RU2158780C1 - Aluminum-base material and method of manufacture of products from aluminum-base material - Google Patents

Aluminum-base material and method of manufacture of products from aluminum-base material Download PDF

Info

Publication number
RU2158780C1
RU2158780C1 RU99110085A RU99110085A RU2158780C1 RU 2158780 C1 RU2158780 C1 RU 2158780C1 RU 99110085 A RU99110085 A RU 99110085A RU 99110085 A RU99110085 A RU 99110085A RU 2158780 C1 RU2158780 C1 RU 2158780C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminides
aluminum
particles
matrix
products
Prior art date
Application number
RU99110085A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Аксенов
Н.А. Белов
В.С. Золоторевский
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Метал-Парк"
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 Закрытое акционерное общество "Метал-Парк" filed Critical Закрытое акционерное общество "Метал-Парк"
Priority to RU99110085A priority Critical patent/RU2158780C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2158780C1 publication Critical patent/RU2158780C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: aluminum-base materials and methods of manufacture of products of these materials. SUBSTANCE: aluminum- base material has matrix formed by solid solution of zinc, magnesium and copper in aluminum with uniformly distributed dispersed particles of phases formed by aluminum, zinc, magnesium and copper. Uniformly distributed in matrix are particles of nickel aluminides of crystalline origin, and uniformly distributed in matrix are particles, of, at least, one of aluminides selected from group including chrome and zirconium aluminides with their total content from 0.1 to 0.5 vol.% of material. Matrix has HV microhardness of at least, 170. Particles of nickel aluminides have maximum size not in excess of 3 mcm with maximum- to-minimum sizes ratio of not in excess of 2. Sizes of particles of chrome and zirconium aluminides do not exceed 0.05 mcm. Produced material features ultimate strength of, least, 530 MPa and elongation of, at least, 2%, with technological properties allowing manufacture of products by shaped casting into metal molds. Method of manufacture of products from aluminum-base material by products casting and subsequent heat treatment provides for obtaining thin-walled products featuring high strength properties. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия, к способам изготовления изделий из таких материалов и может быть использовано в рекреационных изделиях, в различных транспортных средствах и их конструкциях, а также в качестве присадочного материала для сварки изделий из материалов на основе алюминия. The invention relates to the field of metallurgy of aluminum-based materials, to methods for manufacturing products from such materials and can be used in recreational products, in various vehicles and their structures, and also as a filler material for welding products from aluminum-based materials.

Известны материалы на основе алюминия, содержащие матрицу, образованную твердым раствором ряда элементов, в том числе меди в алюминии, и, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы алюминидов кристаллизационного происхождения, в том числе частицы алюминидов никеля (US-A N 5300157, кл. МКИ(5) C 22 C 21/00, кл. НКИ 148/437, 1994 г.). Known materials based on aluminum, containing a matrix formed by a solid solution of a number of elements, including copper in aluminum, and particles of crystallization origin aluminides substantially uniformly distributed in said matrix, including particles of nickel aluminides (US-A N 5300157, class MKI (5) C 22 C 21/00, class NKI 148/437, 1994).

Такие материалы обладают высокой твердостью и высоким сопротивлением износу, но сложны в производстве, так как для их изготовления требуется лазерная технология напыления порошковых материалов в среде инертного газа. Such materials have high hardness and high wear resistance, but are difficult to manufacture, because their production requires laser technology for the deposition of powder materials in an inert gas environment.

Известны также материалы на основе алюминия, содержащие матрицу, образованную твердым раствором цинка, магния и меди в алюминии, причем содержание цинка выше содержания магния и содержание магния выше содержания меди и, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы алюминидов кристаллизационного происхождения, в том числе частицы алюминидов никеля (SU-AI N 1061495, кл. МКИ(5) C 22 C 21/10, 1992 г.). Also known are aluminum-based materials containing a matrix formed by a solid solution of zinc, magnesium and copper in aluminum, wherein the zinc content is higher than the magnesium content and the magnesium content is higher than the copper content and particles of crystallization origin are substantially uniformly distributed in said matrix, including the number of nickel aluminide particles (SU-AI N 1061495, class MKI (5) C 22 C 21/10, 1992).

Такие материалы обладают хорошими прочностными свойствами при удовлетворительной пластичности, но также сложны в производстве, так как для их изготовления требуется технология литья методом гранулирования, при которой кристаллизация материала происходит со скоростью не менее 1000 К/с. Such materials have good strength properties with satisfactory ductility, but are also difficult to manufacture, since their production requires granulation casting technology, in which the material crystallizes at a rate of at least 1000 K / s.

