RU2163938C1

RU2163938C1 - Corrosion-resistant aluminum-base alloy, method of production of semifinished products and article for this alloy

Info

Publication number: RU2163938C1
Application number: RU99117943A
Authority: RU
Inventors: О.Е. Грушко; Н.Г. Еремина; Л.А. Иванова; Л.М. Шевелева
Original assignee: Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов"
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2001-03-10

Abstract

FIELD: corrosion-resistant aluminum-base alloy and methods of production of semifinished products and articles from these alloys. SUBSTANCE: corrosion-resistant alloy based on aluminum contains, wt.%: Mg, 2.0-5.8; Li, 1.3-2.3; Cu, 0.01-0.3; Mn, 0.03-0.5; Be, 0.0001-03; at least one metal selected from group including Zr and Sc, 0.02-0.25; at least one metal taken from group including Ca and Ba, 0.002-0.1; aluminum, the balance. In this case, optimal content of zirconium equals: wt.% of Zr=0.08+0.07x(Li, 2.3 wt. %)-0.3x(Sc, wt. %). Method of production of semifinished products includes preparation of said alloy, casting of ingots, homogenization at 400-500 C, hot deformation, intermediate annealing at 250-450 C, final deformation, solid solution heat treatment at 350-480 C hardening at rate of 0.5-3 Vcrit and aging at 100-200 C for 0.5-36 h. Stamping after full heat treatment results in the following product properties in longitudinal and height directions, respectively: σ_V=440 MPa and 395 MPa; σ_0,2=325 MPa and 300 MPa; δ=17% and 10%; φ= 21% and 15%. Critical stress at constant load in corrosion medium in height direction is σ_crit=120 MPa. EFFECT: higher technological effectiveness in cold deformation and increased corrosion resistance with preserved high level of mechanical properties. 10 cl, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности, к коррозионно-стойкому сплаву на основе алюминия, способу получения деформированных полуфабрикатов и изделию из него, предназначенных для использования в авиакосмической, судостроительной и автомобильной отраслях промышленности, где важным является вес изделия. The invention relates to the field of metallurgy of alloys, in particular, to a corrosion-resistant aluminum-based alloy, to a method for producing deformed semi-finished products and an article from it intended for use in the aerospace, shipbuilding and automotive industries, where the weight of the product is important.

Создание новых материалов пониженной плотности, повышенной прочности с высокими ресурсными характеристиками при возможности изготовления из них широкой номенклатуры полуфабрикатов с применением традиционных и прогрессивных технологических процессов изготовления полуфабрикатов и изделий из них является весьма актуальной задачей. The creation of new materials of reduced density, increased strength with high resource characteristics, while it is possible to manufacture from them a wide range of semi-finished products using traditional and advanced technological processes for the manufacture of semi-finished products and products from them is a very urgent task.

С этой точки зрения особый интерес представляют собой алюминиевые сплавы с литием и, в частности, сплавы на базе системы Al-Li-Mg, которые не только одни из самых легких сплавов на основе алюминия с повышенной жесткостью, но и обладают сочетанием уникальных свойств. Прежде всего это хорошая коррозионная стойкость, способность свариваться всеми видами сварки при прочности сварных соединений после сварки, равной 0,7-0,8 от основного материала, способность закаливаться на воздухе. From this point of view, aluminum alloys with lithium and, in particular, alloys based on the Al-Li-Mg system, which are not only one of the lightest aluminum alloys with increased hardness, but also possess a combination of unique properties, are of particular interest. First of all, it is good corrosion resistance, the ability to weld with all types of welding with the strength of welded joints after welding, equal to 0.7-0.8 of the base material, the ability to harden in air.

Известные сплавы этой системы имеют недостатки, что препятствует их широкому использованию. Например, сплав 1420 [1] имеет низкий предел текучести. Гарантируемый уровень предела текучести для штамповок сплава 1420 составляет 255 МПа в продольном направлении и 235 МПа в высотном направлении [2]. Известен способ получения, в частности, прессованных полуфабрикатов из сплава 1420 с повышенными механическими свойствами. Для этого первичное прессование слитков требуется проводить при температуре ≅270-290^oC и последующее прессование промежуточных заготовок при температуре ≅340-350^oC со стабилизацией скорости истечения [3]. Однако прессование крупногабаритных полуфабрикатов при низких температурах трудновыполнимо.Known alloys of this system have disadvantages, which prevents their widespread use. For example, alloy 1420 [1] has a low yield strength. The guaranteed level of yield strength for stampings of alloy 1420 is 255 MPa in the longitudinal direction and 235 MPa in the high-altitude direction [2]. A known method of producing, in particular, extruded semi-finished products from alloy 1420 with enhanced mechanical properties. For this, primary pressing of ingots is required at a temperature of ≅270-290 ^o C and subsequent pressing of intermediate blanks at a temperature of ≅340-350 ^o C with stabilization of the flow rate [3]. However, the pressing of large semi-finished products at low temperatures is difficult.

