RU2805737C1 - High strength aluminum alloy - Google Patents

High strength aluminum alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2805737C1
RU2805737C1 RU2023109674A RU2023109674A RU2805737C1 RU 2805737 C1 RU2805737 C1 RU 2805737C1 RU 2023109674 A RU2023109674 A RU 2023109674A RU 2023109674 A RU2023109674 A RU 2023109674A RU 2805737 C1 RU2805737 C1 RU 2805737C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casting
aluminum
alloy
scandium
zirconium
Prior art date
Application number
RU2023109674A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Христьянович Манн
Роман Олегович Вахромов
Александр Юрьевич Крохин
Дмитрий Константинович Рябов
Сергей Владимирович Матвеев
Владимир Николаевич Фадеев
Дмитрий Олегович Фокин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Институт легких материалов и технологий"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805737C1 publication Critical patent/RU2805737C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: aluminum-based alloys, used to produce castings by centrifugal casting, low-pressure casting, gravity casting or casting with crystallization under pressure. Aluminum-based casting alloy contains, wt.%: zinc 4.0-5.0, magnesium 1.2-1.7, nickel 0.3-0.6, iron from 0.25 to less than 0.5, titanium 0.01-0.2, boron 0.002-0.05, at least one element from the group including chromium 0.01-0.2, scandium 0.01-0.2, zirconium 0.01-0.2 , aluminum and inevitable impurities - the rest.
EFFECT: high strength properties are ensured while maintaining ductility and manufacturability during casting.
5 cl, 1 dwg, 9 tbl, 4 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении отливок типа трубы центробежным способом литья в металлическую форму или методом литья под низким давлением, методом гравитационного литья, методом литья с кристаллизацией под давлением. The invention relates to the field of metallurgy, namely to aluminum-based alloys, and can be used to produce pipe-type castings by centrifugal casting into a metal mold or by low-pressure casting, by gravity casting, by casting with crystallization under pressure.

Уровень техникиState of the art

Для изготовления алюминиевых отливок центробежным способом литья используется, как правило, сплав АК7. Это связано с тем, что данный сплав не только является достаточно технологичным с точки зрения литья, но и при кристаллизации не склонен к зональной ликвации при воздействии центробежной силы, так как при его затвердевании в первую очередь формируется каркас из дендритов твердого раствора алюминия. Однако, данный сплав для достижения необходимых прочностных свойств требует проведения термической обработки по режиму Т6, что может приводить к короблению при закалке протяженных тонкостенных отливок. Таким образом, для подобных отливок желательно исключить операцию закалки.For the production of aluminum castings by centrifugal casting, AK7 alloy is usually used. This is due to the fact that this alloy is not only quite technologically advanced from the point of view of casting, but during crystallization it is not prone to zonal segregation under the influence of centrifugal force, since when it solidifies, a framework of aluminum solid solution dendrites is first formed. However, in order to achieve the required strength properties, this alloy requires heat treatment in the T6 mode, which can lead to warping when hardening long thin-walled castings. Thus, for such castings, it is desirable to eliminate the hardening operation.

Известен материал, разработанный компанией РУСАЛ, отраженный в изобретении «Высокопрочный сплав на основе алюминия» (RU № 2673593 от 30.05.2017 г.). Предложенный сплав содержит, мас.%: цинк 5-8, магний 1,5-2,1, кальций 0,10-1,9, железо 0,08-0,5, титан 0,01-0,15, кремний 0,08-0,9, никель 0,2-0,4, церий 0,2-0,4, цирконий 0,08-0,15, скандий 0,08-0,15, алюминий – остальное, при этом содержание цинка в алюминиевом растворе и вторичных выделениях составляет не менее 4 мас. %. Из материала могут быть получены изделия, работающие в нагруженных конструкциях, в том числе, ответственного назначения, в следующих областях: транспорт (для получения автокомпонентов, включая литые колесные диски), спортивная индустрия и спортинвентарь (велосипеды, самокаты, тренажеры и др.), другие отрасли машиностроения и промышленного хозяйства.The material developed by the RUSAL company is known, reflected in the invention “High-strength aluminum-based alloy” (RU No. 2673593 dated May 30, 2017). The proposed alloy contains, wt.%: zinc 5-8, magnesium 1.5-2.1, calcium 0.10-1.9, iron 0.08-0.5, titanium 0.01-0.15, silicon 0.08-0.9, nickel 0.2-0.4, cerium 0.2-0.4, zirconium 0.08-0.15, scandium 0.08-0.15, aluminum - the rest, while the zinc content in the aluminum solution and secondary secretions is at least 4 wt. %. The material can be used to produce products that operate in loaded structures, including those for critical purposes, in the following areas: transport (for obtaining automotive components, including alloy wheels), sports industry and sports equipment (bicycles, scooters, exercise equipment, etc.), other branches of mechanical engineering and industrial economy.

