RU2579861C1 - Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия - Google Patents
Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579861C1 RU2579861C1 RU2014149566/02A RU2014149566A RU2579861C1 RU 2579861 C1 RU2579861 C1 RU 2579861C1 RU 2014149566/02 A RU2014149566/02 A RU 2014149566/02A RU 2014149566 A RU2014149566 A RU 2014149566A RU 2579861 C1 RU2579861 C1 RU 2579861C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformed
- deformed semi
- melt
- finished products
- semi
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Fe-Si в виде тонколистового проката, фольги, листов, плит, прессованных профилей, проволоки и др. Из деформированных полуфабрикатов могут быть получены изделия, предназначенные для использования в качестве упаковочного материала пищевых продуктов, изделия, используемые в строительстве в качестве отделочно-декоративного материала, химической промышленности для хранения и транспортировки различных химических веществ и т.д. Способ получения деформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава включает приготовление расплава, содержащего алюминий, железо и кремний, получение слитка путем кристаллизации расплава, получение деформированных полуфабрикатов путем деформации слитка и отжиг деформированных полуфабрикатов, при этом расплав готовят на основе алюминия, полученного по технологии инертного анода, при следующем соотношении компонентов в расплаве, мас. %: железо - 0,5-1,6, кремний - 0,25-0,4, алюминий - остальное, при отношении железа к кремнию, составляющем 2-4, кристаллизацию расплава проводят со скоростью охлаждения не менее 20 К/с, деформацию слитка проводят по меньшей мере в 2 этапа с промежуточным отжигом между этапами при 300-450°C, на первом этапе со степенью деформации не менее 90%, на последующем этапе со степенью деформации не менее 60%, отжиг готового деформированного полуфабриката проводят при 300-400°C, при этом получают деформированные полуфабрикаты со структурой, содержащей алюминиевую матрицу с содержанием кремния до 0,1 мас. % и равномерно распределенными частицами фазы Al8Fe2Si со средним поперечным размером не более 1 мкм и массовой долей от 0,5 до 2%. Техническим результатом изобретения является создание нового деформированного сплава, выполненного в виде тонколистового проката, плиты, фольги и проволоки с высоким комплексом механических и электрических свойств, в частности с временным сопротивлением после отжига, превышающим 130 МПа, электропроводностью более 60% IACS, относительным удлинением, превышающим 20%. 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 3 пр.
Description
Область техники
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Fe-Si в виде тонколистового проката, фольги, листов, плит, прессованных профилей, проволоки и др. Материал может быть использован при получении изделий, работающих в различных средах, в том числе и коррозионной. Из деформированных полуфабрикатов предлагаемого сплава могут быть получены изделия, предназначенные для использования в качестве упаковочного материала пищевых продуктов; изделия, используемые в строительстве (в качестве отделочно-декоративного материала); химической промышленности (для хранения и транспортировки различных химических веществ); электротехнических изделий в качестве проводов, шин и др.
Предшествующий уровень техники
Деформируемые алюминиевые сплавы системы Al-Fe-Si (8ххх серии типа 8079, в том числе и нелегированный алюминий 1xxx серии типа 1050) характеризуются высоким сочетанием коррозионной стойкости и технологичности при обработке давлением (Алиева С.Г., Альтман М.Б. и др. Промышленные алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1984. 528 с.). Существенным недостатком данных сплавов является широкий концентрационный интервал легирующих элементов (прежде всего по содержанию Fe) без регламентации конечной структуры, что может приводить к ухудшению технологичности при обработке давлением, особенно при получении тонколистового проката и фольги, а также ухудшению качества наносимого анодированного покрытия. В частности, при высоком содержании Fe и относительно невысоких концентрациях кремния в структуре будет формироваться преимущественно фаза Al3Fe (Al6Fe) кристаллизационного происхождения.
Известен способ получения фольги из алюминиевого сплава системы Al-Fe-Si (патент WO 2007006426 A3, NOVELIS, INC). В данном изобретении авторы регламентировали соотношение Fe и Si и, как следствие, реализовали в структуре преимущественно кубическую фазу α-AlFeSi. Это позволило повысить технологичность при холодной обработке давлением (вплоть до получения фольги менее 200 мкм) и обеспечило высокий уровень механических свойств. К недостаткам данного метода следует отнести следующее: для реализации холодной обработки давлением литой заготовки (вплоть до получения фольги толщиной 200 мкм и менее) требуется обеспечить высокую скорость охлаждения слитка (литой заготовки) в интервале кристаллизации. При недостаточной скорости охлаждения в структуре будут формироваться относительно грубые частицы Fe-содержащей фазы, что негативно отразится на механических свойствах. Кроме того, регламентирование лишь соотношения между Fe и Si в широком концентрационном диапазоне не позволит достичь минимального содержания кремния в алюминиевом твердом растворе, что особенно важно в случае использования этого материала в электротехнике.