Наиболее близким к заявляемому материалу является материал на основе алюминия, содержащий матрицу, образованную твердым раствором цинка, магния и меди в алюминии с, по существу, равномерно распредеденными в указанном растворе дисперсными частицами фаз, образованными алюминием, цинком, магнием и медью, причем содержание цинка выше содержания магния и содержание магния выше содержания меди и, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы алюминидов никеля кристаллизационного происхождения, составляющие от 3,5 до 11 об.% материала (Белов Н.А., Золоторевский B.C., Тагиев Э. Э. "Влияние алюминида никеля и силицида магния на структуру, механические и литейные свойства сплава Al-Zn-Mg-Cu", Изв. РАН "Металлы", N 1, 1992, стр. 146-151). Closest to the claimed material is an aluminum-based material containing a matrix formed by a solid solution of zinc, magnesium and copper in aluminum with dispersed phase particles substantially uniformly distributed in said solution formed by aluminum, zinc, magnesium and copper, the zinc content being above the magnesium content and the magnesium content above the copper content and particles of crystallization origin of nickel aluminides substantially uniformly distributed in said matrix, comprising from 3.5 to 11 vol. % of the material (Belov N.A., Zolotorevsky BC, Tagiev E. E. "The effect of nickel aluminide and magnesium silicide on the structure, mechanical and casting properties of Al-Zn-Mg-Cu alloy", Izv. RAS "Metals", N 1 1992, pp. 146-151).

Этот материал обладает хорошим сочетанием прочности, пластичности и удовлетворительных технологических свойств, обеспечивающих возможность изготовления изделий из него путем фасонного литья под низким давлением. Однако в некоторых случаях прочность и литейные свойства такого материала оказались недостаточными. This material has a good combination of strength, ductility and satisfactory technological properties, which make it possible to manufacture products from it by shaped casting under low pressure. However, in some cases, the strength and casting properties of such a material were insufficient.

Известен также способ изготовления изделий из материала на основе алюминия путем отливки изделий из расплавленной смеси алюминия, цинка, магния, меди и никеля, в процессе которой происходит кристаллизация материала, и последующей термической обработки изделий, включающей нагрев, выдержку, закалку и последующее старение (Белов Н.А., Золоторевский B.C., Тагиев Э.Э. "Влияние алюминида никеля и силицида магния на структуру, механические и литейные свойства сплава Al-Zn-Mg-Cu", Изв. РАН "Металлы", N 1, 1992, стр. 146-151). Указанный способ не позволяет получать изделия с требуемым уровнем и стабильностью механических свойств. There is also a known method of manufacturing products from aluminum-based material by casting products from a molten mixture of aluminum, zinc, magnesium, copper and nickel, during which crystallization of the material occurs, and subsequent heat treatment of the products, including heating, aging, hardening and subsequent aging (Belov NA, Zolotorevsky BC, Tagiev EE "The influence of nickel aluminide and magnesium silicide on the structure, mechanical and casting properties of Al-Zn-Mg-Cu alloy", Izv. RAS "Metals", N 1, 1992, pp. . 146-151). The specified method does not allow to obtain products with the required level and stability of mechanical properties.

В основу данного изобретения была поставлена задача создать материал на основе алюминия, обладающий высокими прочностными и пластическими свойствами, а именно - временным сопротивлением не менее 530 МПа и относительным удлинением не менее 2% при хороших технологических свойствах, обеспечивающих возможность изготовления изделий, в том числе тонкостенных изделий, путем фасонного литья в металлические формы, например, под низким давлением или путем жидкой штамповки, и создать способ изготовления изделий на основе алюминия, в том числе тонкостенных изделий, имеющих указанные прочностные и пластические свойства. The basis of this invention was the task of creating an aluminum-based material with high strength and plastic properties, namely, a temporary resistance of at least 530 MPa and a relative elongation of at least 2% with good technological properties that enable the manufacture of products, including thin-walled products by shaped casting in metal molds, for example, under low pressure or by liquid stamping, and to create a method for manufacturing aluminum-based products, including thin wall products having the specified strength and plastic properties.

Указанная задача решена тем, что в материале на основе алюминия, содержащем матрицу, образованную твердым раствором цинка, магния и меди в алюминии с, по существу, равномерно распределенными в указанном растворе дисперсными частицами фаз, образованных алюминием, цинком, магнием и медью, причем содержание цинка выше содержания магния и содержание магния выше содержания меди и, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы алюминидов никеля кристаллизационного происхождения, составляющие от 3,5 до 11 об.% материала, согласно изобретению материал дополнительно содержит, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы, по меньшей мере одного из алюминидов, выбранных из группы, в состав которой входят алюминиды хрома и алюминиды циркония, при суммарном содержании от 0,1 до 0,5 об. % материала, указанная матрица имеет микротвердость не менее HV 170, а указанные частицы алюминидов никеля имеют максимальный размер не более 3 мкм при соотношении максимального размера частиц алюминидов никеля к их минимальному размеру не более 2. This problem is solved in that in an aluminum-based material containing a matrix formed by a solid solution of zinc, magnesium and copper in aluminum with dispersed particles of phases formed by aluminum, zinc, magnesium and copper substantially uniformly distributed in said solution, the content zinc is higher than the magnesium content and the magnesium content is higher than the copper content and particles of crystallization origin of nickel aluminides substantially uniformly distributed in said matrix, comprising from 3.5 to 11 vol.% of the material, according to clearly the invention further comprises a material substantially uniformly distributed in said matrix particles of at least one aluminide chosen from the group consisting of aluminides of chromium and zirconium aluminides, at a total content of 0.1 to 0.5. % of the material, said matrix has a microhardness of at least HV 170, and said nickel aluminide particles have a maximum size of not more than 3 μm with a ratio of the maximum particle size of nickel aluminides to their minimum size of not more than 2.