Среди недостатков предложенного материала следует отметить достаточно высокое содержание цинка, что при центробежном способе литья с высокими гравитационными коэффициентами приводит к зональной ликвации и обогащению цинком наружного слоя и обеднения внутреннего слоя отливки, что ведет к значительной анизотропии прочностных свойств по сечению. Кроме того, данный сплав требует либо проведения закалки, либо отжига при температуре порядка 450°С, что может приводить к короблению тонкостенных отливок трубчатого типа.Among the disadvantages of the proposed material, it should be noted the rather high zinc content, which with the centrifugal casting method with high gravitational coefficients leads to zonal segregation and enrichment of the outer layer with zinc and depletion of the inner layer of the casting, which leads to a significant anisotropy of the strength properties across the cross section. In addition, this alloy requires either quenching or annealing at a temperature of about 450°C, which can lead to warping of thin-walled tubular-type castings.

Известен другой высокопрочный сплав системы Al-Zn-Mg-Cu-Sc для отливок аэрокосмического и автомобильного применения, раскрытый в патенте Alcoa Int. ЕР1885898 (публ. 02.13.2008 г., бюл. 2008/07). Из предложенного сплава, содержащего 4-9% Zn; 1-4% Mg; l-2,5%Cu; <0,1% Si; 0,12% Fe; <0,5% Mn; 0,01 to 0,05% В; 0.15% Ti; 0,05-0,2% Zr; 0,1-0,5% Sc, могут быть получены отливки с высоким уровнем прочностных характеристик (на 100% больше чем сплав типа A356) следующими методами литья: методом литья под низким давлением, методом гравитационного литья в кокиль, методом литья с кристаллизацией под давлением и другими. Среди недостатков этого изобретения следует выделить отсутствие в химическом составе эвтектикообразующих элементов (структура сплава представляет собой преимущественно алюминиевый раствор), что не позволит получать фасонные отливки относительно сложной формы. Кроме того, в химическом составе сплава ограничено железо, что требует использование относительно чистых марок первичного алюминия, а также присутствует комбинация малых добавок переходных металлов, в том числе и скандия, что в некоторых случаях не в полной мере оправдано, например, при литье в землю, из-за низкой скорости охлаждения.Another high-strength alloy of the Al-Zn-Mg-Cu-Sc system is known for castings for aerospace and automotive applications, disclosed in the Alcoa Int. patent. EP1885898 (published 13/02/2008, Bulletin 2008/07). From the proposed alloy containing 4-9% Zn; 1-4% Mg; l-2.5%Cu; <0.1% Si; 0.12% Fe; <0.5% Mn; 0.01 to 0.05% V; 0.15% Ti; 0.05-0.2% Zr; 0.1-0.5% Sc, castings with a high level of strength characteristics (100% more than A356 type alloy) can be obtained by the following casting methods: low pressure casting, gravity chill casting, freezing crystallization casting pressure and others. Among the disadvantages of this invention, one should highlight the absence of eutectic-forming elements in the chemical composition (the alloy structure is predominantly an aluminum solution), which will not allow the production of shaped castings of relatively complex shapes. In addition, the chemical composition of the alloy contains limited iron, which requires the use of relatively pure grades of primary aluminum, and there is also a combination of small additions of transition metals, including scandium, which in some cases is not fully justified, for example, when casting into the ground , due to the low cooling rate.

