UA66198A - A high-strength casting aluminium alloy - Google Patents

A high-strength casting aluminium alloy Download PDF

Info

Publication number
UA66198A
UA66198A UA2003087659A UA2003087659A UA66198A UA 66198 A UA66198 A UA 66198A UA 2003087659 A UA2003087659 A UA 2003087659A UA 2003087659 A UA2003087659 A UA 2003087659A UA 66198 A UA66198 A UA 66198A
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
alloy
nitrogen
titanium
copper
carbon
Prior art date
Application number
UA2003087659A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Kostiantyn Yuriiovych Hzovskyi
Oleh Mykhailovych Bialyk
Oleksandr Mykolaiovych Donii
Larysa Vasylivna Holub
Viktoriia Valeriivna Laskovets
Oleh Valentynovych Bulak
Original Assignee
Nat Tech Univ Kyiv Polytech
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 Nat Tech Univ Kyiv Polytech filed Critical Nat Tech Univ Kyiv Polytech
Priority to UA2003087659A priority Critical patent/UA66198A/en
Publication of UA66198A publication Critical patent/UA66198A/en

Links

Landscapes

  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

An alloy based on aluminium contains copper, manganese, titanium, silicon, cadmium. The alloy additionally contains carbon and nitrogen.

Description

Винахід відноситься до галузі кольорової металургії і може бути застосовано як матеріал для виготовлення конструкцій, або їх елементів, деталей машин та механізмів.The invention belongs to the field of non-ferrous metallurgy and can be used as a material for the manufacture of structures, or their elements, parts of machines and mechanisms.

Відомий сплав того ж призначення АМА,5Кд (див. ДСТУ - 2839-94, Ливарні алюмінієві сплави, - 1995, - З4сб.), який містить (в мас. 90):Known alloy of the same purpose AMA, 5Kd (see DSTU - 2839-94, Cast aluminum alloys, - 1995, - Z4sb.), which contains (in mass. 90):

Мідь 4,3-4,995Copper 4.3-4.995

Марганець 0,35-0,69оManganese 0.35-0.69 o

Титан 0,05-0,3596Titanium 0.05-0.3596

Кадмій 0,1-0,2596Cadmium 0.1-0.2596

Кремній до 0,05905Silicon up to 0.05905

Магній до 0,0395.Magnesium to 0.0395.

Недоліком даного сплаву є низький рівень технологічних властивостей, а саме, схильність до утворення гарячих та холодних тріщин при виливанні та зниження рівня механічних властивостей, що особливо проявляється при литті в металеві форми, або при литві тонкостінних виробів.The disadvantage of this alloy is a low level of technological properties, namely, a tendency to the formation of hot and cold cracks during pouring and a decrease in the level of mechanical properties, which is especially evident when casting into metal molds or when casting thin-walled products.

В якості прототипу прийнято сплав (див. Золоторевский В.С. Структура и прочность алюминиевьїх сплавов М.An alloy was adopted as a prototype (see Zolotorevsky V.S. Structure and strength of aluminum alloys M.

Металургия,-1981.-190с.), який містить:Metallurgy,-1981.-190 p.), which contains:

Мідь 4,3 - 4995Copper 4.3 - 4995

Марганець 0,35 - 0,690Manganese 0.35 - 0.690

Титан 0,05 - 0,359Titanium 0.05 - 0.359

Кадмій 0,1 -0,2596Cadmium 0.1 -0.2596

Цирконій 0,05 - 0,396Zirconium 0.05 - 0.396

Кремній до 0,05905Silicon up to 0.05905

Магній до 0,0395.Magnesium to 0.0395.