Наиболее близким к предложенному сплаву является известный сплав на основе алюминия, содержащий в мас.%:
магний - 4,0 - 6,0
литий - 1,3 - 2,2
медь - 0,005-0,2
бериллий - 0,0001-0,3
по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей цирконий - 0,04-0,12
и скандий - 0,03-0,25
по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей кальций и барий - 0,002-0,05
алюминий - остальное
В сплаве допускается наличие примесей, не более в мас.%:
железо - 0,3
кремний - 0,2
натрий - 0,003 [4]
Из сплава можно получать различные полуфабрикаты: прессованные, катаные и кованые. Недостатком известного сплава является пониженная коррозионная стойкость при постоянной нагрузке в высотном направлении. Кроме того, сплав имеет повышенную склонность к наклепу при холодной деформации.Closest to the proposed alloy is a known alloy based on aluminum, containing in wt.%:
magnesium - 4.0 - 6.0
lithium - 1.3 - 2.2
copper - 0.005-0.2
beryllium - 0.0001-0.3
at least one metal selected from the group comprising zirconium - 0.04-0.12
and scandium - 0.03-0.25
at least one metal selected from the group comprising calcium and barium - 0.002-0.05
aluminum - the rest
In the alloy, the presence of impurities is allowed, not more than in wt.%:
iron - 0.3
silicon - 0.2
sodium - 0.003 [4]
Various semi-finished products can be obtained from alloy: extruded, rolled and forged. A disadvantage of the known alloy is reduced corrosion resistance at constant load in the high-altitude direction. In addition, the alloy has an increased tendency to hardening during cold deformation.

Наиболее близким к предложенному способу получения полуфабрикатов является известный способ, приведенный в патенте [5]. Способ включает приготовление сплава, получение заготовки, в том числе литой гомогенизированной, деформацию при 250-420^oC со степенью 15-60%, промежуточный отжиг при 250 - 450^oC, окончательную деформацию со степенью 15-60% при 270 - 480^oC, термическую обработку на твердый раствор, закалку со скоростью 0,5-3 V_крит, и старение.Closest to the proposed method for the preparation of semi-finished products is the known method described in the patent [5]. The method includes preparing the alloy, obtaining a workpiece, including homogenized cast, deformation at 250-420 ^o C with a degree of 15-60%, intermediate annealing at 250 - 450 ^o C, final deformation with a degree of 15-60% at 270 - 480 ^o C, heat treatment for solid solution, quenching at a rate of 0.5-3 V _crit , and aging.

Однако полуфабрикаты, полученные из сплава 1420 по известному способу, имеют невысокую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением, особенно в высотном направлении. Так, критическое напряжение при постоянной нагрузке в коррозионной среде поковок сплава 1420 в высотном направлении не превышает 10 кгс/мм².However, the semi-finished products obtained from alloy 1420 by a known method have a low resistance to stress corrosion cracking, especially in the high-altitude direction. So, the critical stress at a constant load in a corrosive environment of alloy forgings 1420 in the high-altitude direction does not exceed 10 kgf / mm ² .

Из полуфабрикатов известного сплава 1420 изготавливают герметичные сварные отсеки планера самолета, в том числе и топливные баки [6]. В сравнении с обычной конструкцией герметичных отсеков, собранных из полуфабрикатов сплава типа Д16 (2024) на механической клепке с применением герметиков, сварные конструкции с использованием сплава 1420 обеспечили снижение массы до 24%. Известно также применение сплава типа 1420 в качестве материала для колес транспортного средства [7] . Однако в силу пониженной коррозионной стойкости применение изделий из известных сплавов ограничено. В процессе эксплуатационных нагревов изделия из известного сплава проявляют склонность к охрупчиванию, существенно снижаются относительное удлинение и коррозионная стойкость. Hermetic welded compartments of the airframe of an airplane, including fuel tanks, are made from semi-finished products of the known alloy 1420 [6]. Compared to the conventional design of pressurized compartments assembled from semi-finished alloys of type D16 (2024) on mechanical riveting using sealants, welded structures using alloy 1420 provided a weight reduction of up to 24%. It is also known to use an alloy of type 1420 as a material for vehicle wheels [7]. However, due to the reduced corrosion resistance, the use of products from known alloys is limited. During operational heating, products from a known alloy exhibit a tendency to embrittlement, relative elongation and corrosion resistance are significantly reduced.

Технической задачей изобретения является разработка сплава на основе системы Al-Mg-Li, способа получения полуфабрикатов и изделия из него с целью повышения технологичности при холодной деформации и повышения коррозионной стойкости при сохранении высокого уровня механических свойств. An object of the invention is the development of an alloy based on the Al-Mg-Li system, a method for producing semi-finished products and products from it in order to improve manufacturability during cold deformation and increase corrosion resistance while maintaining a high level of mechanical properties.

Для достижения поставленной цели сплав на основе алюминия, содержащий магний, литий, медь, бериллий, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей цирконий и скандий и, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей кальций и барий, дополнительно содержит марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:
магний - 2,0-5,8
литий - 1,3 - 2,3
медь - 0,01 - 0,3
марганец - 0,03 - 0,5
бериллий - 0,0001 - 0,3
по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей цирконий и скандий - 0,02 - 0,25
по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей кальций, барий - 0,002-0,1
алюминий - остальное,
при этом оптимальное содержание циркония равно отношению: мас. % Zr = 0,08 + 0,07·(2,3 - мас.% Li) - 0,3·(мас. % Sc).To achieve this goal, an aluminum-based alloy containing magnesium, lithium, copper, beryllium, at least one metal selected from the group comprising zirconium and scandium, and at least one metal selected from the group comprising calcium and barium additionally contains manganese in the following ratio of components, wt.%:
magnesium - 2.0-5.8
lithium - 1.3 - 2.3
copper - 0.01 - 0.3
Manganese - 0.03 - 0.5
beryllium - 0.0001 - 0.3
at least one metal selected from the group consisting of zirconium and scandium - 0.02 - 0.25
at least one metal selected from the group consisting of calcium, barium - 0.002-0.1
aluminum - the rest,
while the optimal content of zirconium is equal to the ratio: wt. % Zr = 0.08 + 0.07 · (2.3 - wt.% Li) - 0.3 · (wt.% Sc).