Известен материал на основе алюминия, раскрытый в патенте НИТУ «МИСиС» RU № 2484168, (публ. 10.06.2013 г., бюл. №16). Предложенный материал содержит легирующие элементы при следующем соотношении (масс. %): цинк 7-12, кальций 2-5, магний 2,2-3,8, цирконий 0,02-0,25, алюминий остальное, при этом твердость материала составляет не менее 150 HV, временное сопротивление (σв) - не менее 450 МПа, предел текучести (σ0,2) – не менее 400 МПа. Материал может быть использован при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 100-150°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря и др. Среди недостатков предложенного материала следует выделить то, что заявлены высокие концентрации магния, приводящие к высокой перенапряженности матрицы алюминиевого раствора и, как следствие, к снижению значений относительного удлинения. А столь высокая концентрация цинка делает сплав склонным к ликвации, что требует проведения закалки или отжига.Aluminum-based material is known, disclosed in the NUST MISIS patent RU No. 2484168, (published June 10, 2013, Bulletin No. 16). The proposed material contains alloying elements in the following ratio (wt. %): zinc 7-12, calcium 2-5, magnesium 2.2-3.8, zirconium 0.02-0.25, aluminum the rest, while the hardness of the material is not less than 150 HV, tensile strength (σв) - not less than 450 MPa, yield strength (σ0.2) - not less than 400 MPa. The material can be used to produce products operating under high loads at temperatures up to 100-150°C, such as parts of aircraft, cars and other vehicles, parts of sports equipment, etc. Among the disadvantages of the proposed material, it should be noted that the declared high magnesium concentrations leading to high overstress of the aluminum solution matrix and, as a consequence, to a decrease in elongation values. And such a high concentration of zinc makes the alloy prone to segregation, which requires hardening or annealing.

Наиболее близким к предложенному изобретению является высокопрочный сплав на основе алюминия, разработанный компанией РУСАЛ, отраженный в изобретении «Высокопрочный сплав на основе алюминия» (RU № 2610578 от 29.09.2015 г.). Предложенный сплав содержит, мас.%: цинк 5,2-6,0, магний 1,5-2,0, никель 0,5-2,0, железо 0,4-1,0, медь 0,01-0,25, цирконий 0,05-0,20 и, по меньшей мере, один элемент из группы, включающей скандий 0,05-0,10, титан 0,02-0,05, алюминий остальное. Из материала могут быть получены отливки для автокомпонентов и других применений с уровнем временного сопротивления разрыву около 500 МПа. Среди недостатков предложенного материала следует отметить низкий уровень прочностных свойств при литье в «горячую» изложницу, с температурами выше 250°С, что связно с огрублением эвтектической составляющей, содержащей железо и никель, что накладывает ряд ограничений при массовом производстве отливок.The closest to the proposed invention is a high-strength aluminum-based alloy developed by RUSAL, reflected in the invention “High-strength aluminum-based alloy” (RU No. 2610578 dated September 29, 2015). The proposed alloy contains, wt.%: zinc 5.2-6.0, magnesium 1.5-2.0, nickel 0.5-2.0, iron 0.4-1.0, copper 0.01-0 .25, zirconium 0.05-0.20 and at least one element from the group including scandium 0.05-0.10, titanium 0.02-0.05, aluminum the rest. The material can be used to produce castings for automotive components and other applications with a tensile strength level of about 500 MPa. Among the disadvantages of the proposed material, it should be noted the low level of strength properties when casting into a “hot” mold, with temperatures above 250°C, which is associated with the coarsening of the eutectic component containing iron and nickel, which imposes a number of restrictions on the mass production of castings.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Задачей изобретения является создание нового литейного алюминиевого сплава, предназначенного для получения отливок методом центробежного литья, но не ограничиваясь, например, методом литья под низким давлением, методом гравитационного литья, методом литья с кристаллизацией под давлением, для использования без проведения отжига и/или закалки обработки, характеризующегося хорошей технологичностью при литье, хорошим уровнем механических характеристик, в том числе пределом текучести не менее 210 МПа. The objective of the invention is to create a new cast aluminum alloy intended for producing castings by centrifugal casting, but not limited to, for example, low pressure casting, gravity casting, die casting, for use without annealing and/or hardening processing , characterized by good manufacturability during casting, a good level of mechanical characteristics, including a yield strength of at least 210 MPa.

Основное применение – литье труб для систем водоснабжения, водоотвода, вентиляции, корпуса исполнительных механизмов и др. Из сплава могут быть получены детали ответственного назначения.The main application is the casting of pipes for water supply systems, drainage, ventilation, actuator housings, etc. The alloy can be used to produce critical parts.

