RU2610190C1 - Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него - Google Patents
Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610190C1 RU2610190C1 RU2015147517A RU2015147517A RU2610190C1 RU 2610190 C1 RU2610190 C1 RU 2610190C1 RU 2015147517 A RU2015147517 A RU 2015147517A RU 2015147517 A RU2015147517 A RU 2015147517A RU 2610190 C1 RU2610190 C1 RU 2610190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- magnesium
- zinc
- strength
- group
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе алюминия. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: медь 0,5-3,5; магний 1,5-4,5; цинк 7,0-10,0; марганец 0,005-0,9; цирконий 0,005-0,5; кобальт 0,005-0,5; церий 0,005-0,5; бериллий 0,0001-0,01; по крайней мере один элемент из группы, содержащей железо, никель 0,005-0,35 каждого, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей скандий, титан 0,001-0,35 каждого, бор, углерод 0,0001-0,02 каждого, алюминий остальное. Техническим результатом является повышение пределов прочности и текучести при комнатной температуре, прочности при температуре 80ºС и малоцикловой усталости после упрочняющей термической обработки. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе алюминия, предназначенным для применения в качестве конструкционного материала для высоконагруженных элементов конструкций изделий авиационной и атомной техники, машиностроения.
Известен алюминиевый сплав (RU 2164541 С2, С22C 21/10, опубл. 27.03.2001), имеющий следующий состав, мас.%:
Цинк | 8,0-9,0 |
Магний | 2,3-3,0 |
Медь | 2,0-2,6 |
Цирконий | 0,1-0,2 |
Железо | 0,05-0,3 |
Кремний | 0,03-0,15 |
Бериллий | 0,0001-0,002 |
Водород | (0,9-3,6)×10-5 |
Алюминий | Остальное, |
при соотношении Fe/Si≥0,5.
Недостатком данного сплава является недостаточный уровень прочности и сильное разупрочнение при температурах выше 60°С, что не позволяет его применять для нагруженных элементов конструкции, эксплуатирующихся при повышенных температурах.
Известен высокопрочный деформируемый алюминиевый сплав (RU 2514748 C1, С22C 21/06, опубл. 10.05.2014), содержащий следующие элементы, мас.%:
Цинк | 6,0-8,0 |
Магний | 3,4-4,2 |
Медь | 0,8-1,3 |
Скандий | 0,07-0,15 |
Цирконий | 0,08-0,12 |
Бериллий | 0,0005-0,004 |
Церий | 0,01-0,15 |
Титан | 0,02-0,08 |
Кремний | 0,01-0,15 |
Железо | 0,01-0,15 |
Водород | 0,05-0,35 см3/100 г металла |
неизбежные примеси из группы | |
Mn, Cr, V, Mo, Li, Ag, K, Na, О | |
в суммарном количестве, не более | 0,10 |
алюминий | остальное, |
при соблюдении соотношения между содержанием магния и цинка от 0,53 до 0,57.
Недостатком данного сплава является сравнительно невысокий уровень механических свойств при комнатной температуре, а также при повышенных температурах.
Наиболее близким аналогом является алюминиевый сплав (RU 2553781 C1, С22C 21/10, опубл. 20.06.2015), имеющий следующий химический состав, мас.%:
Цинк | 8-10 |
Магний | 2,0-3,0 |
Медь | 1,6-2,6 |
Скандий | 0,12-0,25 |
Цирконий | 0,06-0,20 |
Бериллий | 0,0001-0,005 |
Кобальт | 0,05-0,15 |
Никель | 0,5-1,0 |
Железо | 0,45-0,95 |
Алюминий | остальное, |
при отношении содержания цинка к содержанию магния в пределах 3,1-4,1.
Недостатком данного сплава является его сильное легирование нерастворимыми в алюминии металлами, что приводит к образованию нерастворимых интерметаллидных фаз, имеющих грубую структуру и являющихся концентраторами напряжений, снижающими характеристики малоцикловой усталости.
