UA66198A - A high-strength casting aluminium alloy - Google Patents
A high-strength casting aluminium alloy Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title description 18
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 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 claims abstract description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 7
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Contacts (AREA)
Abstract
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)
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) |
-
2003
- 2003-08-13 UA UA2003087659A patent/UA66198A/en unknown
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 |