Сплав дополнительно может содержать не более, в мас.%:
железо - 0,5
кремний - 0,3
натрий - 0,005
цинк - 0,3
титан - 0,1
Снижение нижнего предела содержания магния при дополнительном введении марганца позволяет получить при высоком уровне прочностных свойств повышенные пластичность и коррозионную стойкость, уменьшить чувствительность сплава к наклепу при холодной деформации. Кроме того, в указанных пределах содержания магния сплав менее чувствителен к высоким скоростям охлаждения при закалке, т.е. возможна закалка сплава как в воду, так и на воздухе или в водовоздушной среде. Это делает его более технологичным и позволяет при получении из сплава различных полуфабрикатов использовать линии непрерывной обработки, проводить закалку непосредственно после горячей деформации и получать полуфабрикаты с небольшим уровнем остаточных напряжений. При уменьшении содержания магния менее 2,0% снижается уровень прочностных, при увеличении магния более 5,8% падают технологичность, пластичность и коррозионная стойкость, особенно в высотном направлении.The alloy may additionally contain no more, in wt.%:
iron - 0.5
silicon - 0.3
sodium - 0.005
zinc - 0.3
titanium - 0.1
Reducing the lower limit of the magnesium content with the additional introduction of manganese makes it possible to obtain, with a high level of strength properties, increased ductility and corrosion resistance, and to reduce the sensitivity of the alloy to hardening during cold deformation. In addition, in the indicated limits of the magnesium content, the alloy is less sensitive to high cooling rates during quenching, i.e. it is possible to quench the alloy both in water and in air or in a water-air environment. This makes it more technologically advanced and makes it possible to use continuous processing lines when preparing various semi-finished products from an alloy, to harden immediately after hot deformation, and to obtain semi-finished products with a low level of residual stresses. With a decrease in magnesium content of less than 2.0%, the level of strength decreases, with an increase in magnesium of more than 5.8%, manufacturability, ductility and corrosion resistance decrease, especially in the high-altitude direction.

Дополнительное введение марганца при наличии циркония, скандия способствует повышению прочности за счет более равномерного распределения вторичных избыточных растворимых фаз по сечению зерна, что приводит к повышению коррозионной стойкости под напряжением и пластичности, снижению склонности к замедленному разрушению в высотном направлении. Кроме того, марганец способствует нейтрализации вредного влияния железа, связывая его в интерметаллиды Al₆(FeMn), которые менее опасны для сплава, чем Al₃Fe. При содержании марганца ниже 0,03% положительного воздействия не проявляется, а при содержаниях выше 0,5% выделяются первичные частицы нерастворимых избыточных фаз Al₆Mn, что приводит к снижению пластичности и технологичности. Содержание лития выбрано в пределах 1,3-2,3% для обеспечения хорошей свариваемости, технологичности и требуемого уровня механических и коррозионных свойств. При снижении лития менее 1,3% уменьшается модуль упругости, предел текучести, повышается удельный вес, сплав теряет способность термически упрочняться. При содержании более 2,3% ухудшается технологичность, свариваемость сплава.The additional introduction of manganese in the presence of zirconium and scandium helps to increase strength due to a more uniform distribution of secondary excess soluble phases over the grain cross section, which leads to an increase in corrosion resistance under stress and ductility, and a decrease in the tendency to delayed fracture in the vertical direction. In addition, manganese helps to neutralize the harmful effects of iron by binding it to intermetallic compounds Al ₆ (FeMn), which are less dangerous for the alloy than Al ₃ Fe. When the manganese content is below 0.03%, no positive effect is manifested, and when the content is above 0.5%, primary particles of insoluble excess Al ₆ Mn phases are released, which leads to a decrease in ductility and processability. The lithium content is selected in the range of 1.3-2.3% to ensure good weldability, manufacturability and the required level of mechanical and corrosion properties. With a decrease in lithium of less than 1.3%, the elastic modulus decreases, yield strength, specific gravity increases, the alloy loses its ability to thermally harden. With a content of more than 2.3%, manufacturability and weldability of the alloy deteriorate.

Медь в количестве 0,01-0,3% упрочняет твердый раствор алюминия, а также, входя в эвтектические соединения, образованные кальцием, барием: (

+ Al₄ Ca(Ba, Сu), упрочняет границы зерен. Однако при введении более 0,3% ухудшается свариваемость, повышается критическая скорость охлаждения и как следствие этого понижается прочность сварных соединений. При содержании менее 0,01% положительного влияния меди не проявляется.Copper in an amount of 0.01-0.3% strengthens the solid solution of aluminum, and also, entering into the eutectic compounds formed by calcium, barium: (

+ Al ₄ Ca (Ba, Cu), strengthens grain boundaries. However, with the introduction of more than 0.3%, weldability deteriorates, the critical cooling rate increases and, as a result, the strength of welded joints decreases. When the content is less than 0.01%, the positive effect of copper is not manifested.