Техническим результатом является обеспечение высоких прочностных свойств при сохранении пластичности, технологичности при литье.The technical result is to ensure high strength properties while maintaining ductility and manufacturability during casting.

Технический результат достигается за счет того, что применяется литейный сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, никель, железо, титан, бор, по крайней мере, один легирующий элемент из группы, включающей хром, скандий и цирконий, алюминий и неизбежные примеси, при следующем содержании компонентов, масс. %:The technical result is achieved due to the fact that an aluminum-based casting alloy is used containing zinc, magnesium, nickel, iron, titanium, boron, at least one alloying element from the group including chromium, scandium and zirconium, aluminum and inevitable impurities, at the following content of components, mass. %:

цинкzinc 4,0 – 5,04.0 – 5.0 магнийmagnesium 1,2 – 1,71.2 – 1.7 никельnickel 0,3 – 0,60.3 – 0.6 железоiron от 0,25 до менее 0,5from 0.25 to less than 0.5 титан titanium 0,01 – 0,20.01 – 0.2 борboron 0,002– 0,05,0.002–0.05,

по крайней мере, один элемент из группы, включающейat least one element from the group including

хромchromium 0,01 – 0,20.01 – 0.2 скандийscandium 0,01 – 0,20.01 – 0.2 цирконийzirconium 0,01 – 0,2,0.01 – 0.2,

алюминий и неизбежные примеси – остальное.aluminum and inevitable impurities - the rest.

В частных исполнениях содержание никеля и железа удовлетворяет соотношению 1,1≤Ni/Fe≤1,5, а содержание хрома, титана, скандия и циркония суммарно не более 0,30 масс. %:In particular versions, the content of nickel and iron satisfies the ratio 1.1≤Ni/Fe≤1.5, and the content of chromium, titanium, scandium and zirconium in total does not exceed 0.30 mass. %:

Сплав выполнен в виде отливки, обладающей в естественно состаренном состоянии следующими свойствами на растяжение: предел текучести не менее 210 МПа.The alloy is made in the form of a casting, which in a naturally aged state has the following tensile properties: yield strength of at least 210 MPa.

Сплав выполнен в виде отливки методом центробежного литья, методом литья под низким давлением, методом гравитационного литья или методом литья с кристаллизацией под давлением.The alloy is made as a casting by centrifugal casting, low pressure casting, gravity casting or pressure crystallization casting.

Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретения, определенной первым пунктом формулы.Various modifications and improvements are permitted that do not go beyond the scope of the invention as defined by the first claim.

Осуществление изобретения Carrying out the invention

Концентрации (масс.%) цинка (4,0-5,0), магния (1,2-1,7), никеля (0,3-0,6) и железа (от 0,25 до менее 0,5) ограничены в заявленном пределе, который обеспечивает формирование структуры, представляющей собой алюминиевый раствор, упрочненный дисперсными фазовыми выделениями MgZn2 и соответствующие эвтектические фазы, содержащие алюминий, никель и железо. Цинк и магний в заявляемых количествах требуются для образования выделений упрочняющей фазы за счет дисперсионного твердения. При меньших концентрациях количество упрочняющей фазы будет недостаточным для достижения требуемого уровня прочностных свойств, а при больших количествах усиливаются ликвационные процессы, ведущие к структурной неоднородности в сплаве, в том числе возможно снижение относительного удлинения ниже требуемого уровня. А наличие структурной неоднородности по причине ликвации требует обязательного проведения операции отжига или закалки для ее устранения, что усложняет и удорожает технологический процесс.Concentrations (wt.%) of zinc (4.0-5.0), magnesium (1.2-1.7), nickel (0.3-0.6) and iron (0.25 to less than 0.5 ) are limited in the stated limit, which ensures the formation of a structure representing an aluminum solution strengthened by dispersed phase precipitates of MgZn 2 and the corresponding eutectic phases containing aluminum, nickel and iron. Zinc and magnesium in the claimed quantities are required for the formation of precipitation of the strengthening phase due to dispersion hardening. At lower concentrations, the amount of the strengthening phase will be insufficient to achieve the required level of strength properties, and at large quantities, liquation processes intensify, leading to structural heterogeneity in the alloy, including a possible decrease in the relative elongation below the required level. And the presence of structural heterogeneity due to segregation requires the mandatory operation of annealing or hardening to eliminate it, which complicates and increases the cost of the technological process.