Целесообразно, чтобы указанные частицы алюминидов хрома и алюминидов циркония имели максимальный размер не более 0,05 мкм. It is advisable that these particles of chromium aluminides and zirconium aluminides have a maximum size of not more than 0.05 microns.

Такое выполнение обеспечивает получение временного сопротивления материала не менее 530 МПа и относительного удлинения материала не менее 2% благодаря тому, что частицы алюминидов хрома и/или алюминидов циркония в сочетании с другими упрочняющими фазами дополнительно упрочняют матрицу, доводя ее микротвердость до величины не менее HV 170, при этом указанная величина микротвердости матрицы выбрана из условия получения заданной прочности материала, и указанное содержание частиц выбрано из следующих соображений: при их содержании ниже минимальной величины не достигается заданная микротвердость матрицы, а при их содержании выше максимальной величины происходит уменьшение относительного удлинения ниже заданного, а ограничение размеров частиц алюминидов никеля установлено из условия предотвращения растрескивания, уменьшения прочности и пластичности материала. This embodiment provides a temporary material resistance of at least 530 MPa and a relative elongation of the material of at least 2% due to the fact that particles of chromium aluminides and / or zirconium aluminides in combination with other hardening phases additionally strengthen the matrix, bringing its microhardness to a value of at least HV 170 while the specified value of the microhardness of the matrix is selected from the conditions for obtaining the specified strength of the material, and the indicated content of particles is selected from the following considerations: when their content is below the minimum The specified microhardness of the matrix is not achieved at the full value, and when their content is above the maximum value, the relative elongation decreases below the specified value, and the particle size limit of nickel aluminides is established from the condition of preventing cracking, reducing the strength and ductility of the material.

Указанная задача решена также тем, что для изготовления изделий из материала на основе алюминия, имеющего временное сопротивление не менее 530 МПа и относительное удлинение не менее 2%, путем отливки изделий из расплавленной смеси алюминия, цинка, магния, меди и никеля, в процессе которой происходит кристаллизация материала, и последующей термической обработки изделий, включающей нагрев, выдержку, закалку и последующее старение, согласно изобретению в указанную смесь вводят, по меньшей мере, один из элементов, выбранных из группы, в состав которой входят хром и цирконий, кристаллизацию материала осуществляют со скоростью охлаждения от 2 до 90 К/с, нагрев изделий перед закалкой проводят в два этапа, на первом из которых устанавливают температуру, которая на величину от 5 до 10К ниже температуры неравновесного солидуса материала, а на втором этапе устанавливают температуру, которая выше температуры неравновесного солидуса и ниже температуры равновесного солидуса материала, и изделия выдерживают при последней указанной температуре в течение времени, обеспечивающего после старения получение материала, содержащего матрицу, имеющую микротвердость не менее HV 170 и образованную твердым раствором цинка, магния и меди в алюминии и, по существу, равномерно распределенными в указанном твердом растворе дисперсными частицами фаз, образованными алюминием, цинком, магнием и медью, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы алюминидов никеля, составляющие от 3,5 до 11 об.% материала и имеющие максимальный размер не более 3 мкм при соотношении максимального размера указанных частиц алюминидов никеля к их минимальному размеру не более 2, и, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы, по меньшей мере одного из алюминидов, выбранных из группы, в состав которой входят алюминиды хрома и алюминиды циркония, при суммарном содержании от 0,1 до 0, 5 об.% материала. This problem was also solved by the fact that for the manufacture of products from an aluminum-based material having a temporary resistance of at least 530 MPa and an elongation of at least 2%, by casting products from a molten mixture of aluminum, zinc, magnesium, copper and nickel, during which there is crystallization of the material, and subsequent heat treatment of the products, including heating, aging, hardening and subsequent aging, according to the invention, at least one of the elements selected from the group is introduced into said mixture into it includes chromium and zirconium, the crystallization of the material is carried out at a cooling rate of 2 to 90 K / s, the products are heated before quenching in two stages, the first of which sets the temperature, which is 5 to 10 K below the temperature of the nonequilibrium solidus of the material, and at the second stage, a temperature is set that is higher than the temperature of the nonequilibrium solidus and lower than the temperature of the equilibrium solidus of the material, and the products are kept at the last specified temperature for a period of time after obtaining a material containing a matrix having a microhardness of at least HV 170 and formed by a solid solution of zinc, magnesium and copper in aluminum and substantially dispersed phase particles formed essentially by aluminum, zinc, magnesium and copper, essentially uniformly distributed in said solid solution, essentially particles of nickel aluminides uniformly distributed in the indicated matrix, comprising from 3.5 to 11 vol.% material and having a maximum size of not more than 3 μm with a ratio of the maximum size of these particles of nickel aluminides the minimum size of not more than 2, and particles of at least one of the aluminides selected from the group consisting of chromium aluminides and zirconium aluminides, with a total content of 0.1 to 0.5, substantially uniformly distributed in the indicated matrix vol.% material.