Недоліком даного сплаву є низький рівень технологічних властивостей, а саме, схильність до утворення гарячих та холодних тріщин при виливанні та зниження рівня механічних властивостей та їх нестабільність, що особливо проявляється при литті в металеві форми, або при литві тонкостінних виробів, а також те, що введення цирконію значно підвищує вартість сплаву. Висока схильність цього сплаву до утворення гарячих та холодних тріщин, зниження рівня механічних властивостей та їх нестабільність, особливо при литті в металеві форми, пов'язана з високою хімічною спорідненістю між цирконієм та міддю. В наслідок чого цирконій з міддю утворює інтерметаліди, що містять цирконій та мідь, які за умов прискореного охолодження розплаву, не встигають розчинитися під час перитектичних реакцій, внаслідок чого вміст міді та цирконію в твердому розчині знижується, що стає причиною зниження рівня механічних властивостей сплаву та їх нестабільності.The disadvantage of this alloy is a low level of technological properties, namely, a tendency to the formation of hot and cold cracks during casting and a decrease in the level of mechanical properties and their instability, which is especially evident when casting into metal molds or when casting thin-walled products, as well as the fact that the introduction of zirconium significantly increases the cost of the alloy. The high propensity of this alloy to the formation of hot and cold cracks, a decrease in the level of mechanical properties and their instability, especially when casting in metal molds, is associated with a high chemical affinity between zirconium and copper. As a result, zirconium with copper forms intermetallics containing zirconium and copper, which, under the conditions of accelerated cooling of the melt, do not have time to dissolve during peritectic reactions, as a result of which the content of copper and zirconium in the solid solution decreases, which causes a decrease in the level of mechanical properties of the alloy and their instability.

В основу даного винаходу покладена задача підвищення рівня технологічних та механічних властивостей сплаву при литві останнього в металеві форми, шляхом введення до його складу вуглецю в концентраційному діапазоні від 0,001 до 0,035 по масі, та азоту 0,003-0,01 по масі, що забезпечує отримання складних за формою виливків з високоміцного сплаву АМ4А,5Кд без гарячих та холодних тріщин, при литті виливків в металеві форми з стабільними механічними властивостями на рівні ДСТУ 2839-94.The basis of this invention is the task of increasing the level of technological and mechanical properties of the alloy when casting the latter into metal molds, by introducing into its composition carbon in the concentration range from 0.001 to 0.035 by mass, and nitrogen 0.003-0.01 by mass, which ensures obtaining complex according to the shape of castings from high-strength AM4A, 5Kd alloy without hot and cold cracks, when casting castings in metal molds with stable mechanical properties at the level of DSTU 2839-94.

Поставлена задача виконується тим, що в сплаві на основі алюмінію, що містить мідь, марганець, титан, кремній, кадмій, новим є те, що він додатково містить вуглець та азот, при наступному співвідношенні компонентів, мас 905:The task is accomplished by the fact that in an alloy based on aluminum containing copper, manganese, titanium, silicon, cadmium, the new thing is that it additionally contains carbon and nitrogen, with the following ratio of components, mass 905:

Мідь 4,2-5,5Copper 4.2-5.5

Марганець 0,35-0,8Manganese 0.35-0.8

Титан 0,05-0,5Titanium 0.05-0.5

Кремній 0,03-0,15Silicon 0.03-0.15

Кадмій 0,1-0,25Cadmium 0.1-0.25

Вуглець 0,001-0,035Carbon 0.001-0.035

Азот 0,003-0,01Nitrogen 0.003-0.01

Алюміній інше.Aluminum is different.