Задачей данного изобретения является разработка алюминиевого сплава системы Al-Zn-Mg-Cu для элементов конструкций изделий авиационной, атомной техники и машиностроения, подвергающихся эксплуатационным нагревам и работающих до температур 70-80°С.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение пределов прочности и текучести при комнатной температуре и при температуре 80°С, а также Повышение характеристик усталостной долговечности после упрочняющей термической обработки.
Технический результат достигается за счет того, что предложен сплав на основе алюминия, содержащий цинк, медь, магний, скандий, цирконий, бериллий, кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий, марганец, по крайней мере один элемент из группы, содержащей железо, никель, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей скандий, титан, бор, углерод, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь | 0,5-3,5 |
Магний | 1,5-4,5 |
Цинк | 7,0-10,0 |
Марганец | 0,005-0,9 |
Цирконий | 0,005-0,5 |
Кобальт | 0,005-0,5 |
Церий | 0,005-0,5 |
Бериллий | 0,0001-0,01 |
по крайней мере один элемент из группы, | |
содержащей железо, никель | 0,005-0,35 каждого |
по крайней мере один элемент из группы, | |
содержащей скандий, титан | 0,001-0,35 каждого |
бор, углерод | 0,0001-0,02 каждого |
алюминий | остальное |
Высокое содержание цинка, меди и магния обеспечивает выделение упрочняющих фаз в процессе искусственного старения, что приводит к повышению механических характеристик. Легирование марганцем и цирконием обеспечивает формирование мелкозернистой структуры полуфабрикатов, обеспечивая повышенное сопротивление усталости, а также дополнительное структурное упрочнение материала. Легирование сплава добавками кобальта и церия обеспечивает образование небольшого количества интерметаллидов, осаждающихся на границах зерен и субзерен задерживая тем самым процессы ползучести, повышая характеристики работоспособности при повышенной температуре.
С целью модификации структуры слитков и обеспечения после деформации в полуфабрикатах из данного сплава однородного зерна с регламентированным размером вводятся элементы из группы, содержащей: титан, скандий, бор и углерод, которые образуют друг с другом и с алюминием соединения, являющиеся центрами кристаллизации при литье, обеспечивая мелкозернистую структуру в слитках.
Введение в состав сплава железа и/или никеля обеспечивает образование нерастворимых тугоплавких фаз типа Аl3X, которые образуются на границах зерен, обеспечивая повышение характеристик длительной прочности за счет торможения процессов движения дислокаций. Легирование бериллием обеспечивает повышенную технологичность при литье за счет образования защитной пленки, исключающей выгорание магния и других легкоплавких элементов в процессе плавки и отливки слитков. При дополнительном легировании сплава иттрием (в количестве 0,005-0,15 мас.%) обеспечивается формирование сложных интерметаллидов совместно со скандием и церием, повышающих механические свойства при повышенных температурах.
При этом содержание малорастворимых в алюминии добавок сокращено и оптимизировано с целью обеспечения сокращения количества интерметаллидов и снижения их размера в процессе деформации и термической обработки при изготовлении полуфабрикатов, что положительно сказывается на характеристиках трещиностойкости и усталости, т.к. нежелательные интерметаллиды провоцируют процессы зарождения и развития трещин при эксплуатации.
Пример осуществления.
Методом полунепрерывного литья были отлиты круглые слитки диаметром 110 мм, химический состав которых представлен в таблице 1.
После гомогенизации и обточки проводили прессование слитков на полосу размером 40×20 мм при температуре 400-460°C. После прессования полосы закаливались в холодной воде. Затем проводили правку растяжением со степенью остаточной деформации 0,5-1,5% для придания необходимой плоскостности и искусственное старение по одноступенчатому режиму на максимальную прочность.
Из полосы были вырезаны образцы для исследований механических свойств при растяжении при комнатной температуре и при повышенной температуре, а также образцы для определения малоцикловой усталости. Испытания проводились на круглых образцах по ГОСТ 1497-84. Испытания при повышенной температуре ГОСТ 9651-84. Испытания на малоцикловую усталость проводились по ГОСТ 25.502-79 при Kt=3.2, σmax=196 МПа. Результаты механических испытаний приведены в таблице 2.