Цирконий и скандий, являясь модифицирующими добавками, наряду с улучшением свариваемости обеспечивают улучшение как коррозионных, так и прочностных свойств сплава. Оптимальное содержание циркония зависит от содержания лития и скандия в сплаве и равно отношению: мас.% Zr = 0,08 + 0,07 · (2,3 - мас.% Li) - 0,3 · (мас.% Sc). При содержаниях циркония и скандия выше 0,25% выделяются первичные частицы нерастворимых избыточных фаз Al₃(ScZr), Al₃Zr и Al₃Sc, что приводит к снижению пластичности.Zirconium and scandium, being modifying additives, along with an improvement in weldability, provide an improvement in both the corrosion and strength properties of the alloy. The optimum zirconium content depends on the lithium and scandium content in the alloy and is equal to the ratio: wt.% Zr = 0.08 + 0.07 · (2.3 - wt.% Li) - 0.3 · (wt.% Sc). At zirconium and scandium contents above 0.25%, primary particles of insoluble excess phases Al ₃ (ScZr), Al ₃ Zr and Al ₃ Sc are released, which leads to a decrease in ductility.

Кальций и (или) барий в указанных количествах нейтрализуют вредное влияние натрия, железа и оказывают модифицирующее воздействие при кристаллизации на зеренную структуру, вследствие чего улучшают свариваемость и повышают предел текучести без снижения пластичности. При снижении содержания кальция, бария ниже заявленного предела положительного влияния их не наблюдается. С повышением содержания кальция и бария выше 0,1% образуются в значительном количестве нерастворимые частицы избыточных фаз, снижающие пластичность, особенно в высотном направлении. Введение бериллия до 0,3% является достаточным для предохранения сплава от окисления в процессах плавки, литья, сварки, а также при технологических нагревах под деформацию и при термообработке. Ограничение содержания бериллия в сплаве целесообразно с точки зрения гигиены труда. Calcium and (or) barium in the indicated amounts neutralize the harmful effect of sodium and iron and have a modifying effect upon crystallization on the grain structure, as a result of which they improve weldability and increase the yield strength without reducing ductility. With a decrease in calcium, barium below the declared limit of their positive effect is not observed. With an increase in the calcium and barium content above 0.1%, insoluble particles of excess phases are formed in a significant amount, which reduce plasticity, especially in the high-altitude direction. The introduction of beryllium up to 0.3% is sufficient to protect the alloy from oxidation in the processes of melting, casting, welding, as well as during technological heating under deformation and during heat treatment. Limiting the content of beryllium in the alloy is advisable from the point of view of occupational health.

Указанные содержания кальция, бария, бериллия, а также марганца и меди позволяют использовать более дешевую технологию изготовления сплава и применять вторичную шихту с привлечением отходов более широкого ассортимента сплавов, в том числе отходы сплавов систем Al-Li-Cu, Al-Mg-Li-Zn. The indicated contents of calcium, barium, beryllium, as well as manganese and copper make it possible to use a cheaper alloy manufacturing technology and use a secondary charge with waste from a wider range of alloys, including waste from alloys of the Al-Li-Cu, Al-Mg-Li- systems Zn.

Предложенный сплав выполнен в форме прессованных, катаных и кованых полуфабрикатов из слитков, имеющих размер зерна ≅300 мкм. The proposed alloy is made in the form of pressed, rolled and forged semi-finished products from ingots having a grain size of ≅300 μm.

Указанный технический результат достигается также тем, что в предложенном способе получения полуфабрикатов из коррозионно-стойкого сплава на основе алюминия, включающем приготовление сплава, отливку слитков, гомогенизацию, горячую деформацию, промежуточный отжиг при 250-450^oC, окончательную деформацию, термическую обработку на твердый раствор, закалку со скоростью 0,5-3 V_крит и старение, приготавливают коррозионно-стойкий сплав на основе алюминия следующего состава в мас.%: магний 2,0-5,8; литий 1,3-2,3; медь 0,01-0,3; марганец 0,03-0,5; бериллия 0,0001-0,3; по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей цирконий и скандий 0,02-0,25; по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей кальций и барий 0,002-0,1; алюминий и примеси - остальное, при этом оптимальное содержание циркония равно отношению: [мас.% Zr = 0,08 + 0,07 · (2,3 - мас.% Li) - 0,3 · (мас. % Sc)], а гомогенизацию проводят при 400-500^oC, термическую обработку на твердый раствор при 350 - 480^oC и старение при 100-200^oC в течение 0,5 - 36 ч.The specified technical result is also achieved by the fact that in the proposed method for producing semi-finished products from a corrosion-resistant alloy based on aluminum, including alloy preparation, casting of ingots, homogenization, hot deformation, intermediate annealing at 250-450 ^o C, final deformation, heat treatment for solid solution, quenching at a speed of 0.5-3 V _crit and aging, prepare a corrosion-resistant alloy based on aluminum of the following composition in wt.%: magnesium 2.0-5.8; lithium 1.3-2.3; copper 0.01-0.3; manganese 0.03-0.5; beryllium 0.0001-0.3; at least one metal selected from the group consisting of zirconium and scandium 0.02-0.25; at least one metal selected from the group comprising calcium and barium 0.002-0.1; aluminum and impurities - the rest, while the optimal zirconium content is equal to the ratio: [wt.% Zr = 0.08 + 0.07 · (2.3 - wt.% Li) - 0.3 · (wt.% Sc)] and homogenization is carried out at 400-500 ^o C, heat treatment for solid solution at 350 - 480 ^o C and aging at 100-200 ^o C for 0.5 to 36 hours

