RU2573164C1 - High-strength wrought aluminium-based alloy - Google Patents
High-strength wrought aluminium-based alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573164C1 RU2573164C1 RU2014139868/02A RU2014139868A RU2573164C1 RU 2573164 C1 RU2573164 C1 RU 2573164C1 RU 2014139868/02 A RU2014139868/02 A RU 2014139868/02A RU 2014139868 A RU2014139868 A RU 2014139868A RU 2573164 C1 RU2573164 C1 RU 2573164C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strength
- alloy
- alloys
- silver
- zirconium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mg-Ag, предназначенных для использования в качестве высокопрочных конструкционных материалов в авиационно-космической промышленности.The present invention relates to the field of metallurgy of alloys, in particular deformable heat-hardenable aluminum alloys of the Al-Cu-Mg-Ag system, intended for use as high-strength structural materials in the aerospace industry.
Жаропрочные алюминиевые сплавы системы Al-Cu-Mg, легированные серебром, широко используются в авиакосмической промышленности и машиностроении. Основное свое применение они нашли в качестве материалов для изготовления различных элементов силового набора и обшивки фюзеляжа, крыла, летательных аппаратов, силовых элементов конструкций в автомобильной промышленности. Данные сплавы характеризуются уникальным сочетанием прочностных характеристик и высокой вязкостью разрушения. Однако непрерывное усовершенствование используемых конструкций и стремление улучшить свойства материала с целью снижения расходов на эксплуатацию, обслуживание и ремонт, улучшения экономичности и характеристик изделия приводят к поиску новых сплавов, обеспечивающих необходимый комплекс свойств.Heat-resistant aluminum alloys of the Al-Cu-Mg system alloyed with silver are widely used in the aerospace industry and mechanical engineering. They found their main application as materials for the manufacture of various elements of the power set and cladding of the fuselage, wing, aircraft, power structural elements in the automotive industry. These alloys are characterized by a unique combination of strength characteristics and high fracture toughness. However, continuous improvement of the structures used and the desire to improve the properties of the material in order to reduce the cost of operation, maintenance and repair, improve the economy and characteristics of the product lead to the search for new alloys that provide the necessary set of properties.
Известен высокопрочный сплав серии АА2000 на основе алюминия (US №5652063, опубл. 29.07.1997), следующего состава (мас. %):Known high-strength alloy series AA2000 based on aluminum (US No. 5652063, publ. 07.29.1997), the following composition (wt.%):
Медь 4,85-5,3Copper 4.85-5.3
Магний 0,5-1,0Magnesium 0.5-1.0
Марганец 0,4-0,8Manganese 0.4-0.8
Серебро 0,2-0,8Silver 0.2-0.8
Цирконий 0,05-0,25Zirconium 0.05-0.25
Кремний ≤ 0,1Silicon ≤ 0.1
Железо ≤ 0,1Iron ≤ 0.1
Предпочтительное соотношение Cu/Mg между 5 и 9 и наиболее предпочтительное между 6 и 7,5.A preferred Cu / Mg ratio is between 5 and 9 and most preferred is between 6 and 7.5.
Также известен высокопрочный сплав системы Al-Cu-Mg для работы в интервале температур от 0°С до 250°С (US №4772342, опубл. 20.09.1988).Also known is a high-strength alloy of the Al-Cu-Mg system for operation in the temperature range from 0 ° C to 250 ° C (US No. 4772342, publ. 09/20/1988).
