WO2018063024A1 - Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия - Google Patents

Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия Download PDF

Info

Publication number
WO2018063024A1
WO2018063024A1 PCT/RU2016/000655 RU2016000655W WO2018063024A1 WO 2018063024 A1 WO2018063024 A1 WO 2018063024A1 RU 2016000655 W RU2016000655 W RU 2016000655W WO 2018063024 A1 WO2018063024 A1 WO 2018063024A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
finished product
deformed semi
melt
temperature
rolling
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000655
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Виктор Христьянович МАНН
Александр Юрьевич КРОХИН
Александр Николаевич АЛАБИН
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to MX2019003681A priority Critical patent/MX2019003681A/es
Priority to PCT/RU2016/000655 priority patent/WO2018063024A1/ru
Priority to JP2019517210A priority patent/JP2019534380A/ja
Priority to US16/338,428 priority patent/US20190249284A1/en
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority to CN201680089554.0A priority patent/CN109790612B/zh
Priority to CA3032801A priority patent/CA3032801C/en
Priority to RU2017113260A priority patent/RU2669957C1/ru
Priority to BR112019006573A priority patent/BR112019006573B8/pt
Priority to KR1020197011848A priority patent/KR102393119B1/ko
Priority to EA201900046A priority patent/EA037441B1/ru
Priority to EP16917843.1A priority patent/EP3521479A4/en
Priority to AU2016424982A priority patent/AU2016424982A1/en
Publication of WO2018063024A1 publication Critical patent/WO2018063024A1/ru
Priority to ZA2019/02685A priority patent/ZA201902685B/en
Priority to JP2021087519A priority patent/JP7350805B2/ja

Links

Classifications

    • 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
    • C22F1/047—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 of alloys with magnesium as the next major constituent
    • 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
    • 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
    • C22F1/043—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 of alloys with silicon as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • 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
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • 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
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • 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
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys

Definitions

  • the invention relates to the field of metallurgy and can be used to obtain deformed semi-finished products in the form of profiles of various sections, rods, long products, including wire rod and other semi-finished products from technical aluminum and alloys based on it.
  • Deformed semi-finished products can be used in electrical engineering in the manufacture of wire products, for welding wire, construction and other applications.
  • the objective of the invention is the creation of a new method for producing deformable semi-finished products, providing on deformed aluminum alloys alloyed with iron and at least one element from the group: zirconium, silicon, magnesium, nickel, copper and scandium - the combined high level of physical and mechanical characteristics, in in particular, a high level of elongation (at least 10%), temporary tensile strength and a high level of conductivity.
  • the technical result is the solution of the problem - the achievement of an aggregate level of physical and mechanical characteristics in one technological stage of production, without the use of multi-stage production stages, such as a separate operation for the production of the bay, its hardening or annealing.
  • the structure of the deformed semi-finished product is an aluminum matrix with alloying elements distributed in it and eutectic particles with a transverse size of not more than 3 microns.
  • rolling can be carried out at room temperature (about 23-27 ° C).
  • the rolling of the pressed product can also be carried out by passing through a series of rolling stands.
  • the melt will contain iron and at least one element from the group: Zr, Si, Mg, Ni, Sc, in particular:
  • the size of the structural components of the cast billet directly depends on the cooling rate in the crystallization interval, in particular, the size of the dendritic cell, eutectic components, etc. Therefore, a decrease in the crystallization rate at which the formation of a dendritic cell below 60 ⁇ m can lead to the formation of coarse phases of eutectic origin, which will degrade processability during subsequent deformation processing, which will result in a decrease in the overall level of mechanical characteristics on thin deformed semi-finished products (in particular, on thin wire and thin profiles). In addition, lower cooling rates are lower.
  • the temperature of the initial billet should not exceed 450 ° C; otherwise, coarse secondary precipitates of the Al 3 Zr (Ll 2 ) phase or secondary precipitates of the Al 3 Zr (DO23) phase can form in the structure.
  • the pressing temperature of the rolled billet will exceed 520 ° C, dynamic recrystallization processes can occur in the wrought alloy, which can adversely affect the general level of strength characteristics. If the pressing temperature of the rolled billet is below 400 ° C, a reduction in manufacturability during pressing is possible.
  • the method of producing a cast billet affects the structure parameters for alloys of the Al-Zr system, to a lesser extent for other systems.
  • all zirconium must enter into the aluminum solid solution, which is achieved by:
  • Cast billets (with a cross-sectional area of 1520 mm 2 ) were obtained in laboratory conditions crystallization conditions. The crystallization conditions were varied by heating the mold. The casting temperature for all options was 760 ° C.
  • the preform structure is an aluminum solid solution (A1) against which veins of Fe-containing eutectic phases with a size of 3.8 ⁇ m or less are distributed.
  • the initial section of the cast billets was 1080, 1600 and 2820 mm 2 .
  • Rolling the cast billet and pressing the rolled billet was carried out at various temperatures.
  • the rolling and pressing parameters are presented in table 3.
  • Table 5 shows a comparative analysis of elongation and electrical resistivity.
  • the values of electrical resistivity were used to judge the decomposition of aluminum solid solution (the supersaturated state for the alloys 1 and 2 under consideration corresponds to 32.5 ⁇ 0.3 and 33.1 ⁇ 0.3 ⁇ Ohm * mm, respectively).
  • the temperature of the initial billet should be about 520 ° C, and after pressing, the temperature of the billet is not lower than 490 ° C, which, in the case of using quenching, makes it possible to achieve a supersaturated aluminum solution on the pressed billet.
  • the structure of the cast billet was an aluminum solution against which the eutectic veins of Fe-co of the retaining phase with a maximum size of not more than 1.5 ⁇ m were distributed.
  • Table 6 shows a comparative analysis of the mechanical properties of the tensile wire rod obtained by the combined process and using traditional aggregates of the continuous production of wire rod on casting and rolling units VNIIMETMASH.
  • a wire with a diameter of 3.2 mm was obtained.
  • the initial cross section of the preform was 1520 mm.
  • the degree of deformation during rolling was 45%, and during pressing 86%.
  • the resulting rods with a diameter of 12 mm were thermally processed at a temperature of 375 ° C for 150 hours from which subsequently a wire was obtained.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения деформированных полуфабрикатов в виде профилей различного сечения. Предложен способ получения деформированного полуфабриката из сплава на основе алюминия, включающий стадии: а) приготовления расплава, содержащего железо и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы: цирконий, кремний, магний, медь и скандий; б) получения литой заготовки непрерывной длины путем кристаллизации расплава со скоростью охлаждения, обеспечивающей формирование литой структуры, характеризующейся размером дендритной ячейки не более 60 мкм; в) получения деформированного полуфабриката конечного или промежуточного сечения путем горячей прокатки заготовки при начальной температуре заготовки не выше 520°С со степенью деформации до 60% и использовании дополнительно, по меньшей мере, одной следующей операции: прессование заготовки в интервале температур 300-500°С путем прохождения заготовки через матрицу; закалку в воду полученного деформированного полуфабриката с температурой не ниже 450°С. При этом деформированный полуфабрикат имеет структуру, представляющую собой алюминиевую матрицу с распределенными в ней, по меньшей мере, одним выбранным легирующим элементом и эвтектическими частицами, с поперечным размером не более 3 мкм. Способ обеспечивает совокупный высокий уровень физико-механических характеристик, в частности, высокий уровень относительного удлинения (не ниже 10%), временного сопротивления разрыву и высокого уровня проводимости, за один технологический этап производства.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ
Область техники