На уровень механических и коррозионных свойств сказывается размер зерна слитка. Установлено, что с уменьшением размера зерна слитка растут механические свойства полуфабрикатов, но при этом снижаются их коррозионные свойства и прежде всего в высотном направлении. С целью обеспечения наилучшего сочетания механических и коррозионных свойств для полуфабрикатов толщиной 15 мм и более предпочтительно используют слиток, имеющий размер зерна 60-300 мкм, а для полуфабрикатов толщиной менее 15 мм используют слиток, имеющий размер зерна 40-200 мкм. The level of mechanical and corrosive properties is affected by the grain size of the ingot. It was found that with a decrease in the grain size of the ingot, the mechanical properties of the semi-finished products increase, but at the same time their corrosion properties decrease, and especially in the high-altitude direction. In order to provide the best combination of mechanical and corrosive properties for semi-finished products with a thickness of 15 mm and more, an ingot having a grain size of 60-300 μm is preferably used, and for semi-finished products with a thickness of less than 15 mm an ingot having a grain size of 40-200 μm is used.

В предложенном способе гомогенизацию слитков проводят при температуре 400-500^oC, при которой устраняется ликвация по сечению дендритной ячейки магния и лития и происходит распад пересыщенного твердого раствора алюминия с выделением дисперсоидов алюминидов циркония, скандия, марганца. В случае получения кованых полуфабрикатов горячую деформацию проводят при температуре 250-470^oC, по меньшей мере, в одну стадию при разовой степени деформации не более 30%, при этом суммарная степень деформации составляет не более 70%. При получении прессованных полуфабрикатов горячую деформацию проводят при температуре 320-420^oC со степенью деформации не более 80%. Горячую деформацию катаных полуфабрикатов проводят при температуре 250-420^oC с разовой степенью деформации не более 30%, при этом суммарная степень деформации составляет не более 95%. Для получения сложных и тонких полуфабрикатов деформацию сочетают с промежуточным отжигом. Необходимое количество повторений операций деформации и отжига определяют размерами исходной заготовки и геометрическими размерами конкретного полуфабриката. Окончательную деформацию проводят в горячую или в холодную.In the proposed method, the homogenization of the ingots is carried out at a temperature of 400-500 ^o C, at which the segregation is eliminated over the cross section of the dendritic cell of magnesium and lithium, and the supersaturated aluminum solid solution decomposes with the release of zirconium, scandium, manganese aluminide dispersoids. In the case of obtaining forged semi-finished products, hot deformation is carried out at a temperature of 250-470 ^o C, at least in one stage with a single degree of deformation of not more than 30%, while the total degree of deformation is not more than 70%. Upon receipt of the pressed semi-finished products, hot deformation is carried out at a temperature of 320-420 ^o C with a degree of deformation of not more than 80%. Hot deformation of rolled semi-finished products is carried out at a temperature of 250-420 ^o C with a single degree of deformation of not more than 30%, while the total degree of deformation is not more than 95%. To obtain complex and thin semi-finished products, deformation is combined with intermediate annealing. The required number of repetitions of the operations of deformation and annealing is determined by the size of the initial workpiece and the geometric dimensions of a particular semi-finished product. The final deformation is carried out in hot or cold.

Между закалкой и старением допускается проведение правки со степенью не более 10%. Between hardening and aging, dressing with a degree of not more than 10% is allowed.

Выбранный режим старения обеспечивает оптимальное сочетание механических и коррозионных свойств. The selected aging mode provides the optimal combination of mechanical and corrosive properties.

Из предложенного сплава могут быть изготовлены различные полуфабрикаты: штамповки, поковки, прессованные профили и полосы, горячекатаные плиты, листы и холоднокатаные листы. Из полуфабрикатов предложенного сплава, изготовленных по предлагаемому способу, могут быть получены различные изделия, например лопасть вертолета, топливный бак, трубопровод, колеса транспортного средства и др. В предложенном изделии, выполненном из коррозионно-стойкого сплава на основе алюминия, технический результат достигается тем, что в качестве материала заготовки использован сплав на основе алюминия, сплав следующего состава в мас.%: магний 2,0 - 5,8; литий 1,3 - 2,3; медь 0,01 - 0,3; марганец 0,03 - 0,5; бериллий 0,0001 - 0,3; по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей цирконий и скандий 0,02 - 0,25; по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей кальций и барий 0,002-0,1; алюминий - остальное, при этом оптимальное содержание циркония равно отношению: мас. % Zr = 0,08 + 0,07 · (2,3 - мас.% Li) - 0,3 · (мас.% Sc). Изделие выполнено из горяче- или холоднодеформированных полуфабрикатов. Various semi-finished products can be made from the proposed alloy: stampings, forgings, extruded profiles and strips, hot-rolled plates, sheets and cold-rolled sheets. Various products can be obtained from semi-finished products of the proposed alloy manufactured by the proposed method, for example, a helicopter blade, a fuel tank, a pipeline, vehicle wheels, etc. In the proposed product, made of a corrosion-resistant alloy based on aluminum, the technical result is achieved by that an aluminum-based alloy is used as the workpiece material, an alloy of the following composition in wt.%: magnesium 2.0 - 5.8; lithium 1.3 to 2.3; copper 0.01 - 0.3; manganese 0.03 - 0.5; beryllium 0.0001-0.3; at least one metal selected from the group consisting of zirconium and scandium 0.02 - 0.25; at least one metal selected from the group comprising calcium and barium 0.002-0.1; aluminum - the rest, while the optimal content of zirconium is equal to the ratio: wt. % Zr = 0.08 + 0.07 · (2.3 - wt.% Li) - 0.3 · (wt.% Sc). The product is made of hot or cold deformed semi-finished products.