Химический состав данного изобретения (в мас.%):The chemical composition of the present invention (in wt.%):
Медь 5-7Copper 5-7
Магний 0,3-0,8Magnesium 0.3-0.8
Серебро 0,2-1Silver 0.2-1
Марганец 0,3-1Manganese 0.3-1
Цирконий 0,1-0,25Zirconium 0.1-0.25
Ванадий 0,05-0,15Vanadium 0.05-0.15
Кремний <0,1Silicon <0.1
В состоянии Т6 указанный сплав имеет следующие характеристики прочности: при комнатной температуре предел текучести при растяжении составляет 510 МПа, при 200°С этот же показатель равен 400 МПа и при 250°С около 300 МПа. Предел ползучести при 180°С после 500 ч выдержки равен 250 МПа.In the T6 state, this alloy has the following strength characteristics: at room temperature, the tensile yield strength is 510 MPa, at 200 ° C the same indicator is 400 MPa, and at 250 ° C about 300 MPa. The creep strength at 180 ° C after 500 hours of exposure is 250 MPa.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сплав Al-Cu-Mg, подходящий для авиационно-космического применения (RU №2418876, опубл. 20.05.2011), следующего состава (мас. %):Closest to the proposed invention is an Al-Cu-Mg alloy, suitable for aerospace applications (RU No. 2418876, publ. 05.20.2011), the following composition (wt.%):
Медь 4,1-5,5Copper 4.1-5.5
Магний 0,30-1,6Magnesium 0.30-1.6
Марганец 0,15-0,8Manganese 0.15-0.8
Титан 0,03-0,4Titanium 0.03-0.4
Хром 0,05-0,4Chrome 0.05-0.4
Серебро <0,7Silver <0.7
Цирконий <0,2Zirconium <0.2
Железо <0,20, предпочтительно <0,15Iron <0.20, preferably <0.15
Кремний <0,20, предпочтительно <0,15Silicon <0.20, preferably <0.15
Остаток составляет алюминий и другие примеси или случайные элементы, каждый <0,05%, в сумме <0,15%.The remainder is aluminum and other impurities or random elements, each <0.05%, in total <0.15%.
Механические свойства сплава в состоянии Т3 при комнатной температуре равны: предел текучести при растяжении 328-334 МПа, предел прочности 441-466 МПа, удлинение до разрушения ~ 22%.The mechanical properties of the alloy in the T3 state at room temperature are equal: yield strength tensile 328-334 MPa, tensile strength 441-466 MPa, elongation to failure ~ 22%.
Cуществующие сплавы обладают достаточным уровнем механических свойств, однако для создания новых конструкций, отвечающих требованиям экономичности и эффективности, необходим материал, рабочие характеристики которого превосходят достигнутый уровень. Таким образом, существует необходимость в создании нового сплава, обладающего улучшенным комплексом надлежащих механических свойств.Existing alloys have a sufficient level of mechanical properties, however, to create new designs that meet the requirements of economy and efficiency, you need a material whose performance characteristics exceed the achieved level. Thus, there is a need to create a new alloy having an improved complex of proper mechanical properties.
Основной задачей предлагаемого изобретения является разработка алюминиевого сплава системы Al-Cu-Mg-Ag, обладающего повышенным по сравнению с существующими сплавами уровнем механических свойств (ударная вязкость, предел текучести условный, предел прочности, относительное удлинение после разрыва).The main objective of the invention is the development of an aluminum alloy of the Al-Cu-Mg-Ag system, which has a higher level of mechanical properties compared to existing alloys (impact strength, conditional yield strength, tensile strength, elongation after rupture).