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения деформированных полуфабрикатов в виде профилей различного сечения, прутков, сортового проката, в том числе катанки и других полуфабрикатов из технического алюминия и сплавов на его основе. Деформированные полуфабрикаты могут быть использованы в электротехнике при производстве проводниковой продукции, для получения сварочной проволоки, строительстве и других применений.
Предшествующий уровень техники
Для производства изделий из деформируемых алюминиевых сплавов используются различные способы получения деформируемых полуфабрикатов, при прочих равных условиях определяющие конечный уровень механических свойств. При этом стремление достичь совокупно высокого уровня различных физико-механических характеристик не всегда удается, в частности, при достижении высокого уровня прочностных свойств обычно достигается низкий уровень пластичности и наоборот.
При производстве алюминиевой катанки наибольшее распространение получил способ непрерывной разливки литой заготовки, прокатки этой заготовки в катанку и последующей смотки в бухту. Способ широко используется для производства катанки электротехнического назначения, в частности из технического алюминия, Al-Zr сплавов, сплавов групп lxxx, 8xxx и бххх серий. Основными производителями оборудования этого типа являются ВНИИМЕТМАШ (http://vniimetmash.com) и Properzi (http://www.properzi.com). Основным преимуществом этого оборудования, прежде всего, является высокая производительность при производстве катанки. Среди недостатков данного способа следует выделить:
1) схема деформации прокаткой не позволяет производить сложнопрофильные изделия (в частности уголки и другие полуфабрикаты с несимметричным сечением);
2) при использовании только прокатки обычно не удается достичь высоких значений относительного удлинения, а для повышения относительного удлинения требуется применение дополнительной операции термической обработки.
Кроме того, за один цикл при горячей прокатке обычно невозможно осуществить большие однократные деформации, что требует последовательной установки очагов деформации, в частности использованию многовалковых станов, что требует отведения больших производственных площадей под оборудование.
Известен другой способ производства алюминиевых сплавов и метод их получения отраженный в патенте компании Alcoa US20130334091A1. Способ непрерывного литья полосы и термической обработки включает следующие основные операции: непрерывное литье полосы, прокатка до конечной или промежуточной полосы и далее закалка. Для достижения заданного уровня характеристик в предложенном способе предусматривается обязательная термическую обработку деформированных полуфабрикатов, в частности прокатанной ленты, что в некоторых случаях усложняет производственный процесс.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения проволоки, отраженный в патенте US 3934446. Способ предусматривает непрерывный процесс получения проволоки с использованием совмещенных этапов: прокатки заготовки и ее последующего прессования. Среди недостатков предложенного изобретения следует отметить отсутствие технологических параметров (температура заготовки, степени деформаций другие), обеспечивающие достижение необходимого уровня физико-механических характеристик.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей изобретения является создание нового способа получения деформируемых полуфабрикатов, обеспечивающего на деформированных алюминиевых сплавах, легированных железом и, по меньшей мере, одним элементов из группы: цирконием, кремнием, магнием, никелем, медью и скандием - совокупный высокий уровень физико-механических характеристик, в частности, высокий уровень относительного удлинения (не ниже 10%), временного сопротивления разрыву и высокого уровня проводимости.
Техническим результатом является решение поставленной задачи - достижение совокупного уровня физико-механических характеристик за один технологический этап производства, без использования многостадийных этапов производства, таких как, отдельной операции производства бухты, ее закалки или отжига.
Решение поставленной задачи и достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что предложен способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия, включающий:
а) приготовление расплава, содержащего железо и, по меньшей мере, один элемент из группы: цирконий, кремний, магний, никель, медь и скандий. б) получение литой заготовки непрерывной длины путем кристаллизации расплава, со скоростью охлаждения, обеспечивающей формирование литой структуры, характеризующейся размером дендритной ячейки не более 70 мкм.
в) получение деформированного полуфабриката конечного или промежуточного сечения путем горячей прокатки заготовки при начальной температуре заготовки не выше 520°С со степенью деформации вплоть до 60% (оптимально до 50%) и использования дополнительно, по меньшей мере, одной следующей операции:
- прессование заготовки в интервале температур 300-500°С путем прохождения заготовки через матрицу;
- закалку в воду полученного деформированного полуфабриката при температуре не ниже 450°С.
при этом структура деформированного полуфабриката представляет собой алюминиевую матрицу с распределенными в ней легирующими элементами и эвтектическими частицами с поперечный размером не более 3 мкм.
В частном исполнении прокатка может быть проведена при комнатной температуре (порядка 23-27°С).
Прокатку прессованного изделия также можно осуществлять путем прохождения через ряд прокатных клетей.
Целесообразно использовать следующий концентрационный диапазон легирующих элементов, масс.%:
Железо 0,08 - 0,25
Цирконий до 0,26
Кремний 0,05 - 1 1,5
Магний до 0,6
Стронций до 0,02 Подробное описание сущности изобретения
Обоснование заявляемых технологических параметров способа получения деформированных из данного сплава приведено ниже.
В зависимости от требований к конечному уровню характеристик расплав будет содержать железо и, по меньшей мере, один элемент из группы: Zr, Si, Mg, Ni, Sc, в частности:
а) для деформированного полуфабриката термостойкого применения (с рабочей температурой до 300°С) - железо и, по меньшей мере, один элемент из группы цирконий и скандий;
б) для деформированного полуфабриката с повышенным уровнем прочностных свойств (не ниже 300 МПа) - железо, кремний и магний;
в) для сварочной проволоки - железо, и по меньшей мере, один элемент из группы кремний, цирконий, марганец, кремний, стронций и скандий.
г) для тонкой проволоки - железо и, по меньшей мере, один элемент из группы никель, медь и кремний.
Как известно размер структурных составляющих литой заготовки напрямую зависит от скорости охлаждения в интервале кристаллизации, в частности размер дендритной ячейки, эвтектические составляющие и т.д. Поэтому уменьшение скорости кристаллизации, при которой формирование дендритной ячейки ниже 60 мкм может привести к формированию грубых фаз эвтектического происхождения, что ухудшит технологичность при последующей деформационной обработке, следствием чего будет уменьшение общего уровня механических характеристик на тонких деформированных полуфабрикатов (в частности, на тонкой проволоке и тонких профилях). Кроме того, снижение скорости охлаждения ниже