Примеры, иллюстрирующие предложенное изобретение, приведены ниже. Examples illustrating the invention are given below.

В табл. 1 приведен химический состав опробованных композиций предложенного и известного сплавов. In the table. 1 shows the chemical composition of the tested compositions of the proposed and known alloys.

При приготовлении композиций алюминий, литий, магний, кальций, барий, медь вводили в чистом виде, а цирконий, скандий, марганец и бериллий в виде лигатуры. In preparing the compositions, aluminum, lithium, magnesium, calcium, barium, and copper were introduced in pure form, and zirconium, scandium, manganese, and beryllium in the form of a ligature.

Пример 1
Из сплава N 1 получена штамповка с толщиной стенки 60 мм из круглого слитка диаметром 450 мм по следующей технологии: гомогенизация слитка по режиму - 400^oC, 12 ч; деформация (ковка) при 250^oC с суммарной степенью 50% (при разовой степени деформации 15-20%); отжиг при 450^oC, 4 ч; деформация (ковка) при 320^oC с суммарной степенью 60% (при разовой степени формации 20-25%); отжиг при 420^oC, 1 ч; деформация (предварительная штамповка) при 320^oC с суммарной степенью 30%; отжиг при 450^oC, 4 ч; окончательная деформация (окончательная штамповка) при 400^oC с суммарной степенью 60%; термическая обработка на твердый раствор при 450^oC, закалка со скоростью охлаждения 1^oC/с, что составляло 1,5 V_крит, старение сплава проводили по режиму 140^oC, 12 ч.Example 1
Stamping with a wall thickness of 60 mm from a round ingot with a diameter of 450 mm was obtained from alloy N 1 using the following technology: ingot homogenization according to a regime of 400 ^o C, 12 h; deformation (forging) at 250 ^o C with a total degree of 50% (with a single degree of deformation of 15-20%); annealing at 450 ^o C, 4 hours; deformation (forging) at 320 ^o C with a total degree of 60% (with a single degree of formation of 20-25%); annealing at 420 ^o C, 1 h; deformation (pre-stamping) at 320 ^o C with a total degree of 30%; annealing at 450 ^o C, 4 hours; final deformation (final stamping) at 400 ^o C with a total degree of 60%; heat treatment for solid solution at 450 ^o C, quenching with a cooling rate of 1 ^o C / s, which amounted to 1.5 V _crit , aging of the alloy was carried out according to the regime of 140 ^o C, 12 hours

Пример 2
Из сплавов NN 2, 3 и 4 составов получена прессованная полоса сечением 15 х 60 мм из предварительно отгомогенизированного слитка диаметром 70 мм соответственно при 500^oC, 8 ч; 450^oC, 12 ч и 460^oC, 10 ч. Температура прессования 390^oC. Термическая обработка на твердый раствор осуществлялась при 450^oC с последующей закалкой со скоростью охлаждения 1,2^oC/с, что составляло 1,5 V_крит; старение сплава проводили по режиму 130^oC, 16 ч.Example 2
From alloys NN 2, 3 and 4 of the compositions, a pressed strip with a cross section of 15 x 60 mm was obtained from a pre-homogenized ingot with a diameter of 70 mm, respectively, at 500 ^° C, 8 hours; 450 ^o C, 12 h and 460 ^o C, 10 h. Press temperature 390 ^o C. Heat treatment for solid solution was carried out at 450 ^o C followed by quenching with a cooling rate of 1.2 ^o C / s, which was 1.5 V _crit alloy aging was carried out according to the regime of 130 ^o C, 16 hours

Пример 3
Из сплавов NN 2, 3 и 4 составов получена прессованная полоса сечением 15 х 60 мм из предварительно отгомогенизированного при 450^oC, 12 ч слитка диаметром 70 мм. Температура прессования 390^oC. После отжига при 420^oC, 2 ч прессованная полоса прокатана при 370^oC до толщины 6 мм, затем был проведен отжиг при 400^oC, 2 ч и холодная прокатка до толщины 2,5 мм. Термическая обработка на твердый раствор осуществлялась при 450^oC с последующей закалкой со скоростью охлаждения 1,2^oC/с на воздухе под вентилятором, что составляло 1,5 V_крит; старение сплава проводили по режиму 170^oC, 16 ч.Example 3
From alloys NN 2, 3, and 4 of the compositions, an extruded strip with a cross section of 15 x 60 mm was obtained from a 12-hour ingot 70 mm in diameter pre-homogenized at 450 ^° C. The pressing temperature was 390 ^° C. After annealing at 420 ^° C for 2 hours, the pressed strip was rolled at 370 ^° C to a thickness of 6 mm, then annealing was carried out at 400 ^° C for 2 hours and cold rolling to a thickness of 2.5 mm. The solid solution heat treatment was carried out at 450 ^° C followed by quenching with a cooling rate of 1.2 ^° C / s in air under the fan, which was 1.5 V _crit ; alloy aging was carried out according to the regime of 170 ^o C, 16 hours

В табл. 2 приведены результаты механических и коррозионных свойств предложенного в сопоставлении с известным сплавом. Технологичность сплава при холодной деформации оценивалась сужением. In the table. 2 shows the results of the mechanical and corrosion properties of the proposed in comparison with the known alloy. The manufacturability of the alloy during cold deformation was evaluated by narrowing.