Задача решается за счет того, что в сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, марганец, серебро, титан, хром, цирконий, железо, кремний, дополнительно введены ванадий и цинк, а также снижено содержание железа и кремния, причем компоненты взяты в следующих соотношениях, мас. %:The problem is solved due to the fact that in the aluminum-based alloy containing copper, magnesium, manganese, silver, titanium, chromium, zirconium, iron, silicon, vanadium and zinc are additionally introduced, and the content of iron and silicon is reduced, and the components are taken in the following ratios, wt. %:
Медь от более 5,0 до 5,5Copper from more than 5.0 to 5.5
Магний 0,2-0,8Magnesium 0.2-0.8
Марганец 0,2-0,6Manganese 0.2-0.6
Серебро 0,4-0,8Silver 0.4-0.8
Титан 0,05-0,2Titanium 0.05-0.2
Хром 0,02-0,1Chrome 0.02-0.1
Цирконий 0,05-0,2Zirconium 0.05-0.2
Ванадий <0,1Vanadium <0.1
Цинк <0,25Zinc <0.25
Железо <0,1Iron <0.1
Кремний <0,1Silicon <0.1
Алюминий - остальноеAluminum - the rest
Наличие меди, магния и серебра в сплаве обеспечивает образование дополнительной тонкодисперсной упрочняющей Ω-фазы, благодаря которой сплавы этой системы легирования обладают уникальным комплексом механических свойств, такие как высокая прочность, сопротивление ползучести и вязкость разрушения, значительная усталостная долговечность. Комплексное легирование переходными металлами, такими как марганец, титан, цирконий и ванадий, при относительно низком содержании каждого компонента позволяет повысить плотность дисперсных частиц и избежать появления первичных интерметаллидов при литье сплава.The presence of copper, magnesium and silver in the alloy provides the formation of an additional finely dispersed hardening Ω-phase, due to which the alloys of this alloying system have a unique set of mechanical properties, such as high strength, creep resistance and fracture toughness, significant fatigue life. Complex alloying with transition metals, such as manganese, titanium, zirconium and vanadium, with a relatively low content of each component, allows to increase the density of dispersed particles and to avoid the appearance of primary intermetallic compounds during casting of the alloy.
Техническим результатом изобретения является сплав, обладающий улучшенными механическими прочностными характеристиками, который может быть использован при производстве полуфабрикатов в виде катаных плит и листов, поковок и прессованных прутков.The technical result of the invention is an alloy having improved mechanical strength characteristics, which can be used in the manufacture of semi-finished products in the form of rolled plates and sheets, forgings and pressed rods.
Примеры осуществленияExamples of implementation
Пример 1Example 1
Были отлиты два сплава: по прототипу и предлагаемого химического состава (табл.1). Сплавы были гомогенизированы при 525°С в течение 24 ч. Далее следовала горячая прокатка при 420°С до суммарной степени деформации ~ 80%, холодная прокатка со степенью деформации ~ 70% и закалка заготовок с 510°С (выдержка 1 ч) в холодную воду. Затем полученные полуфабрикаты выдерживались при комнатной температуре в течение 4 часов, после чего следовало предрастяжение листов на 2% деформации и естественное старение в течение 5 дней (состояние Т3).Two alloys were cast: the prototype and the proposed chemical composition (table 1). The alloys were homogenized at 525 ° C for 24 hours. Next, hot rolling at 420 ° C to a total degree of deformation of ~ 80% followed, cold rolling with a degree of deformation of ~ 70% and quenching of workpieces from 510 ° C (holding for 1 h) to cold water. Then, the obtained semi-finished products were kept at room temperature for 4 hours, followed by sheet stretching by 2% strain and natural aging for 5 days (T3 state).
В таблице 1 представлен химический состав предлагаемого сплава и прототипа, а результаты сравнения механических испытаний на растяжение по ГОСТ 1497-84 при комнатной температуре представлены в таблице 2 (состояние Т3). Образцы вырезались вдоль направления прокатки.Table 1 presents the chemical composition of the proposed alloy and prototype, and the results of a comparison of mechanical tensile tests according to GOST 1497-84 at room temperature are presented in table 2 (state T3). Samples were cut along the rolling direction.
Таблица 1 Table 1
Таблица 2 table 2
В таблице 2: σ0.2 - предел текучести условный; σв - предел прочности; δ, % - относительное удлинение после разрыва.In table 2: σ 0.2 - conditional yield strength; σ in - ultimate strength; δ,% - elongation after rupture.