Введение хрома и/или циркония в расплавленную смесь алюминия, цинка, магния, меди и никеля обеспечивает получение в материале изделия частиц алюминидов хрома и/или алюминидов циркония, увеличивающих прочность материала. Указанная скорость кристаллизации материала позволяет изготавливать изделия путем фасонного литья, например, под низким давлением или путем жидкой штамповки. Указанные температурные режимы нагрева и выдержки перед закалкой позволяют получить структуру материала, имеющего заданную прочность и пластичность. The introduction of chromium and / or zirconium into the molten mixture of aluminum, zinc, magnesium, copper, and nickel provides particles of chromium and / or zirconium aluminides in the material of the product, which increase the strength of the material. The indicated crystallization rate of the material makes it possible to manufacture products by shaped casting, for example, under low pressure or by liquid stamping. The indicated temperature conditions of heating and holding before quenching make it possible to obtain the structure of a material having a given strength and ductility.

На фиг. 1 показана микрофотография описанного материала после термической обработки (увеличение в 3000 раз);
на фиг. 2 - микрофотография описанного материала после термической обработки (увеличение в 40000 раз).
In FIG. 1 shows a micrograph of the described material after heat treatment (an increase of 3,000 times);
in FIG. 2 is a micrograph of the described material after heat treatment (an increase of 40,000 times).

Лучший вариант осуществления изобретения
Материал содержит матрицу 1 (фиг. 1), образованную твердым раствором цинка (Zn), магния (Mg) и меди (Cu) в алюминии (Al) с, по существу, равномерно распределенными частицами 2 фаз (фиг. 2 - темные точки), образованными алюминием, цинком, магнием и медью. Матрица 1 имеет следующий состав, мас.%: Zn - от 5 до 8% (предпочтительно 6%), Mg - от 1,5 до 3% (предпочтительно 2%), Cu - от 0,5 до 2% (предпочтительно 1%), Al - остальное.
The best embodiment of the invention
The material contains a matrix 1 (Fig. 1) formed by a solid solution of zinc (Zn), magnesium (Mg) and copper (Cu) in aluminum (Al) with essentially uniformly distributed particles of 2 phases (Fig. 2 are dark dots) formed by aluminum, zinc, magnesium and copper. Matrix 1 has the following composition, wt.%: Zn - from 5 to 8% (preferably 6%), Mg - from 1.5 to 3% (preferably 2%), Cu - from 0.5 to 2% (preferably 1 %), Al - the rest.

Во всех случаях содержание цинка выше содержания магния и содержание магния выше содержания меди. В матрице 1, по существу, равномерно распределены частицы 3 (фиг. 1 и 2) алюминидов никеля кристаллизационного происхождения, составляющие от 3,5 до 11 (предпочтительно 7) об.% материала. Максимальный размер (не обозначен) частиц 3 не более 3 мкм при соотношении максимального размера частиц 3 к их минимальному размеру (не обозначен) не более 2. Матрица дополнительно содержит, по существу, равномерно распределенные в ней частицы 4 (фиг. 2 - черные точки) алюминидов, выбранных из группы, в состав которой входят алюминиды хрома (AlxCry) и алюминиды циркония (AkmZrn), имеющие максимальный размер не более 0,05 мкм.In all cases, the zinc content is higher than the magnesium content and the magnesium content is higher than the copper content. In the matrix 1, particles 3 (FIGS. 1 and 2) of nickel aluminides of crystallization origin are substantially evenly distributed, comprising from 3.5 to 11 (preferably 7) vol.% Of the material. The maximum size (not indicated) of particles 3 is not more than 3 μm, with the ratio of the maximum particle size 3 to their minimum size (not indicated) not more than 2. The matrix additionally contains particles 4 that are substantially evenly distributed in it (Fig. 2 — black dots ) aluminides selected from the group consisting of chromium aluminides (Al x Cr y ) and zirconium aluminides (Ak m Zr n ) having a maximum size of not more than 0.05 μm.