Известен другой способ получения листового материала из алюминиевого сплава (патент US 4126487, Alcan), наиболее близкий к заявленному способу. Авторами изобретения предложен способ получения листов из сплавов системы Al-Fe и Al-Fe-Si, позволяющий достичь в структуре регламентированного размера фаз кристаллизационного происхождения, обеспечивающих высокий уровень механических свойств. К недостаткам данного изобретения следует отнести возможность формирования различных кристаллизационных фаз, способных снизить технологичность при обработке давлением.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения положена задача создать новый деформированный сплав на основе алюминия, полученного по технологии инертного анода, который бы в виде различных деформируемых полуфабрикатов (тонколистового проката, фольги, плитах, проволоки и др.) обладал бы высокой технологичностью при обработке давлением, хорошим уровнем механических свойств в отожженном состоянии (в частности временное сопротивление не менее 130 МПа и относительное удлинение не менее 20%) и электропроводности более 60% IACS.
Поставленная задача решается созданием способа получения деформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава, включающего приготовление расплава из алюминия, содержащего железо и кремний, получение слитка путем кристаллизации расплава, получение деформированных полуфабрикатов путем деформации слитка и отжиг деформированных полуфабрикатов, отличающегося тем, что расплав готовят на основе алюминия, полученного по технологии инертного анода, содержащего
железо - от 0,5 до 1,6 масс. %,
кремний - от 0,25 до 0,4 масс. %,
алюминий - остальное,
при соотношении Fe/Si=2-4, в этом случае кристаллизацию расплава проводят со скоростью охлаждения не менее 20 К/с, деформацию слитка проводят ступенями по меньшей мере в 2 этапа с промежуточным отжигом между ступенями при 300-450°C, на первой ступени со степенью деформации не менее 90%, последующая деформация со степенью обжатия не менее 60%, отжиг готового деформированного полуфабриката при 300-400°C, при этом получают деформированные полуфабрикаты со структурой, содержащей алюминиевую матрицу с содержанием кремния не более 0,1% и равномерно распределенными частицами фазы Al8Fe2Si со средним поперечным размером не более 1 мкм и массовой долей от 0,5 до 2%. В частном случае деформирование слитка проводят без промежуточного отжига. Сплав может быть выполнен в виде различных деформированных полуфабрикатов: тонколистового проката, фольги, плит, проволоки.
Техническим результатом данного изобретения является создание нового деформированного сплава, выполненного в виде тонколистового проката, плиты, фольги и проволоки с высоким комплексом механических и электрических свойств, в частности, временное сопротивление после отжига превышает 130 МПа, электропроводность более 60% IACS, относительное удлинение превышает 20%.
Сущность изобретения
При создании изобретения была поставлена задача - разработать сплав со структурой, содержащей алюминиевую матрицу с содержанием кремния до 0,1% и равномерно распределенными частицами фазы Al8Fe2Si со средним поперечным размером не более 1 мкм и массовой долей от 0,5 до 2%. При этом сплав должен быть пригоден для его получения на серийном промышленном оборудовании, используемом для производства деформируемых алюминиевых сплавов со следующим уровнем механических характеристик (на листах): временное сопротивление не менее 130 МПа, относительное удлинение не менее 20%.
Обоснование заявляемых технологических параметров способа получения деформированных из данного сплава приведено ниже.
При кристаллизации расплава со скоростью охлаждения менее 20 К/с возможно формирование относительно грубых Fe-содержащих фаз кристаллизационного происхождения со средним поперечным размером более 1 мкм и, как следствие, ухудшение технологичности при деформации и ухудшение качества поверхности деформируемых полуфабрикатов.
Если температура промежуточного отжига деформированного полуфабриката будет превышать 450°C, то в структуре возможно формирование относительно крупных зерен при рекристаллизации. Если температура промежуточного отжига деформированного полуфабриката будет ниже 300°C, то потребуются длительные временные выдержки при термообработке.
Если температура отжига готового деформированного полуфабриката будет превышать 400°C, то в структуре возможно формирование относительно крупных рекристаллизованных зерен, приводящих к снижению относительного удлинения. Если температура отжига готового деформированного полуфабриката будет ниже 300°C, то потребуются длительные временные выдержки при смягчающем отжиге.
Если расплав готовить из алюминия, полученного по технологии инертного анода, выходящего за пределы: железо от 0,5 до 1,6 масс. %, кремний от 0,25 до 0,4 масс. %, при соотношении Fe/Si=2-4, то конечная структура будет представлять собой алюминиевую матрицу с распределенными в ней различными частицами Fe-содержащих фаз. Присутствие других Fe-содержащих фаз способно ухудшить технологичность при обработке давлением. При большей концентрации кремния алюминиевый твердый раствор может содержать более 0,1 масс. % Si, что негативно отразится на электропроводимости материала.