Как видно из сравнения механических характеристик полос, представленных в таблице 2, предлагаемый сплав обладает на ~5% повышенным пределом прочности при повышенной температуре и на 20% повышенным сопротивлением усталости в сравнении с прототипом. Это позволяет использовать данный сплав в нагруженных элементах конструкций в условиях теплового воздействия, а также знакопеременных нагрузок.
Claims (3)
1. Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, медь, магний, цирконий, бериллий, кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий, марганец, по крайней мере один элемент из группы, содержащей железо, никель, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей скандий, титан, бор, углерод, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Изделие из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава на основе алюминия по п. 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147517A RU2610190C1 (ru) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147517A RU2610190C1 (ru) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610190C1 true RU2610190C1 (ru) | 2017-02-08 |
Family
ID=58457355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015147517A RU2610190C1 (ru) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610190C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050034794A1 (en) * | 2003-04-10 | 2005-02-17 | Rinze Benedictus | High strength Al-Zn alloy and method for producing such an alloy product |
RU2473709C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-01-27 | Закрытое акционерное общество "Военно-промышленная инвестиционная группа "ВИЛС" | Сверхпрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
RU2553781C1 (ru) * | 2014-03-07 | 2015-06-20 | Закрытое акционерное общество "Военно-промышленная инвестиционная группа "ВИЛС" | Сверхпрочный сплав на основе алюминия и изделие из него |
-
2015
- 2015-11-05 RU RU2015147517A patent/RU2610190C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050034794A1 (en) * | 2003-04-10 | 2005-02-17 | Rinze Benedictus | High strength Al-Zn alloy and method for producing such an alloy product |
US20090320969A1 (en) * | 2003-04-10 | 2009-12-31 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | HIGH STENGTH Al-Zn ALLOY AND METHOD FOR PRODUCING SUCH AN ALLOY PRODUCT |
RU2473709C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-01-27 | Закрытое акционерное общество "Военно-промышленная инвестиционная группа "ВИЛС" | Сверхпрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него |
RU2553781C1 (ru) * | 2014-03-07 | 2015-06-20 | Закрытое акционерное общество "Военно-промышленная инвестиционная группа "ВИЛС" | Сверхпрочный сплав на основе алюминия и изделие из него |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190040501A1 (en) | Nickel-cobalt alloy | |
TWI359870B (en) | Ni-cr-co alloy for advanced gas turbine engines | |
RU2394113C1 (ru) | Высокопрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие из него | |
KR102437942B1 (ko) | 6xxx 알루미늄 합금 | |
JP5237801B2 (ja) | 改善された高温特性を有するドープされたイリジウム | |
RU2610657C1 (ru) | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
AU2022224763B2 (en) | Creep resistant titanium alloys | |
US20150376755A1 (en) | Copper alloy material for continuous casting mold and process for producing same | |
KR20140010074A (ko) | 2xxx 계열 알루미늄 리튬 합금 | |
Santos et al. | Investigation and nanomechanical behavior of the microconstituents of Al-Si-Cu alloy after solution and ageing heat treatments | |
RU2558806C1 (ru) | Жаропрочный сплав на основе алюминия | |
CN112111680A (zh) | 一种铝合金及其板材的制备方法 | |
RU2610190C1 (ru) | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
JP2013053361A (ja) | 耐熱強度に優れた飛翔体用アルミニウム合金 | |
RU2659546C1 (ru) | Термостойкий сплав на основе алюминия | |
JP5852039B2 (ja) | 耐熱マグネシウム合金 | |
RU2588949C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
JPS602644A (ja) | アルミニウム合金 | |
RU2560485C1 (ru) | Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него | |
JP6787246B2 (ja) | 耐熱部材用合金原板、耐熱部材用合金板、およびエンジンの排気系部材用のガスケット | |
RU2560481C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Al-Cu-Li И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | |
JP5522692B2 (ja) | 高強度銅合金鍛造材 | |
RU2412270C1 (ru) | Сплав на основе алюминия | |
RU2804669C1 (ru) | Высокопрочный алюминиевый сплав системы Al-Zn-Mg-Cu и изделие, выполненное из него | |
RU2576286C2 (ru) | Сплав на основе алюминия |