Как видно из данных табл. 2, предложенный сплав превосходит известный по коррозионной стойкости и характеризуется более высокой технологичностью при аналогичном уровне механических свойств. As can be seen from the data table. 2, the proposed alloy surpasses the known in terms of corrosion resistance and is characterized by higher manufacturability with a similar level of mechanical properties.

Таким образом, из сплавов системы Al-Li-Mg с пониженным содержанием магния путем оптимизации содержания Zr и Sc с учетом содержания лития, и дополнительного введения марганца, а также уточнения способа получения можно получить полуфабрикаты, обладающие улучшенным сочетанием коррозионной стойкости, технологичности при хорошей свариваемости и пониженной чувствительности к концентраторам напряжения. При указанных содержаниях железа, кремния, цинка, титана, натрия и меди возможно использовать более дешевую технологию изготовления сплава и применять вторичную шихту с привлечением отходов более широкого ассортимента сплавов, в том числе отходов сплавов систем Al-Li-Cu, Al-Mg-Li-Zn. Thus, from alloys of the Al-Li-Mg system with a reduced magnesium content by optimizing the Zr and Sc contents taking into account the lithium content and additional introduction of manganese, as well as refining the production method, semi-finished products possessing an improved combination of corrosion resistance, processability with good weldability can be obtained and reduced sensitivity to voltage concentrators. With the indicated contents of iron, silicon, zinc, titanium, sodium and copper, it is possible to use a cheaper alloy manufacturing technology and use a secondary charge with waste from a wider range of alloys, including waste alloys from Al-Li-Cu, Al-Mg-Li systems -Zn.

Полученные результаты дают основание рекомендовать полуфабрикаты из предложенного сплава для изделий в клепаных и сварных конструкциях. Применение предложенного сплава позволит повысить надежность и ресурс работы ответственных изделий и получить экономию веса. The results obtained give reason to recommend semi-finished products of the proposed alloy for products in riveted and welded structures. The use of the proposed alloy will improve the reliability and service life of critical products and save weight.

Литература
1. Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы, п/р Ф.И.Квасова и И.Н.Фридляндера. - М.: Металлургия, с. 217.Literature
1. Industrial deformable, sintered and foundry aluminum alloys, produced by F.I.Kvasova and I.N. Fridlyander. - M.: Metallurgy, p. 217.

2. Технические условия ТУ1-92-111-91 "Штамповки из алюминиевого сплава марки 1420". 2. Specifications TU1-92-111-91 "Stamping from aluminum alloy grade 1420".

3. Технология легких сплавов, 1990 г., N 4, с. 58-64. 3. Technology of light alloys, 1990, N 4, p. 58-64.

4. Патент РФ N 2038405, МКИ С 22 С 21/06, 1993 г. 4. RF patent N 2038405, MKI C 22 C 21/06, 1993

5. Патент РФ N 2048592, МКИ C 22 F 1/04, 1994 г. 5. RF patent N 2048592, MKI C 22 F 1/04, 1994

6. I. N.Fridlyander, A.G.Bratukhin, V.G.Davydov, "Soviet Aluminium-Lithium Alloys of Aerospace Application, Aluminium-Lithium", Papes presentid at the Sixth Int. Al-Li Conf., 1991, G.-Pk(FRG), p.35-42. 6. I. N. Fridlyander, A. G. Bratukhin, V. G. Davydov, "Soviet Aluminum-Lithium Alloys of Aerospace Application, Aluminum-Lithium", Papes presentid at the Sixth Int. Al-Li Conf., 1991, G.-Pk (FRG), p. 35-42.

7. Патент РФ N 2051048, МКИ В 60 В 3/04, 1992 г. 7. RF patent N 2051048, MKI B 60 V 3/04, 1992

Claims

1. Коррозионно-стойкий сплав на основе алюминия, содержащий магний, литий, медь, бериллий, по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающей цирконий, скандий, и по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающий кальций и барий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Магний - 2,0 - 5,8
Литий - 1,3 - 2,3
Медь - 0,01 - 0,3
Марганец - 0,03 - 0,5
Бериллий - 0,0001 - 0,3
По меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей цирконий и скандий - 0,02 - 0,25
По меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей кальций и барий - 0,002 - 0,1
Алюминий - Остальное
при этом оптимальное содержание циркония равно отношению: мас.% Zr = 0,08 + 0,07 x (2,3 - мас.% Li) - 0,3 x (мас.% Sc).1. A corrosion-resistant aluminum-based alloy containing magnesium, lithium, copper, beryllium, at least one metal selected from the group consisting of zirconium, scandium, and at least one metal selected from the group comprising calcium and barium, characterized in that it additionally contains manganese in the following ratio of components, wt.%:
Magnesium - 2.0 - 5.8
Lithium - 1.3 - 2.3
Copper - 0.01 - 0.3
Manganese - 0.03 - 0.5
Beryllium - 0.0001 - 0.3
At least one metal selected from the group consisting of zirconium and scandium - 0.02 - 0.25
At least one metal selected from the group consisting of calcium and barium - 0.002 - 0.1
Aluminum - Else
the optimal zirconium content is equal to the ratio: wt.% Zr = 0.08 + 0.07 x (2.3 - wt.% Li) - 0.3 x (wt.% Sc).