Примеры конкретного выполнения
Сплавы для заявляемого материала были приготовлены в электрической печи сопротивления в графитошамотных тиглях из алюминия, полученного по технологии инертного анода, алюминия марки А7 (ГОСТ 11069-2001) и двойных лигатур (Al-Fe и Al-Si). Состав сплава для заявляемого материала соответствовал составам 2-4 в табл. 1. Плоские (сечением 40×120 мм) и цилиндрические слитки (диаметром 44 мм) получали литьем в графитовые изложницы. Количество Fe-содержащих фаз, концентрацию кремния в алюминиевом твердом растворе рассчитывали с использованием программы Thermo-Calc (база данных TTAL5). Для сплава состава 3 были получены слитки при меньшей скорости охлаждения в интервале кристаллизации.
Прокатку плоских слитков проводили как с промежуточным отжигом, так и без него. Волочение проволоки проводили без промежуточного отжига. Структуру сплавов изучали в электронном сканирующем микроскопе (TESCAN). Испытание на растяжение проводилось по ГОСТ 1497-84 (скорость деформирования составляла 4 мм/мин, расчетная длина 50 мм). Измерение удельного электросопротивления (с последующим пересчетом в значения IACS) плоских образцов проводили с помощью цифрового программируемого миллиомметра INSTEK GOM-2.
Пример 1
Определяли механические свойства и проводимость холоднокатаных листов (толщиной 0,5 мм) после отжига при 300°C в течение 1 часа (табл. 1). Схема получения листов: деформация слитка с начальной температурой слитка 450°C (без подогрева) до листа толщиной 4 мм, далее промежуточный отжиг при 400°C в течение 1 часа и последующая деформация при комнатной температуре до листа 0,5 мм.
Из представленных в таблице 1 результатов следует, что лишь заявляемый сплав составов 2-4 удовлетворяет требованиям в отожженном состоянии по уровню механических свойств, проводимости (временное сопротивление более 130 МПа, относительное удлинение выше 20% и IACS более 60%) и содержанию кремния в алюминиевом твердом растворе.
Пример 2
Для обоснования скорости охлаждения в интервале кристаллизации слитки заявляемого сплава состава 3 (табл. 1) были получены с различными скоростями (табл. 2).
Из результатов, представленных в таблице и на фигуре 1 (Типичная микроструктура сплава состава 3 табл. 1), видно, что при скоростях охлаждения в интервале кристаллизации выше 20 К/с реализуется заданная структура с поперечным размером Fe-содержащих частиц со средним поперечным размером не более 1 мкм. При меньшей скорости охлаждения структура существенно огрубляется, например, на фигуре 2 (структура сплава 3 (табл. 1), полученного при скорости охлаждения менее 1 К/с) показано, что при скорости менее 1 К/с размер Fe-содержащих фаз может достигать более 2 мкм.
Пример 3
Оценку технологичности при обработке давлением проводили на литых плоских (высотой 40 мм) и цилиндрических (диаметром 44 мм) слитках состава 3 (табл. 1), которые были подвергнуты деформации без промежуточного отжига до фольги толщиной менее 50 мкм (прокаткой) и проволоки диаметром менее 200 мкм (волочением), фотографии фольги представлены на фиг. 3 (фольга и тонколистовой прокат из сплава состава 3 (табл. 1)) и фиг. 4 (проволока из сплава состава 3 (табл. 1)).
Claims (5)
1. Способ получения деформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава, включающий приготовление расплава, содержащего алюминий, железо и кремний, получение слитка путем кристаллизации расплава, получение деформированных полуфабрикатов путем деформации слитка и отжиг деформированных полуфабрикатов, отличающейся тем, что расплав готовят на основе алюминия, полученного по технологии инертного анода, при следующем соотношении компонентов в расплаве, мас. %:
железо - 0,5-1,6,
кремний - 0,25-0,4,
алюминий - остальное,
при отношении железа к кремнию, составляющем 2-4, кристаллизацию расплава проводят со скоростью охлаждения не менее 20 К/с, деформацию слитка проводят по меньшей мере в 2 этапа с промежуточным отжигом между этапами при 300-450°C, на первом этапе со степенью деформации не менее 90%, на последующем этапе со степенью деформации не менее 60%, отжиг готового деформированного полуфабриката проводят при 300-400°C, при этом получают деформированные полуфабрикаты со структурой, содержащей алюминиевую матрицу с содержанием кремния до 0,1 мас. % и равномерно распределенными частицами фазы Al8Fe2Si со средним поперечным размером не более 1 мкм и массовой долей от 0,5 до 2%.