Если температура прокатки исходной заготовки будет превышать 550°С, то в деформируемом сплаве могут протекать динамические процессы рекристаллизации, что может отрицательно отразиться на общем уровне прочностных характеристик полученного полуфабриката для дальнейшего использования.
Для деформируемых сплавов, содержащих цирконий, температура исходной заготовки не должна превышать 450°С, в противном случае в структуре могут сформироваться грубые вторичные выделения фазы Al3Zr (Ll2) или вторичные выделения фазы Al3Zr (DO23).
Если температура прессования прокатанной заготовки будет превышать 520°С, то в деформируемом сплаве могут протекать динамические процессы рекристаллизации, что может отрицательно отразиться на общем уровне прочностных характеристик. Если температура прессования прокатанной заготовки будет ниже 400°С, то возможно снижение технологичности при прессовании.
Снижение температуры при закалке ниже 450°С приведет к преждевременному распаду алюминиевого твердого раствора, что негативно отразится на конечном уровне прочностных свойств.
Примеры конкретного осуществления предложенного способа приведены ниже.
Способ получения литой заготовки влияет на параметры структуры для сплавов системы Al-Zr, в меньшей степени для других систем. В частности, для сплавов системы Al-Zr весь цирконий должен войти в алюминиевый твердый раствор, что достигается путем:
1) повышением температуры выше ликвидуса для системы Al-Zr; и
2) скоростью охлаждения при кристаллизации.
Напрямую скорость охлаждения на промышленной установке измерить практически нельзя, но скорость охлаждения имеет прямую корреляцию с дендритной ячейкой, для этого данный параметр как раз и вводится как критерий. Пример 1
Из сплава типа системы Al-Zr, содержащего 0,26% Zr, 0,24% Fe и 0,06% Si (масс.%), в лабораторных условиях были получены литые заготовки (с площадью поперечного сечения 1520 мм2) при различных условиях кристаллизации. Условия кристаллизации варьировались нагревом изложницы. Температура литья для всех вариантов составляла 760°С.
С использованием металлографического анализа (сканирующая электронная микроскопия) выполнялась оценка структуры литых заготовок и деформированных прутков диаметром 9,5 мм, полученных прокаткой. Начальная температура литой заготовки перед прокаткой составляла 500°С. Результаты измерений представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние скорости охлаждения на структуру литой заготовки и конечный размер Fe-содержащих фаз эвтектического происхождения
Figure imgf000009_0001
(А1) - алюминиевый твердый раствор;
Al3Zr (D023) - первичные кристаллы фазы Al3Zr с решеткой типа D023;
- ввиду наличия первичных кристаллов заготовки не прокатывались
Из результатов, представленных в таблице 1, следует, что при литье заготовок со скоростью охлаждении 5°С/с и менее в структуре Al-Zr сплава формируются первичные кристаллы фазы Al3Zr (DO23), что является неустранимым структурным браком.
Как видно из таблицы 1, только при скорости охлаждения 7°С/с и более в интервале кристаллизации структура заготовки представляет собой алюминиевый твердый раствор (А1) на фоне которого распределены прожилки Fe-содержащих эвтектических фаз с размером 3,8 мкм и менее.
Для оценки технологично при деформации из заготовок
Figure imgf000010_0001
3-6 (таблица 1) была получена катанка диаметром 9,5 мм, из которой была получена тонкая проволока диаметром 0,5 мм. Результаты технологичности при волочении и определение механических свойств проволоки после отжига приведено в таблице 2.
Таблица 2 - Механические свойства проволоки диаметром 0,5 мм
Figure imgf000010_0002
Как видно из таблицы 2, только при скорости охлаждения 11°С/с и выше, при которой формируются эвтектические частицы Fe-содержащих, обеспечивается высокая технологичность при волочении тонкой проволоки диаметром 0,5 мм. Высокая технологичность обеспечивается достижением размера частиц Fe-содержащей фазы, максимальный размер которых не превышает 3,1 мкм. Пример 2
Из сплава, содержащего l l,5%Si, 0,02%Sr и 0,08%Fe (масс.%) с использованием последовательных операций прокатки и прессования были получены деформированные полуфабрикаты в виде прутков диаметром 12 мм.
Исходные сечение литых заготовок представляли 1080, 1600 и 2820 мм2. Прокатка литой заготовки и прессование прокатанной заготовки выполнялась при различных температурах. Параметры прокатки и прессования представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Параметры прокатки и прессования сплава А1-1 l,5%Si-0,02%Sr
Figure imgf000011_0001
*- небольшие трещины при прокате
Пример 3
Из сплава, содержащего Al-0,6%Mg-0,5%Si-0,25%Fe, были получены прутки с использованием различных схем деформации: прокатка, прессование и совмещенная схема прокатка и прессования. В таблице 4 приведен сравнительный анализ механических свойств на разрыв. Сечение исходной заготовки составляло 960 мм2. Температура прокатки и прессования составляла 450 °С. Конечный диаметр прутка после деформации составлял 10 мм. Испытания проводились после 48 часов вылеживания образцов. Расчетная длина при испытании на разрыв составляла 200 мм.
Таблица 4 - Механические свойства на разрыв
Figure imgf000012_0001
Из представленных результатов следует, что наилучшие значения относительного удлинения (δ) достигаются при использовании прессования или совмещенного процесса прессования и прокатки. Разница в значениях относительного удлинения в этом случае достигается в формировании тонкой структуры при прокатке и прессовании, в частности после прессования реализуется полигонизованная структура со средним размером субзерен не более 150 нм, в отличие от прокатки, где токая структура преимущественно представлена ячеистой структурой.
Пример 4
Из сплава, содержащего Al-0,45%Mg-0,4%Si-0,25%Fe (обозначение 1) и Al-0,6%Mg-0,6%Si-0,25%Fe (обозначение 2) в таблице 5, были получены прутки с использованием совмещенной схемы прокатки и прессования с использованием различных режимов. Температура прокатки и прессования приведены в таблице 5. Сечение исходной заготовки 960 мм . Степень деформации при прокатке - 50 %. Степень деформации при прессовании составляла - 80 %. Полученные прутки при выходе из пресса интенсивно охлаждали водой для получения пересыщенного твердого раствора легирующими элементами. Сечение исходной заготовки составляло 960 мм . Температура прокатки и прессования варьировался в интервале от 520-420 °С, что позволило получить различные температуры прессованной заготовки. Потери температуры при прокатке прессовании составляли от 20 до 40 °С. Конечный диаметр прутка после деформации составлял 10 мм. Испытания проводились после 48 часов вылеживания образцов. Расчетная длина при испытании на разрыв составляла 200 мм.