В таблице 1 приведены примеры выполнения изобретения с указанием содержания алюминидов хрома (AlxCry) и алюминидов циркония (AlmZrn) (об.%), микротвердости матрицы, определенной по методу Виккерса (HV), временного сопротивления материала σB (МПа) и относительного удлинения (δ%) (свойства материала указаны после термической обработки).Table 1 shows examples of carrying out the invention indicating the content of chromium aluminides (Al x Cr y ) and zirconium aluminides (Al m Zr n ) (vol.%), The microhardness of the matrix, determined by the Vickers method (HV), the temporary resistance of the material σ B ( MPa) and elongation (δ%) (material properties indicated after heat treatment).

Во всех примерах таблицы суммарное содержание частиц AlxCry и AlmZrn составляет от 0,1 до 0,5 об. %, микротвердость матрицы не менее HV 170, временное сопротивление материала не менее 530 МПа и относительное удлинение не менее 2%.In all examples of the table, the total content of Al x Cr y and Al m Zr n particles is from 0.1 to 0.5 vol. %, the microhardness of the matrix is not less than HV 170, the temporary resistance of the material is not less than 530 MPa and the elongation is not less than 2%.

Изделия из описанного материала изготавливают следующим образом. Products from the described material are made as follows.

В расплавленную смесь алюминия, цинка, магния, меди и никеля вводят по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, в состав которой входят хром и цирконий. Из расплавленной смеси получают изделие путем фасонного литья, например, жидкой штамповкой, при которой осуществляют кристаллизацию материала со скоростью от 2 до 90 К/с. Затем производят термическую обработку изделия, включающую нагрев, выдержку, закалку и последующее старение. Закалку осуществляют с нагревом изделия в два этапа, на первом из которых устанавливают первую температуру, которая на величину от 5 до 10К ниже температуры неравновесного солидуса материала, а на втором этапе устанавливают вторую температуру, которая выше температуры неравновесного солидуса материала и ниже температуры равновесного солидуса материала, и изделия выдерживают при первой указанной температуре и второй указанной температуре в течение времени, обеспечивающего после старения получение описанного выше материала, содержащего матрицу, имеющую микротвердость не менее HV 170 и образованную твердым раствором цинка, магния и меди в алюминии и, по существу, равномерно распределенными в указанном твердом растворе дисперсными частицами фаз, образованными алюминием, цинком, магнием и медью, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы алюминидов никеля, составляющие (в зависимости от содержания никеля в расплавленной смеси) от 3,5 до 11 об. % материала и имеющие максимальный размер не более 3 мкм при соотношении максимального размера указанных частиц алюминидов никеля к их минимальному размеру не более 2 и, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы, по меньшей мере одного из алюминидов, выбранных из группы, в состав которой входят алюминиды хрома и алюминиды циркония, при суммарном содержании (в зависимости от количества хрома и/или циркония, введенного в расплавленную смесь) от 0,1 до 0,5 об.% материала. At least one of the elements selected from the group consisting of chromium and zirconium is introduced into the molten mixture of aluminum, zinc, magnesium, copper and nickel. The product is obtained from the molten mixture by shaped casting, for example, by liquid stamping, at which crystallization of the material is carried out at a rate of from 2 to 90 K / s. Then produce heat treatment of the product, including heating, aging, hardening and subsequent aging. Hardening is carried out with heating the product in two stages, the first of which sets the first temperature, which is 5 to 10 K lower than the temperature of the nonequilibrium solidus of the material, and the second stage sets the second temperature, which is higher than the temperature of the nonequilibrium solidus of the material and lower than the temperature of the equilibrium solidus of the material , and the products are kept at the first specified temperature and the second specified temperature for a time providing after aging to obtain the above-described material containing a matrix having a microhardness of at least HV 170 and formed by a solid solution of zinc, magnesium and copper in aluminum and dispersed phase particles substantially uniformly distributed in said solid solution formed by aluminum, zinc, magnesium and copper, substantially uniformly distributed in said the matrix of particles of nickel aluminides, components (depending on the nickel content in the molten mixture) from 3.5 to 11 vol. % of the material and having a maximum size of not more than 3 μm with a ratio of the maximum size of these particles of nickel aluminides to their minimum size of not more than 2 and particles of at least one of the aluminides selected from the group essentially uniformly distributed in the specified matrix which includes chromium aluminides and zirconium aluminides, with a total content (depending on the amount of chromium and / or zirconium introduced into the molten mixture) from 0.1 to 0.5 vol.% of the material.