железо - 0,5-1,6,
кремний - 0,25-0,4,
алюминий - остальное,
при отношении железа к кремнию, составляющем 2-4, кристаллизацию расплава проводят со скоростью охлаждения не менее 20 К/с, деформацию слитка проводят по меньшей мере в 2 этапа с промежуточным отжигом между этапами при 300-450°C, на первом этапе со степенью деформации не менее 90%, на последующем этапе со степенью деформации не менее 60%, отжиг готового деформированного полуфабриката проводят при 300-400°C, при этом получают деформированные полуфабрикаты со структурой, содержащей алюминиевую матрицу с содержанием кремния до 0,1 мас. % и равномерно распределенными частицами фазы Al8Fe2Si со средним поперечным размером не более 1 мкм и массовой долей от 0,5 до 2%.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформированный полуфабрикат выполняют в виде тонколистового проката.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформированный полуфабрикат выполняют в виде фольги.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформированный полуфабрикат выполняют в виде плиты.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформированный полуфабрикат выполняют в виде проволоки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149566/02A RU2579861C1 (ru) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149566/02A RU2579861C1 (ru) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579861C1 true RU2579861C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014149566/02A RU2579861C1 (ru) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579861C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4126487A (en) * | 1974-11-15 | 1978-11-21 | Alcan Research And Development Limited | Producing improved metal alloy products (Al-Fe alloy and Al-Fe-Si alloy) |
WO2000066799A1 (en) * | 1999-04-29 | 2000-11-09 | Alcan International Limited | Production of aluminum alloy strip for use in making thin gauge foils |
US6402861B1 (en) * | 1997-10-31 | 2002-06-11 | Alcan International Limited | Process for producing base foils of aluminum alloys |
EP1362130B1 (en) * | 2001-02-13 | 2006-08-16 | Novelis, Inc. | Production of aluminum alloy foils having high strength and good rollability |
RU2305022C1 (ru) * | 2006-03-13 | 2007-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Способ изготовления фольговой заготовки из сплава алюминий-железо-кремний |
-
2014
- 2014-12-09 RU RU2014149566/02A patent/RU2579861C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4126487A (en) * | 1974-11-15 | 1978-11-21 | Alcan Research And Development Limited | Producing improved metal alloy products (Al-Fe alloy and Al-Fe-Si alloy) |
US6402861B1 (en) * | 1997-10-31 | 2002-06-11 | Alcan International Limited | Process for producing base foils of aluminum alloys |
WO2000066799A1 (en) * | 1999-04-29 | 2000-11-09 | Alcan International Limited | Production of aluminum alloy strip for use in making thin gauge foils |
EP1362130B1 (en) * | 2001-02-13 | 2006-08-16 | Novelis, Inc. | Production of aluminum alloy foils having high strength and good rollability |
RU2305022C1 (ru) * | 2006-03-13 | 2007-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Способ изготовления фольговой заготовки из сплава алюминий-железо-кремний |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6339616B2 (ja) | 展伸用途のマグネシウム系合金 | |
JP6465338B2 (ja) | マグネシウム合金、マグネシウム合金板、マグネシウム合金部材、及びマグネシウム合金の製造方法 | |
JP6119937B1 (ja) | 陽極酸化皮膜を有する外観品質に優れたアルミニウム合金押出材及びその製造方法 | |
EP2929061B1 (en) | Heat resistant aluminium base alloy and fabrication method | |
JP7350805B2 (ja) | アルミニウム基合金から変形半製品の製造方法 | |
JP2016505713A5 (ru) | ||
WO2018088351A1 (ja) | アルミニウム合金押出材 | |
WO2017006816A1 (ja) | 陽極酸化皮膜を有する外観品質に優れたアルミニウム合金押出材及びその製造方法 | |
EP3476959B1 (en) | Magnesium alloy material and manufacturing method therefor | |
RU2579861C1 (ru) | Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия | |
RU2590403C1 (ru) | Сплав на основе алюминия и способ получения из него деформированных полуфабрикатов | |
JP2004124152A (ja) | マグネシウム基合金の圧延線材及びその製造方法 | |
Szczypiorski et al. | The mechanical and metallurgical characteristics of twin-belt cast aluminum strip using current Hazelett technology | |
Noda et al. | Texture, microstructure, and mechanical properties of calcium containing flame-resistant magnesium alloy sheets produced by twin-roll casting and sequential warm rolling | |
JP2004124154A (ja) | マグネシウム基合金の圧延線材及びその製造方法 | |
US20220396854A1 (en) | An aluminum alloy material suitable for use in the food industry and production method thereof | |
RU2717437C1 (ru) | Сплав на основе алюминия, изделие из него и способ получения изделия | |
WO2021215241A1 (ja) | マグネシウム合金、マグネシウム合金板、マグネシウム合金棒およびこれらの製造方法、マグネシウム合金部材 | |
US20150315690A1 (en) | Method for manufacturing extruded magnesium alloy and extruded magnesium alloy manufactured thereby |