2. Способ изготовления полуфабрикатов из коррозионно-стойкого сплава на основе алюминия, включающий приготовление сплава, отливку слитков, гомогенизацию, горячую деформацию, промежуточный отжиг при 250 - 450^oC, окончательную деформацию, термическую обработку на твердый раствор, закалку со скоростью 0,5 - 3 V_крит и старение, отличающийся тем, что проводят приготовление сплава на основе алюминия следующего состава, мас.%: магний 2,0 - 5,8; литий 1,3 - 2,3, медь 0,01 - 0,3; марганец 0,03 - 0,5; бериллий 0,0001 - 0,3; по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей цирконий и скандий, 0,02 - 0,25; по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей кальций и барий, 0,002 - 0,1; алюминий - остальное, при этом оптимальное содержание циркония равно отношению: мас.% Zr = 0,08 + 0,07 x (2,3 - мас. % Li) - 0,3 x (мас.% Sc), а гомогенизацию проводят при 400 - 500^oC, термическую обработку на твердый раствор при 350 - 480^oC и старение при 100 - 200^oC в течение 0,5 - 36 ч.2. A method of manufacturing semi-finished products from a corrosion-resistant aluminum-based alloy, including alloy preparation, casting of ingots, homogenization, hot deformation, intermediate annealing at 250 - 450 ^o C, final deformation, heat treatment for solid solution, quenching at a rate of 0.5 - 3 V _crit and aging, characterized in that the preparation of an alloy based on aluminum of the following composition, wt.%: Magnesium 2.0 - 5.8; lithium 1.3 - 2.3, copper 0.01 - 0.3; manganese 0.03 - 0.5; beryllium 0.0001-0.3; at least one metal selected from the group consisting of zirconium and scandium, 0.02 - 0.25; at least one metal selected from the group consisting of calcium and barium, 0.002-0.1; aluminum - the rest, while the optimal zirconium content is equal to the ratio: wt.% Zr = 0.08 + 0.07 x (2.3 - wt.% Li) - 0.3 x (wt.% Sc), and homogenization is carried out at 400 - 500 ^o C, heat treatment for solid solution at 350 - 480 ^o C and aging at 100 - 200 ^o C for 0.5 to 36 hours

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для полуфабрикатов толщиной 15 мм и более предпочтительно используют слиток, имеющий размер зерна 60 - 300 мкм, а для полуфабрикатов толщиной менее 15 мм используют слиток, имеющий размер зерна 40 - 200 мкм. 3. The method according to claim 2, characterized in that for semi-finished products with a thickness of 15 mm or more, an ingot having a grain size of 60 to 300 μm is preferably used, and for semi-finished products with a thickness of less than 15 mm an ingot having a grain size of 40 to 200 μm is used.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что горячую деформацию кованных полуфабрикатов проводят при температуре 250 - 470^oC, по меньшей мере, в одну стадию при разовой степени деформации не более 30%, при этом суммарная степень деформации составляет не более 70%.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the hot deformation of the forged semi-finished products is carried out at a temperature of 250 - 470 ^o C, at least in one stage with a single degree of deformation of not more than 30%, while the total degree of deformation is not more than 70%.

5. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что горячую деформацию прессованных полуфабрикатов проводят при температуре 320 - 420^oC со степенью деформации не более 80%.5. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the hot deformation of the pressed semi-finished products is carried out at a temperature of 320 - 420 ^o C with a degree of deformation of not more than 80%.

6. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что горячую деформацию катаных полуфабрикатов проводят при температуре 250 - 420^oC при разовой степени деформации не более 30%, при этом суммарная степень деформации составляет не более 95%.6. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the hot deformation of the rolled semi-finished products is carried out at a temperature of 250 - 420 ^o C at a single degree of deformation of not more than 30%, while the total degree of deformation is not more than 95%.

7. Способ по любому из пп.2 - 6, отличающийся тем, что горячую деформацию и промежуточный отжиг проводят многократно. 7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the hot deformation and intermediate annealing are carried out repeatedly.

8. Способ по любому из пп.2 - 7, отличающийся тем, что окончательную деформацию проводят в горячую или в холодную. 8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the final deformation is carried out in hot or cold.

9. Изделие из коррозионно-стойкого сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что в качестве материала заготовки использован сплав следующего состава, мас.%: магний 2,0 - 5,8; литий 1,3 - 2,3; медь 0,01 - 0,3; марганец 0,03 - 0,5; бериллий 0,0001 - 0,3, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей цирконий и скандий, 0,02 - 0,25, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, включающей кальций и барий, 0,002 - 0,1; алюминий - остальное, при этом оптимальное содержание циркония равно отношению: мас.% Zr = 0,08 + 0,07 x (2,3 - мас.% Li) - 0,3 x (мас.% Sc). 9. A product from a corrosion-resistant alloy based on aluminum, characterized in that the alloy of the following composition is used as the workpiece material, wt.%: Magnesium 2.0 - 5.8; lithium 1.3 to 2.3; copper 0.01 - 0.3; manganese 0.03 - 0.5; beryllium 0.0001-0.3, at least one metal selected from the group comprising zirconium and scandium; 0.02-0.25, at least one metal selected from the group comprising calcium and barium, 0.002 - 0.1; aluminum - the rest, while the optimal zirconium content is equal to the ratio: wt.% Zr = 0.08 + 0.07 x (2.3 - wt.% Li) - 0.3 x (wt.% Sc).

10. Изделие по п.9, отличающееся тем, что оно выполнено из горяче- или холоднодеформированных полуфабрикатов. 10. The product according to claim 9, characterized in that it is made of hot or cold deformed semi-finished products.