Для описанных примеров выполнения изобретения был определен показатель горячеломкосги, характеризующий склонность к образованию трещин при литье. Показатель горячеломкости был определен по так называемой кольцевой пробе (И. И. Новиков. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. Изд. "Наука", 1966, 298 с.). Этот показатель соответствует минимальному диаметру стержня, при котором в кольце- образной кокильной отливке происходит образование трещин. Чем больше величина показателя горячеломкости, тем выше сопротивляемость материала образованию трещин, и, следовательно, лучше литейные свойства материала. For the described examples of carrying out the invention, an indicator of hot-bosom was determined, characterizing the tendency to crack during casting. The heat resistance index was determined by the so-called annular test (I. I. Novikov. Heat resistance of non-ferrous metals and alloys. Publishing house "Nauka", 1966, 298 pp.). This indicator corresponds to the minimum diameter of the rod at which cracking occurs in the ring-shaped chill casting. The greater the magnitude of the heat resistance index, the higher the resistance of the material to cracking, and therefore the better the casting properties of the material.

Для материала согласно описанным выше примерам выполнения изобретения величина показателя горячеломкости находится в пределах 50 - 52 мм, что лучше, чем у известных высокопрочных литейных материалов на основе алюминия, например, алюминиевых сплавов типа 201.0 по классификации США, имеющих величину показателя горячеломкости в пределах 46 - 48 мм, и соответствует величине показателя горячеломкости свариваемых алюминиево-магниевых сплавов. For a material according to the above-described exemplary embodiments of the invention, the magnitude of the heat index is in the range of 50 - 52 mm, which is better than the known high-strength casting materials based on aluminum, for example, aluminum alloys of type 201.0 according to the US classification, having a magnitude of the index of heat resistance in the range of 46 - 48 mm, and corresponds to the magnitude of the index of heat resistance of the welded aluminum-magnesium alloys.

Это позволяет изготавливать из материала согласно изобретению тонкостенные отливки, а также соединять их путем сварки с другими изделиями из того же материала, изготовленными тем же способом, или с изделиями из других материалов на основе алюминия. При сварке в качестве присадочного материала может быть использован описанный материал согласно изобретению. This makes it possible to produce thin-walled castings from the material according to the invention, and also to combine them by welding with other products from the same material made in the same way, or with products from other materials based on aluminum. In welding, the described material according to the invention can be used as filler material.

В изделия, изготовленные описанным способом, непосредственно при отливке могут быть внедрены вставки из других материалов. In products manufactured by the described method, inserts from other materials can be embedded directly during casting.

Промышленная применимость
Изобретение может быть использовано в рекреационных изделиях, в том числе выбранных из группы, в состав которой входят бейсбольные биты, хоккейные клюшки, клюшки для игры в мяч на травяном поле, головки клюшек для гольфа, теннисные ракетки, ракетки для игры в мяч, ракетки для бадминтона, ракетки дня игры в сквош, лыжные ботинки, атлетические кресла на колесах, стрелы для стрельбы из лука, спортивные копья, рамы виндсерфов, мачты и другие элементы яхт и парусных лодок, наконечники тентов, компоненты лыж, включая горные лыжи, в различных транспортных средствах, в том числе выбранных из группы, в состав которой входят автомобили, включая рамы, бамперы, элементы автомобильных кузовов, колеса, элементы дверей и внутренних панелей, железнодорожные и монорельсовые вагоны, снегоходы, мотоциклы, велосипеды и мотовелосипеды, включая рули, педали, кривошипы, рычаги кривошипов, вилки подвески, стойки седел, обода колес, спицы, детали тормозов и механизмов переключения скоростей, другие транспортные средства, включая их корпусные детали, винты, детали шасси, лонжероны, стрингеры, балки пола и грузовой платформы, кожухи панелей приборов, топливные баки, а также в присадочных материалах для сварки.
Industrial applicability
The invention can be used in recreational products, including those selected from the group consisting of baseball bats, hockey sticks, golf clubs on the grass field, golf club heads, tennis rackets, ball rackets, rackets for badminton, squash rackets, ski boots, athletic chairs on wheels, archery arrows, sport spears, windsurf frames, masts and other elements of yachts and sailing boats, tent tips, ski components, including skiing, in various trans means, including those selected from the group which includes cars, including frames, bumpers, elements of automobile bodies, wheels, elements of doors and interior panels, railway and monorail cars, snowmobiles, motorcycles, bicycles and motorbikes, including steering wheels, pedals , cranks, crank levers, suspension forks, saddles, wheel rims, spokes, parts for brakes and gears, other vehicles, including their body parts, screws, chassis parts, side members, stringers, floor beams and cargo platform, instrument panel covers, fuel tanks, as well as in filler materials for welding.