В таблице 5 приведен сравнительный анализ относительного удлинения и удельного электрического сопротивления. По значениям удельного электрического сопротивления судили о распаде алюминиевого твердого раствора (пересыщенному состоянию для рассматриваемых сплавов 1 и 2 соответствует значение 32,5 ±0,3 и 33,1±0,3 мкОм*мм соответственно).
Таблица 5 - Значения относительного удлинения и удельного электрического сопротивления в зависимости от температуры прутка после выхода из пресса
Figure imgf000013_0001
Из результатов, представленных в таблице 5 видно, что для достижения пересыщенного раствора после прессования и интенсивного охлаждения водой, температура исходной заготовки должна составлять около 520 °С, а после прессования температура заготовки не ниже 490 °С, что в случае использования закалки обеспечивает возможность достижения на прессованной заготовке пересыщенного алюминиевого раствора.
Пример 5
Из технического алюминия, содержащего 0,24%Fe и 0,06%Si (масс.%) с использованием совмещенного процесса прокатки и прессования была получена катанка диаметром 9,5 мм. Технологический процесс получения катанки предусматривал следующие операции:
непрерывное литье заготовки со скоростью охлаждения, обеспечивающей формирование дендритной ячейки со средним размером около 30 мкм. При этом структура литой заготовки представляла собой алюминиевый раствор на фоне которого распределены эвтектические прожилки Fe-co держащей фазы с максимальным размером не более 1,5 мкм.
- горячая прокатка при начальной температуре литой заготовки около 400 °С со степенью деформации 50 %;
- последующее прессование заготовки со степенью деформации 78 % до прутка 1 мм
- последующая прокатка прутка до катанки 9,5 мм.
В таблице 6 приведен сравнительный анализ механических свойств на разрыв катанки, полученной при совмещенном процессе и с использованием традиционной агрегатов схемы непрерывного получения катанки на литейно- прокатных агрегатах ВНИИМЕТМАШ.
Таблица 6 - Значения механических свойств процессов совмещенного процесса прокатка-прессование и агрегата ВНИИМЕТМАШ
Схема деформации σΒ, МПа δ, %
ВНИИМЕТМАШ 105 14,5
Прокатка-прессование 108 20,5 Повышенное значение относительного удлинение на заготовках полученных совмещенным способом обеспечивает на 25% более высокие значения относительного удлинения по сравнению с традиционным способом получения катанки.
Пример 6
Из прутков диаметром 12 мм, полученных с использованием совмещенного процесса прокатки и прессования, была получена проволока диаметром 3,2 мм. Исходное сечение заготовки составляло 1520 мм . Степень деформации при прокатке составляла 45%, а при прессовании 86%. Полученную прутки диаметром 12 мм термически обрабатывали при температуре 375°С в течение 150 часов из которой в последствии и получали проволоку.
Оценку потери свойств проводили после отжига проволоки при температуре 400°С в течение 1 часа и рассчитывали из соотношения:
Δσ = (оисх- оотж)/ аисх- 100 %, где
оисх - исходный уровень временного сопротивления проволоки
о" 0тж - уровень временного сопротивления проволоки после отжига при 400 °С в течение 1 часа.
Таблица 7 - Влияние параметров совмещенной прокатки и прессования сплава Al-0,25%Zr на потерю свойств проволоки после отжига при 400 °С в течение 1ч
Температура литой Температура прутка после Потеря свойств проволоки заготовки , °С выхода из пресса , °С после отжига 400 °С, 1ч, %
520 500 12
500 480 9
470 450 8
420 400 8
360 340 6
320 300 9
300 270 12 * - Точность поддержания температуры заготовки в технологическом процессе составляла 10°С.
Из результатов представленных в таблице 7 видно, что при высоких температурах литой заготовки потеря свойств составляет более 12%, что связано с неконтролируемым и неравномерным (веерным) процессом распада алюминиевого твердого раствора с частичным образованием фазы Al3Zr уже в процессе деформационной обработки. При понижении температуры неравномерный распад не наблюдался. При понижении температуры ниже 300°С, проволока характеризовалась более высокими значениями временного сопротивления разрыву, что приводило к большему падению прочностных свойств при отжиге.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения деформированного полуфабриката из сплава на основе алюминия, включающий стадии:
а) приготовления расплава, содержащего железо и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы: цирконий, кремний, магний, медь и скандий;
б) получения литой заготовки непрерывной длины путем кристаллизации расплава со скоростью охлаждения, обеспечивающей формирование литой структуры, характеризующейся размером дендритной ячейки не более 60 мкм;
в) получения деформированного полуфабриката конечного или промежуточного сечения путем горячей прокатки заготовки при начальной температуре заготовки не выше 520°С со степенью деформации до 60% и использовании дополнительно, по меньшей мере, одной следующей операции:
- прессование заготовки в интервале температур 300-500°С путем прохождения заготовки через матрицу;
- закалку в воду полученного деформированного полуфабриката с температурой не ниже 450°С;
при этом деформированный полуфабрикат имеет структуру, представляющую собой алюминиевую матрицу с распределенными в ней, по меньшей мере, одним выбранным легирующим элементом и эвтектическими частицами, с поперечным размером не более 3 мкм.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прокатку осуществляют при комнатной температуре.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прокатку прессованного изделия осуществляют путем прохождения через ряд прокатных клетей.
4. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что используют следующий концентрационный диапазон легирующих элементов, масс.%:
Железо 0,08 - 0,25
Цирконий до 0,26
Кремний 0,05 - 11,5
Магний до 0,6
Стронций до 0,02
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения деформированного полуфабриката термостойкого применения, с рабочей температурой до 300°С, в составе расплава используют железо и, по меньшей мере, один элемент из группы цирконий и скандий.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения деформированного полуфабриката с повышенным уровнем прочностных свойств, не ниже 300 МПа, в составе расплава используют железо, кремний и магний.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения деформированного полуфабриката для изготовления сварочной проволоки в составе расплава используют железо, и по меньшей мере, один элемент из группы кремний, цирконий, марганец, кремний, стронций и скандий.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения деформированного полуфабриката для изготовления тонкой проволоки в составе расплава используют железо и, по меньшей мере, один элемент из группы никель, медь и кремний.
PCT/RU2016/000655 2016-09-30 2016-09-30 Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия WO2018063024A1 (ru)