Как видно из таблицы 2, механические свойства предлагаемого сплава существенно выше, чем прототипа. Это позволяет применять предлагаемое изобретение при практическом производстве различных полуфабрикатов, таких как поковки, плиты, листы, свариваемые детали.As can be seen from table 2, the mechanical properties of the proposed alloy is significantly higher than the prototype. This allows you to apply the present invention in the practical production of various semi-finished products, such as forgings, plates, sheets, welded parts.
Пример 2Example 2
Предлагаемый сплав с содержанием легирующих элементов, как указано в таблице 1, был получен методом литья, затем слиток гомогенизировали при 525°С в течение 24 ч. Далее из полученной заготовки вырезали прутки, которые подвергали равноканальному угловому прессованию при 400°С до суммарной степени деформации ~ 2. Затем полученную заготовку закаливали в воду с температуры 520°С, выдержка 1 ч, и подвергали холодной прокатке до суммарной степени деформации ~ 20% и искусственному старению при 190°С в течение 2 ч (состояние Т82). Образцы для механических испытаний вырезались вдоль и поперек направления прокатки, результаты испытаний при комнатной температуре приведены в таблице 3. Механические испытания на растяжение проводились по ГОСТ 1497-84, на определение ударной вязкости − по ГОСТ 9454-78, тип образца KCV.The proposed alloy with the content of alloying elements, as shown in table 1, was obtained by casting, then the ingot was homogenized at 525 ° C for 24 hours. Then, rods were cut from the obtained workpiece, which were subjected to equal channel angular pressing at 400 ° C to the total degree of deformation ~ 2. Then, the obtained billet was quenched in water from a temperature of 520 ° C for 1 h, and subjected to cold rolling to a total degree of deformation of ~ 20% and artificial aging at 190 ° C for 2 h (state T82). Samples for mechanical tests were cut along and across the rolling direction, the test results at room temperature are shown in table 3. Mechanical tensile tests were carried out according to GOST 1497-84, for the determination of impact strength - according to GOST 9454-78, type of sample KCV.
Механические свойства предлагаемого сплава в состоянии Т82 при комнатной температуре приведены в таблице 3.The mechanical properties of the proposed alloy in the state of T82 at room temperature are shown in table 3.
Таблица 3 Table 3
Таким образом, предлагаемый химический состав сплава обладает уникальным комплексом механических свойств, таких как: высокая прочность, сопротивление ползучести и вязкость разрушения, значительная усталостная долговечность. Значительно улучшенные характеристики алюминиевого сплава позволят изготавливать детали для авиационно-космической промышленности. Сплав может быть обработан до изделий различных форм, например лист, плита, кованое изделие, экструдированный пруток, может быть без покрытия или может иметь покрытие с целью дополнительного улучшения коррозионных свойств.Thus, the proposed chemical composition of the alloy has a unique set of mechanical properties, such as: high strength, creep resistance and fracture toughness, significant fatigue life. Significantly improved characteristics of the aluminum alloy will allow the manufacture of parts for the aerospace industry. The alloy can be processed to products of various shapes, for example, a sheet, plate, forged product, extruded bar, can be uncoated or may be coated in order to further improve the corrosion properties.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014139868/02A RU2573164C1 (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | High-strength wrought aluminium-based alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014139868/02A RU2573164C1 (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | High-strength wrought aluminium-based alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2573164C1 true RU2573164C1 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=55087121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014139868/02A RU2573164C1 (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | High-strength wrought aluminium-based alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2573164C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1170394A2 (en) * | 2000-06-12 | 2002-01-09 | Alcoa Inc. | Aluminium sheet products having improved fatigue crack growth resistance and methods of making same |