Claims (4)

1. Материал на основе алюминия, содержащий матрицу, образованную твердым раствором цинка, магния и меди в алюминии с, по существу, равномерно распределенными в указанном растворе дисперсными частицами фаз, образованными алюминием, цинком, магнием и медью, причем содержание цинка выше содержания магния, и содержание магния выше содержания меди, и, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы алюминидов никеля кристаллизационного происхождения, составляющие от 3,5 до 11 об.% материала, отличающийся тем, что материал дополнительно содержит, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы, по меньшей мере, одного из алюминидов, выбранных из группы, в состав которой входят алюминиды хрома и алюминиды циркония, при суммарном содержании от 0,1 до 0,5 об.% материала, и указанная матрица имеет микротвердость не менее HV 170, а указанные частицы алюминидов никеля имеют максимальный размер не более 3 мкм при соотношении максимального размера указанных частиц алюминидов никеля к их минимальному размеру не более 2. 1. An aluminum-based material containing a matrix formed by a solid solution of zinc, magnesium and copper in aluminum with dispersed phase particles substantially uniformly distributed in said solution formed by aluminum, zinc, magnesium and copper, the zinc content being higher than the magnesium content, and the magnesium content is higher than the copper content, and particles of nickel aluminides of crystallization origin substantially uniformly distributed in said matrix, comprising from 3.5 to 11 vol.% material, characterized in that the material is supplemented does contain substantially particles of at least one of aluminides selected from the group consisting of chromium aluminides and zirconium aluminides substantially uniformly distributed in said matrix, with a total content of 0.1 to 0.5 vol.% of the material , and said matrix has a microhardness of at least HV 170, and said nickel aluminide particles have a maximum size of not more than 3 μm with a ratio of the maximum size of said nickel aluminide particles to their minimum size of not more than 2. 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что указанные частицы алюминидов хрома и алюминидов циркония имеют максимальный размер не более 0,05 мкм. 2. The material according to claim 1, characterized in that said particles of chromium aluminides and zirconium aluminides have a maximum size of not more than 0.05 microns. 3. Материал по п.1, отличающийся тем, что он имеет временное сопротивление не менее 530 МПа и относительное удлинение не менее 2%. 3. The material according to claim 1, characterized in that it has a temporary resistance of at least 530 MPa and an elongation of at least 2%. 4. Способ изготовления изделий из материала на основе алюминия, имеющего временное сопротивление не менее 530 МПа и относительное удлинение не менее 2%, путем отливки изделий из расплавленной смеси алюминия, цинка, магния, меди и никеля, в процессе которой происходит кристаллизация материала, и последующей термической обработки изделий, включающей нагрев, выдержку, закалку и последующее старение, отличающийся тем, что в указанную смесь вводят, по меньшей мере, один из элементов, выбранный из группы, в состав которой входят хром и цирконий, кристаллизацию материала осуществляют со скоростью охлаждения от 2 К/с до 90 К/с, нагрев изделий при закалке осуществляют в два этапа, на первом из которых устанавливают первую температуру, которая на величину от 5 до 10 К ниже температуры неравновесного солидуса материала, а на втором этапе устанавливают вторую температуру, которая выше температуры неравновесного солидуса материала и ниже температуры равновесного солидуса материала, и изделия выдерживают при первой указанной температуре и второй указанной температуре в течение времени, обеспечивающего после старения получение материала, содержащего матрицу, имеющую микротвердость не менее HV 170 и образованную твердым раствором цинка, магния и меди в алюминии и, по существу, равномерно распределенными в указанном твердом растворе дисперсными частицами фаз, образованными алюминием, цинком, магнием и медью, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы алюминидов никеля, составляющие от 3,5 до 11 об.% материала и имеющие максимальный размер не более 3 мкм при соотношении максимального размера указанных частиц алюминидов никеля к их минимальному размеру не более 2, и, по существу, равномерно распределенные в указанной матрице частицы, по меньшей мере, одного из алюминидов, выбранных из группы, в состав которой входят алюминиды хрома и алюминиды циркония, при суммарном содержании от 0,1 до 0,5 об.% материала. 4. A method of manufacturing products from an aluminum-based material having a temporary resistance of at least 530 MPa and an elongation of at least 2% by casting products from a molten mixture of aluminum, zinc, magnesium, copper and nickel, during which crystallization of the material occurs, and subsequent heat treatment of products, including heating, aging, hardening and subsequent aging, characterized in that at least one of the elements selected from the group consisting of chromium and zirconium, cree is introduced into said mixture material is thallized at a cooling rate from 2 K / s to 90 K / s, the products are heated during quenching in two stages, the first of which sets the first temperature, which is 5 to 10 K lower than the temperature of the nonequilibrium solidus of the material, and the second stage sets the second temperature, which is higher than the temperature of the nonequilibrium solidus of the material and below the temperature of the equilibrium solidus of the material, and the product is kept at the first specified temperature and the second specified temperature for a time, curing after aging, obtaining a material containing a matrix having a microhardness of at least HV 170 and formed by a solid solution of zinc, magnesium and copper in aluminum and dispersed phase particles substantially uniformly distributed in said solid solution formed by aluminum, zinc, magnesium and copper, particles of nickel aluminides substantially uniformly distributed in said matrix, comprising from 3.5 to 11 vol.% material and having a maximum size of not more than 3 μm with a ratio of the maximum size of said particles nickel aluminides to their minimum size of not more than 2, and particles of at least one of the aluminides selected from the group consisting of chromium aluminides and zirconium aluminides, with a total content of 0, substantially uniformly distributed in said matrix 1 to 0.5 vol.% Material.
RU99110085A 1999-05-24 1999-05-24 Aluminum-base material and method of manufacture of products from aluminum-base material RU2158780C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99110085A RU2158780C1 (en) 1999-05-24 1999-05-24 Aluminum-base material and method of manufacture of products from aluminum-base material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99110085A RU2158780C1 (en) 1999-05-24 1999-05-24 Aluminum-base material and method of manufacture of products from aluminum-base material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2158780C1 true RU2158780C1 (en) 2000-11-10