Введення вуглецю діапазоні від 0,001 до 0,035 по масі, та азоту 0,003-0,0195 по масі забезпечує збільшення кількості активних центрів росту Є - твердого розчину, за рахунок утворення стійких зародкових фаз в розплаві сплаву типу ТіС, ТІМ, ТАС, ТІАЇМ та метастабільних кластерних угруповань, що містять вуглець, азот, титан та алюміній, змінює характер взаємодії компонентів в розплаві за рахунок макролегування вуглецем та азотом. Це призводить до руйнування міжатомних зв'язків між титаном та міддю в розплаві та утворення зв'язків між титаном, вуглецем, азотом та алюмінієм. В наслідок зміни характеру взаємодії легуючих компонентів в розплаві він наближується до твердого, що виявляється в зменшенні температурних коливань в період охолодження та нагрівання розплаву, твердіння та плавлення твердого розчину та утворенні однорідної, дрібної рівновісної структури комірчасте - дендритного типу без включень грубих інтерметалічних фаз не розчинних при термічній обробці. Внаслідок утворення дрібної рівновісної структури виливок має можливість компенсувати усадкові напруження за рахунок рідкої фази, яка відділяє кристали та підживлює виливок з надливу, внаслідок чого, створюються умови для отримання складних за формою виливків з високоміцного сплаву без гарячих та холодних тріщин, при литті виливків в металеві форми з стабільними механічними властивостями на рівні ДСТУ 2839-94.The introduction of carbon in the range from 0.001 to 0.035 by mass, and nitrogen 0.003-0.0195 by mass ensures an increase in the number of active growth centers of E - solid solution, due to the formation of stable nucleation phases in the melt of an alloy of the TiS, TIM, TAS, TIAIM type and metastable cluster of groups containing carbon, nitrogen, titanium and aluminum changes the nature of the interaction of components in the melt due to macroalloying with carbon and nitrogen. This leads to the destruction of interatomic bonds between titanium and copper in the melt and the formation of bonds between titanium, carbon, nitrogen and aluminum. As a result of the change in the nature of the interaction of the alloying components in the melt, it approaches the solid, which is manifested in a decrease in temperature fluctuations during the cooling and heating of the melt, solidification and melting of the solid solution, and the formation of a homogeneous, fine, equiaxed structure of the cellular-dendritic type without inclusions of coarse intermetallic phases of insoluble during heat treatment. As a result of the formation of a fine equiaxed structure, the casting has the ability to compensate for shrinkage stresses due to the liquid phase, which separates the crystals and feeds the casting from the overpour, as a result of which conditions are created for obtaining complex-shaped castings from a high-strength alloy without hot and cold cracks, when casting castings in metal forms with stable mechanical properties at the level of DSTU 2839-94.

Вплив мікролегування вуглецем та азотом на технологічні та механічні властивості сплаву, що пропонується представлено в таблиці.The effect of carbon and nitrogen microalloying on the technological and mechanical properties of the proposed alloy is presented in the table.

Приклад виконання: плавки сплаву проводились в печі опору, в графітошамотному тиглі. Як вихідна шихта використовувався сплав АМА4,5Кд (див. ДСТУ 2839 - 94) наступного складу:Example of implementation: melting of the alloy was carried out in a resistance furnace, in a graphite chamotte crucible. AMA4.5Kd alloy (see DSTU 2839 - 94) of the following composition was used as the initial charge:

Мідь 4,590Copper 4,590

Марганець 0,6Manganese 0.6

Титан 0,229Titanium 0.229

Кадмій 01596Cadmium 01596

Кремній 0,056Silicon 0.056

Магній 0,039Magnesium 0.039

Після розплавлення сплаву в нього вводили лігатуру, що містить вуглець, азот та титан. Після введення лігатури розплав перемішували графітовою мішалкою, витримували 5 хвилин в температурному інтервалі 700- 740"С та розливали на стандартні (згідно ДСТУ 1583-89) зразки для механічних випробувань на розрив. Литво зразків для механічних випробувань проводили в підігріту до температури 200"С стандартну металічну форму, діаметр робочої частини зразків 12мм.After melting the alloy, a ligature containing carbon, nitrogen and titanium was introduced into it. After the introduction of the ligature, the melt was mixed with a graphite stirrer, held for 5 minutes in the temperature range of 700-740"С and poured onto standard (according to DSTU 1583-89) samples for mechanical tensile tests. Melting of samples for mechanical tests was carried out in a heated to a temperature of 200"С standard metal form, the diameter of the working part of the samples is 12 mm.

Термічну обробку сплавів здійснювали у печі опору, в якій встановлено перемішувач атмосфери.Heat treatment of alloys was carried out in a resistance furnace, in which an atmosphere stirrer is installed.

Механічні властивості визначали на зразках, відлитих у кокіль відповідно до вимог ДСТУ 1583-89.Mechanical properties were determined on samples cast in a mold in accordance with the requirements of DSTU 1583-89.

