀、抗高温蠕变压铸镁合金及其制备方法 | |
| WO2011035650A1 (zh) | Ni-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 | |
| Yang et al. | As-cast microstructures and mechanical properties of Mg–4Zn–xY–1Ca (x= 1.0, 1.5, 2.0, 3.0) magnesium alloys | |
| Yang et al. | Effects of Ce, Y and Gd additions on as-cast microstructure and mechanical properties of Mg-3Sn-2Sr magnesium alloy | |
| Mingbo et al. | Microstructure, tensile and creep properties of as-cast Mg-3.8 Zn-2.2 Ca-xCe (x= 0, 0.5, 1 and 2 wt.%) magnesium alloys | |
| Baghani et al. | Microstructural evolution and creep properties of Mg-4Sn alloys by addition of calcium up to 4 wt.% | |
| RU2687359C1 (ru) | Литейный магниевый сплав | |
| CN109930045B (zh) | 适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Gd合金及其制备方法 | |
| CN109852859B (zh) | 适于重力铸造的高强韧耐热Mg-Y-Er合金及其制备方法 | |
| YANG et al. | Effects of holding temperature and time on semi-solid isothermal heat-treated microstructure of ZA84 magnesium alloy | |
| Zhang et al. | Microstructure and mechanical properties of Mg–3.0 Y–2.5 Nd–1.0 Gd–xZn–0.5 Zr alloys produced by metallic and sand mold casting | |
| RU2786785C1 (ru) | Высокопрочный литейный магниевый сплав | |
| CN110029255B (zh) | 一种高强韧高模量砂型重力铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN109852856B (zh) | 一种高强韧高模量金属型重力铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN108588524B (zh) | 一种金属型重力铸造镁合金材料及其制备方法 | |
| RU2757572C1 (ru) | Магниевый сплав для герметичных отливок | |
| CN113403514B (zh) | 一种高强铸造铝合金及制备方法 |