Priority Applications (14)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA3032801A CA3032801C (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method for producing deformed semi-finished products from aluminium-based alloys
JP2019517210A JP2019534380A (ja) 2016-09-30 2016-09-30 アルミニウム基合金から変形半製品の製造方法
US16/338,428 US20190249284A1 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method for making deformed semi-finished products from aluminum alloys
BR112019006573A BR112019006573B8 (pt) 2016-09-30 2016-09-30 Processo de obtenção de produtos semiacabados e deformados a partir de ligas à base de alumínio
CN201680089554.0A CN109790612B (zh) 2016-09-30 2016-09-30 由铝基合金生产变形的半成品的方法
PCT/RU2016/000655 WO2018063024A1 (ru) 2016-09-30 2016-09-30 Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия
RU2017113260A RU2669957C1 (ru) 2016-09-30 2016-09-30 Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия
MX2019003681A MX2019003681A (es) 2016-09-30 2016-09-30 Metodo para obtener productos semifabricados deformados hechos de aleaciones basados en aluminio.
KR1020197011848A KR102393119B1 (ko) 2016-09-30 2016-09-30 알루미늄 기반 합금으로 변형된 반제품 생산 방법
EA201900046A EA037441B1 (ru) 2016-09-30 2016-09-30 Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия
EP16917843.1A EP3521479A4 (en) 2016-09-30 2016-09-30 METHOD FOR PRODUCING MOLDED SEMI-PRODUCT FROM ALUMINUM ALLOYS
AU2016424982A AU2016424982A1 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method for making deformed semi-finished products from aluminium alloys
ZA2019/02685A ZA201902685B (en) 2016-09-30 2019-04-29 Method for making deformed semi-finished products from aluminium alloys
JP2021087519A JP7350805B2 (ja) 2016-09-30 2021-05-25 アルミニウム基合金から変形半製品の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2016/000655 WO2018063024A1 (ru) 2016-09-30 2016-09-30 Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018063024A1 true WO2018063024A1 (ru) 2018-04-05