Випробування механічних властивостей проводились на розривній машині ТІВА - ТЕ5Т за стандартними методиками.Tests of mechanical properties were carried out on a TIVA - TE5T tearing machine according to standard methods.

Кількість вуглецю та азоту у складі сплаву визначали за допомогою вакуумного спектрального аналізу.The amount of carbon and nitrogen in the composition of the alloy was determined using vacuum spectral analysis.

Як видно з даних представлених в таблиці, результати випробувань наведені у 2, 3, 4 прикладах досягається вищий рівень технологічних (зниження схильності до утворення тріщин) та механічних (межа міцності при розтягуванні, твердість, відносне подовження) властивостей ніж у прикладах 1, 5. У прототипу та у сплавах, що знаходяться за діапазоном сплаву, що заявляється, технологічні та механічні властивості мають нижчий рівень.As can be seen from the data presented in the table, the test results given in examples 2, 3, 4 achieve a higher level of technological (reduced tendency to crack) and mechanical (tensile strength, hardness, relative elongation) properties than in examples 1, 5. In the prototype and in the alloys that are in the range of the claimed alloy, the technological and mechanical properties are at a lower level.

Це підтверджує забезпечення отримання складних за формою виливків з високоміцного сплаву АМА,5Кд без гарячих та холодних тріщин, прилитті виливків в металеві форми з стабільними механічними властивостями на рівні ДСТУ 2839-94.This confirms the provision of obtaining complex-shaped castings from the high-strength alloy AMA, 5Kd without hot and cold cracks, pouring of castings into metal molds with stable mechanical properties at the level of DSTU 2839-94.

Даний сплав може бути використаний для виготовлення конструкцій, або їх елементів, деталей машин та механізмів, а саме корпусів літаків та ракет в промислових масштабах.This alloy can be used for the manufacture of structures, or their elements, parts of machines and mechanisms, namely aircraft and rocket bodies on an industrial scale.

ТаблицяTable

Хімічний склад, За межами За межами мех властивості заявляється заявляєтьсяChemical composition, Outside Outside mech properties are declared declared

Мп 777777 | 03506 | щ 02 | 02 | 038 | 045 | 05 | 08 | 170 лі 77777777 1005005, 2 ющю004 2 | 01 | 025 | 0го | 03 | 05 | 06 Кф(|/ ві | 09030005 6 ющ 006 | 006 | 005 | 004 | 0045 | 003 | 008 р є 77777717 - 117 ,1по009 | бот | 0015 | 002 | 0025 | 0035 | 004 мМ 77777777 - 77777117 - 111 0003 | 0007 | 0008 | 0009 | 001 | 0012MP 777777 | 03506 | sh 02 | 02 | 038 | 045 | 05 | 08 | 170 li 77777777 1005005, 2 yushkyu004 2 | 01 | 025 | 0th | 03 | 05 | 06 Kf(|/ vi | 09030005 6 yush 006 | 006 | 005 | 004 | 0045 | 003 | 008 r is 77777717 - 117 ,1po009 | bot | 0015 | 002 | 0025 | 0035 | 004 mm 777777771 - 170771 - 17077170771 0007 | 0008 | 0009 | 001 | 0012

Межа міцності, приStrength limit, at

Ге після термічної обробки (Т5)He after heat treatment (T5)

Відноснеrelative

З ІЗ після термічної обробки (Т5) (Твердість НАВ | 48-56 | 55 | 68 | 79 | 85 | 80 | 73 | 63 ( литих зразках для механічних 20 15 Кк) 4 12 випробувань, литих в металеву формуWith IZ after heat treatment (T5) (Hardness of NAV | 48-56 | 55 | 68 | 79 | 85 | 80 | 73 | 63 (cast samples for mechanical 20 15 Kk) 4 12 tests cast in a metal mold

Claims (1)