US20070102071A1 (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-10 | Bac Of Virginia, Llc | High strength, high toughness, weldable, ballistic quality, castable aluminum alloy, heat treatment for same and articles produced from same |
US20080029187A1 (en) * | 2004-07-15 | 2008-02-07 | Lin Jen C | 2000 Series alloys with enhanced damage tolerance performance for aerospace applications |
RU2418876C2 (en) * | 2005-10-25 | 2011-05-20 | Алерис Алюминум Кобленц Гмбх | ALLOY Al-Cu-Mg APPLICABLE FOR AEROSPACE ENGINEERING |
US8088234B2 (en) * | 2006-07-07 | 2012-01-03 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | AA2000-series aluminum alloy products and a method of manufacturing thereof |
-
2014
- 2014-10-02 RU RU2014139868/02A patent/RU2573164C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1170394A2 (en) * | 2000-06-12 | 2002-01-09 | Alcoa Inc. | Aluminium sheet products having improved fatigue crack growth resistance and methods of making same |
US20080029187A1 (en) * | 2004-07-15 | 2008-02-07 | Lin Jen C | 2000 Series alloys with enhanced damage tolerance performance for aerospace applications |
RU2418876C2 (en) * | 2005-10-25 | 2011-05-20 | Алерис Алюминум Кобленц Гмбх | ALLOY Al-Cu-Mg APPLICABLE FOR AEROSPACE ENGINEERING |
US20070102071A1 (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-10 | Bac Of Virginia, Llc | High strength, high toughness, weldable, ballistic quality, castable aluminum alloy, heat treatment for same and articles produced from same |
US8088234B2 (en) * | 2006-07-07 | 2012-01-03 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | AA2000-series aluminum alloy products and a method of manufacturing thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2908196C (en) | High strength, high formability, and low cost aluminum-lithium alloys | |
US11168383B2 (en) | Aluminum-based alloy | |
US7229509B2 (en) | Al-Cu-Li-Mg-Ag-Mn-Zr alloy for use as structural members requiring high strength and high fracture toughness | |
CA2418079C (en) | High strength aluminium-based alloy and the article made thereof | |
RU2477331C2 (en) | Product from aluminium alloy with high resistance to damages, namely to be used in aviation and space industry | |
US8845827B2 (en) | 2XXX series aluminum lithium alloys having low strength differential | |
CA2962629C (en) | Aluminum alloy products and a method of preparation | |
US20140017116A1 (en) | 6xxx aluminum alloys, and methods for producing the same | |
RU2007133521A (en) | AL-ZN-CU-MG ALLOYS ON THE BASIS OF ALUMINUM AND METHODS OF THEIR OBTAINING AND APPLICATION | |
US11174535B2 (en) | Isotropic plates made from aluminum-copper-lithium alloy for manufacturing aircraft fuselages | |
WO2019007817A1 (en) | Al- zn-cu-mg alloys and their manufacturing process | |
US10501835B2 (en) | Thin sheets made of an aluminium-copper-lithium alloy for producing airplane fuselages | |
US6726878B1 (en) | High strength aluminum based alloy and the article made thereof | |
CN109844151B (en) | Sheet made of an aluminium-magnesium-scandium alloy for aerospace applications | |
CN109868400A (en) | A kind of low cost for high formability light sheet products, is substantially free of the aluminium lithium alloy of Zr | |
US20180274073A1 (en) | High-strength alloy based on aluminium and method for producing articles therefrom | |
RU2327758C2 (en) | Aluminium base alloy and products made out of it | |
RU2573164C1 (en) | High-strength wrought aluminium-based alloy | |
US20210262065A1 (en) | 2xxx aluminum alloys | |
RU2385358C1 (en) | Cast alloy on aluminium base | |
US20180312944A1 (en) | Extruded product made from al-cu-mg alloy with improved compromise between mechanical resistance and toughness | |
RU2165996C1 (en) | Highly strong aluminium-based alloy and product thereof | |
RU2771396C1 (en) | Aluminium-based alloy and product made therefrom | |
RU2343219C1 (en) | Alloy on basis of aluminium | |
RU2255133C1 (en) | Aluminum-base deformable alloy and article made of this alloy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201003 |