Family

ID=61760644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000655 WO2018063024A1 (ru) 2016-09-30 2016-09-30 Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе алюминия

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20190249284A1 (ru)
EP (1) EP3521479A4 (ru)
JP (2) JP2019534380A (ru)
KR (1) KR102393119B1 (ru)
CN (1) CN109790612B (ru)
AU (1) AU2016424982A1 (ru)
BR (1) BR112019006573B8 (ru)
CA (1) CA3032801C (ru)
EA (1) EA037441B1 (ru)
MX (1) MX2019003681A (ru)
RU (1) RU2669957C1 (ru)
WO (1) WO2018063024A1 (ru)
ZA (1) ZA201902685B (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110983126B (zh) * 2020-01-10 2021-06-04 广西百矿润泰铝业有限公司 一种汽车用5754合金铝板的制备方法
US11851758B2 (en) 2021-04-20 2023-12-26 Applied Materials, Inc. Fabrication of a high temperature showerhead
CN114592147B (zh) * 2022-03-10 2023-01-31 广东凤铝铝业有限公司 一种铝合金型材及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3934446A (en) 1974-04-16 1976-01-27 Betzalel Avitzur Methods of and apparatus for production of wire
EA000586B1 (ru) * 1995-03-09 1999-12-29 Голден Алюминиум Компани Способ изготовления улучшенного листового изделия из алюминиевого сплава
US20060042727A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-02 Zhong Li Aluminum automotive structural members
EP1252351B1 (en) * 2000-01-21 2008-11-05 Novelis Inc. High thermal conductivity aluminum fin alloys
US20090223608A1 (en) * 2003-01-16 2009-09-10 Alcan Technology & Management Ltd. Aluminum alloy with increased resistance and low quench sensitivity
US20130334091A1 (en) 2012-06-15 2013-12-19 Alcoa Inc. Aluminum alloys and methods for producing the same
EP2698216A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-19 Alcoa Inc. Method for manufacturing an aluminium alloy intended to be used in automotive manufacturing

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3613767A (en) * 1969-05-13 1971-10-19 Southwire Co Continuous casting and rolling of 6201 aluminum alloy
US3958987A (en) * 1975-03-17 1976-05-25 Southwire Company Aluminum iron cobalt silicon alloy and method of preparation thereof
GB1442094A (en) * 1974-03-12 1976-07-07 Council Scient Ind Res Manufacture of an aluminium alloy conductor for electrical appliacations
GB1571512A (en) * 1975-11-18 1980-07-16 Southwire Co Method and apparatus for manufacturing an aluminum alloy electrical conductor
US4234359A (en) * 1978-01-19 1980-11-18 Southwire Company Method for manufacturing an aluminum alloy electrical conductor
BR8401499A (pt) * 1983-03-31 1984-11-13 Alcan Int Ltd Liga a base de aluminio e processo para produzir uma chapa ou tira
US4533784A (en) * 1983-07-29 1985-08-06 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Sheet material for and a cable having an extensible electrical shield
US5123973A (en) * 1991-02-26 1992-06-23 Aluminum Company Of America Aluminum alloy extrusion and method of producing
US5522950A (en) * 1993-03-22 1996-06-04 Aluminum Company Of America Substantially lead-free 6XXX aluminum alloy
RU2111826C1 (ru) * 1996-07-24 1998-05-27 Виктор Макарьевич Живодеров Способ литья алюминиевых сплавов, алюминиевый сплав и способ производства из него промежуточных изделий
WO1999032239A1 (en) * 1997-12-19 1999-07-01 Technalum Research, Inc. Process and apparatus for the production of cold rolled profiles from continuously cast rod
CN1489637A (zh) * 2000-12-21 2004-04-14 �Ƹ��� 铝合金产品及人工时效方法
JP4065763B2 (ja) * 2002-11-12 2008-03-26 住友電気工業株式会社 切削性に優れたアルミニウム合金圧延材およびその製造方法
JP4787885B2 (ja) * 2008-08-11 2011-10-05 住友電気工業株式会社 ワイヤーハーネス用電線、及び自動車用ワイヤーハーネス
JP2010163677A (ja) * 2009-01-19 2010-07-29 Furukawa Electric Co Ltd:The アルミニウム合金線材
JP5228118B2 (ja) * 2010-07-20 2013-07-03 古河電気工業株式会社 アルミニウム合金導体の製造方法
US9587298B2 (en) * 2013-02-19 2017-03-07 Arconic Inc. Heat treatable aluminum alloys having magnesium and zinc and methods for producing the same
CN106460104B (zh) * 2014-03-06 2019-04-23 古河电气工业株式会社 铝合金线材、铝合金绞线、包覆电线、线束以及铝合金线材的制造方法和铝合金线材的测定方法
CN104694797A (zh) * 2015-03-17 2015-06-10 中南大学 一种Al-Mg-Zn合金