Сплав на основі алюмінію, який містить мідь, марганець, титан, кремній, кадмій, який відрізняється тим, що він додатково містить вуглець та азот при наступному співвідношенні компонентів, мас 9о:Aluminum-based alloy, which contains copper, manganese, titanium, silicon, cadmium, which is distinguished by the fact that it additionally contains carbon and nitrogen at the following ratio of components, mass 9o: мідь 4,2 - 5,5 марганець 0,35 - 0,8 титан 0,05-0,5 кремній 0,03-0,15 кадмій 0,1 - 0,25 вуглець 0,001 - 0,035 азот 0,003 - 0,01 алюміній решта.copper 4.2 - 5.5 manganese 0.35 - 0.8 titanium 0.05-0.5 silicon 0.03-0.15 cadmium 0.1 - 0.25 carbon 0.001 - 0.035 nitrogen 0.003 - 0.01 aluminum the rest.
UA2003087659A 2003-08-13 2003-08-13 A high-strength casting aluminium alloy UA66198A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003087659A UA66198A (en) 2003-08-13 2003-08-13 A high-strength casting aluminium alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003087659A UA66198A (en) 2003-08-13 2003-08-13 A high-strength casting aluminium alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA66198A true UA66198A (en) 2004-04-15

Family

ID=34518142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2003087659A UA66198A (en) 2003-08-13 2003-08-13 A high-strength casting aluminium alloy

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA66198A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shabestari et al. Effect of copper and solidification conditions on the microstructure and mechanical properties of Al–Si–Mg alloys
Birol Impact of grain size on mechanical properties of AlSi7Mg0. 3 alloy
Ferraro et al. Influence of sludge particles on the tensile properties of die-cast secondary aluminum alloys
Das Microstructure and mechanical properties of cooling slope rheocast Al-7Si-0.3 Mg alloy and development of a rheo pressure die cast knuckle housing
US5186234A (en) Cast compsoite material with high silicon aluminum matrix alloy and its applications
Patel et al. Microstructural and mechanical properties of eutectic Al–Si alloy with grain refined and modified using gravity-die and sand casting
Górny et al. Effect of Titanium and Boron on the Stability of Grain Refinement of Al-Cu Alloy
Yeom et al. Effects of Mg enhancement and heat treatment on microstructures and tensile properties of Al2Ca-added ADC12 die casting alloys
Arjuna Rao et al. Influence of chromium and impurities on the grain-refining behavior of aluminum
Vončina et al. The role of Zr and T6 heat treatment on microstructure evolution and hardness of AlSi9Cu3 (Fe) diecasting alloy
UA66198A (en) A high-strength casting aluminium alloy
Szymczak et al. Effect of Cr and W on the crystallization process, the microstructure and properties of hypoeutectic silumin to pressure die casting
Samuel et al. Intermetallics formation, hardness and toughness of A413. 1 type alloys: role of melt and aging treatments
JP2626417B2 (en) Graphite spheroidizing alloy in mold and graphite spheroidizing method
Muradov et al. The effect of overheating of aluminum melts on the mechanical properties of castings
Abd El-Aziz et al. Experimental investigation on the behavior of AlSiMgMn alloy inoculated by Al-5Ti master alloy and fabricated by die-casting with different mold wall thicknesses
SU920075A1 (en) Method of producing master alloy compositions for making aluminium alloys
AU669309B2 (en) Cast composite materials
Najafi et al. Investigation of the Effect of Inert Gas Bubbling Semi-Solid Process on the Microstructure and Mechanical Characteristics of AZ91 Magnesium Alloy
UA58306A (en) A high-strength casting aluminum alloy
SU1792997A1 (en) Aluminium-base alloy
Mohsen et al. Novel high strength Al-10.5 Si-3.4 Cu-0.2 Mg alloy produced through two-stage solution heat treatment
Chen et al. A Study on Microstructure and Properties of Aluminum Alloy Bracket Produced by a New Semi-Solid Rheo-Diecasting Process
Hajduch et al. Influence of Molybdenum on the Thermal, Structural Properties and Micro Hardness of AlSi10Mg (Cu) Alloy
Shah et al. Microstructure Evolution and Mechanical Properties of Al–Cu–Mg Alloys with Si Addition. Materials 2023, 16, 2783