Family

ID=20219798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99110085A RU2158780C1 (en) 1999-05-24 1999-05-24 Aluminum-base material and method of manufacture of products from aluminum-base material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2158780C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002022902A1 (en) * 2000-09-18 2002-03-21 Keronite Limited Construction material based on aluminium and method for producing parts from said material
RU2621499C2 (en) * 2015-11-17 2017-06-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for producing castings of high-strength aluminium-based alloys
US20180274073A1 (en) * 2015-09-29 2018-09-27 United Company RUSAL Engineering and Technology Centre LLC High-strength alloy based on aluminium and method for producing articles therefrom
RU2670627C1 (en) * 2015-01-21 2018-10-24 Немак, С.А.Б. Де К.В. Method for producing castings of complex shape and casting from alcu alloy

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЕЛОВ Н.А. и др. Влияние алюминида никеля и силицида магния на структуру, механические и литейные свойства сплава Al-Zn-Mg-Cu. Изв.РАН "Металлы", N 1, 1992, стр.146-151. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002022902A1 (en) * 2000-09-18 2002-03-21 Keronite Limited Construction material based on aluminium and method for producing parts from said material
RU2670627C1 (en) * 2015-01-21 2018-10-24 Немак, С.А.Б. Де К.В. Method for producing castings of complex shape and casting from alcu alloy
US20180274073A1 (en) * 2015-09-29 2018-09-27 United Company RUSAL Engineering and Technology Centre LLC High-strength alloy based on aluminium and method for producing articles therefrom
US11898232B2 (en) * 2015-09-29 2024-02-13 United Company RUSAL Engineering and Technology Centre LLC High-strength alloy based on aluminium and method for producing articles therefrom
RU2621499C2 (en) * 2015-11-17 2017-06-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for producing castings of high-strength aluminium-based alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5620652A (en) Aluminum alloys containing scandium with zirconium additions
JPH10505282A (en) Aluminum-scandium alloy and method of using same
US4995917A (en) Manufacturing process for die-cast light-metal wheels of passenger cars
US5980602A (en) Metal matrix composite
US20070102071A1 (en) High strength, high toughness, weldable, ballistic quality, castable aluminum alloy, heat treatment for same and articles produced from same
KR100342304B1 (en) Aluminum alloys for die casting
JP4765400B2 (en) Aluminum alloy for semi-solid casting, aluminum alloy casting and manufacturing method thereof
US6284014B1 (en) Metal matrix composite
US20140261909A1 (en) High-strength aluminum-magnesium silicon alloy and manufacturing process thereof
CN108290210B (en) Method for producing a light metal cast part and light metal cast part
JP3731828B2 (en) Improved metal matrix composite
CA2564078A1 (en) Heat treatable al-zn-mg alloy for aerospace and automotive castings
US5595615A (en) High toughness and high strength aluminum alloy casting
US7045094B2 (en) Aluminum-based material and a method for manufacturing products from aluminum-based material
RU2158780C1 (en) Aluminum-base material and method of manufacture of products from aluminum-base material
US6585932B1 (en) Aluminum-based material and a method for manufacturing products from aluminum-based material
US7604772B2 (en) Aluminum-based material and a method for manufacturing products from aluminum-based material
US10086429B2 (en) Chilled-zone microstructures for cast parts made with lightweight metal alloys
EP1790747B1 (en) Cast and annealed fuel tank made of an aluminium alloy and its production method
Naim et al. A review paper on materials used for manufacturing of alloy wheels
JP3037926B2 (en) Aluminum alloy for aluminum wheel casting
CN107619974B (en) A kind of high-strength high-elasticity modulus aluminium alloy and preparation method thereof
JPS6136066B2 (en)
Sigworth Solidification and Castability of Foundry Alloys
JPH0665666A (en) High toughness and high strength aluminum alloy casting