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3934446A (en) 1974-04-16 1976-01-27 Betzalel Avitzur Methods of and apparatus for production of wire
EA000586B1 (ru) * 1995-03-09 1999-12-29 Голден Алюминиум Компани Способ изготовления улучшенного листового изделия из алюминиевого сплава
EP1252351B1 (en) * 2000-01-21 2008-11-05 Novelis Inc. High thermal conductivity aluminum fin alloys
US20090223608A1 (en) * 2003-01-16 2009-09-10 Alcan Technology & Management Ltd. Aluminum alloy with increased resistance and low quench sensitivity
US20060042727A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-02 Zhong Li Aluminum automotive structural members
US20130334091A1 (en) 2012-06-15 2013-12-19 Alcoa Inc. Aluminum alloys and methods for producing the same
EP2698216A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-19 Alcoa Inc. Method for manufacturing an aluminium alloy intended to be used in automotive manufacturing

Also Published As

Publication number Publication date
EA201900046A1 (ru) 2019-06-28
EP3521479A4 (en) 2020-03-25
CN109790612A (zh) 2019-05-21
KR102393119B1 (ko) 2022-05-02
ZA201902685B (en) 2020-01-29
MX2019003681A (es) 2022-05-11
AU2016424982A1 (en) 2019-04-11
JP2021130878A (ja) 2021-09-09
JP7350805B2 (ja) 2023-09-26
EA037441B1 (ru) 2021-03-29
JP2019534380A (ja) 2019-11-28
KR20190062467A (ko) 2019-06-05
EP3521479A1 (en) 2019-08-07
CA3032801A1 (en) 2018-04-05
CN109790612B (zh) 2021-10-22
BR112019006573A2 (pt) 2019-07-02
CA3032801C (en) 2021-03-23
RU2669957C1 (ru) 2018-10-17
BR112019006573B1 (pt) 2021-08-31
US20190249284A1 (en) 2019-08-15
BR112019006573B8 (pt) 2022-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7350805B2 (ja) アルミニウム基合金から変形半製品の製造方法
JP5530216B2 (ja) 機械的特性に優れたマグネシウム合金鍛造材およびその製造方法
JP6860235B2 (ja) マグネシウム基合金展伸材及びその製造方法
CN106399783A (zh) 用于锻造应用的镁基合金
RU2446222C1 (ru) Термостойкий сплав на основе алюминия и способ получения из него деформированных полуфабрикатов
JP6126235B2 (ja) 耐熱性アルミニウムベース合金を変形させてなる半製品およびその製造方法
JP2016505713A5 (ru)
JP5215710B2 (ja) 高温でのクリープ特性に優れたマグネシウム合金およびその製造方法
CN101815801A (zh) 变形镁合金
JP2008231488A (ja) 塑性加工用マグネシウム合金及びマグネシウム合金塑性加工部材
KR20180046764A (ko) 핫스탬핑 알루미늄 케이스의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 핫스탬핑 알루미늄 케이스
JP2018080355A (ja) アルミニウム合金押出材
RU2667271C1 (ru) Термостойкий проводниковый ультрамелкозернистый алюминиевый сплав и способ его получения
EP3486340A1 (en) Aluminum alloy plastic working material and production method therefor
RU2657678C1 (ru) Способ получения катанки из термостойкого сплава на основе алюминия
CA2942043C (en) Aluminum alloy composition and method
JP2004124154A (ja) マグネシウム基合金の圧延線材及びその製造方法
RU2497971C1 (ru) МОДИФИЦИРУЮЩИЙ ЛИГАТУРНЫЙ ПРУТОК Ai-Sc-Zr
RU2579861C1 (ru) Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия
RU2480300C1 (ru) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ИЗ СВЕРХПРОЧНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Al-Zn-Mg-Cu
JP2021195591A (ja) 鉄基合金、その製造方法および鉄基部材
WO2023161274A1 (en) Alloy containing aluminium for extrusion or other wrought manufacturing process

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017113260

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16917843

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3032801

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019517210

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112019006573

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016424982

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20160930

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197011848

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016917843

Country of ref document: EP

Effective date: 20190430

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112019006573

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20190401