Содержание (масс.%) никеля (0,3-0,6) и железа (0,25-0,5) в заявленных количествах влияют на общее количество эвтектической фазы в сплаве. При больших количествах железа и никеля существует опасность формирования грубых выделений эвтектической фазы в виде каркаса по границам зерен, что значительно снижает относительное удлинение сплава. При этом соотношение 1,1≤Ni/Fe≤1,5 обеспечивает преимущественное выделение дисперсной фазы Al9(Fe, Ni), что также препятствует огрублению эвтектических выделений. The content (wt.%) of nickel (0.3-0.6) and iron (0.25-0.5) in the stated quantities affects the total amount of eutectic phase in the alloy. With large amounts of iron and nickel, there is a danger of the formation of coarse precipitates of the eutectic phase in the form of a framework along the grain boundaries, which significantly reduces the elongation of the alloy. In this case, the ratio 1.1≤Ni/Fe≤1.5 ensures the preferential release of the dispersed phase Al 9 (Fe, Ni), which also prevents the coarsening of eutectic precipitates.

Содержание (масс.%) титана (0,01-0,2) и бора (0,002-0,05) в заявляемых количествах необходимо для измельчения первичных выделений алюминиевого раствора, что ведет к повышению как прочности, так и пластичности сплава. The content (wt.%) of titanium (0.01-0.2) and boron (0.002-0.05) in the claimed quantities is necessary to grind the primary precipitation of the aluminum solution, which leads to an increase in both the strength and ductility of the alloy.

Для обеспечения достаточной прочности сплав легируется за счет добавок одного или более элементов из группы, включающей хром, скандий и цирконий. To ensure sufficient strength, the alloy is alloyed by adding one or more elements from the group including chromium, scandium and zirconium.

Содержание (масс.%) хрома (0,01-0,2) в заявляемых количествах необходим для выделения упрочняющей фазы Al7Cr. При меньших количествах хром не оказывает упрочняющего влияния, а при больших способен выделятся в виде первичных кристаллов, значительно снижая относительное удлинение.The content (wt.%) of chromium (0.01-0.2) in the claimed quantities is necessary for the release of the strengthening phase Al 7 Cr. At smaller amounts, chromium does not have a strengthening effect, but at large amounts it can precipitate in the form of primary crystals, significantly reducing the relative elongation.

Содержание (масс.%) циркония (0,01-0,2) и скандия (0,01-0,2) в заявляемых количествах необходимы для образования вторичных фаз Al3Sc и/или Al3Zr и/или Al3(Zr,Sc). При меньших количествах доля частиц будет недостаточна для упрочнения сплава, а при больших количествах есть вероятность формирования первичных кристаллов, содержащих цирконий и скандий, которые значительно снижают относительное удлинение.The content (wt.%) of zirconium (0.01-0.2) and scandium (0.01-0.2) in the claimed quantities are necessary for the formation of secondary phases Al 3 Sc and/or Al 3 Zr and/or Al 3 ( Zr,Sc). With smaller quantities, the proportion of particles will be insufficient to strengthen the alloy, and with larger quantities there is a possibility of the formation of primary crystals containing zirconium and scandium, which significantly reduce the elongation.

Заявленное ограничение по суммарному содержанию титана, хрома, циркония и скандия не более 0,30 масс. %, обусловлено опасностью формирования первичных кристаллов сложного состава, содержащих указанные элементы, способных привести к снижению механических характеристик.The declared limit on the total content of titanium, chromium, zirconium and scandium is no more than 0.30 mass. %, due to the danger of the formation of primary crystals of complex composition containing these elements, which can lead to a decrease in mechanical characteristics.

Для определения механических свойств и анализа структуры кристаллизацию сплавов осуществляли в металлическом кокиле для изготовления заготовки для вырезки образцов в соответствии с ГОСТ 1583 с температурой кокиля 400-450 °С. Наличие или отсутствие зональной ликвации оценивалась по видимым невооруженным глазом фазовым неоднородностям на поперечном макрошлифе, изготовленном из заготовки для вырезки образцов. Механические свойства оценивали при одноосном растяжении выточенных образцов после естественного старения в течение 30 суток. Скорость испытания 10 мм/мин, диаметр 5 мм, длина рабочей части 25 мм в соответствии с ГОСТ 1497. To determine the mechanical properties and analyze the structure, the crystallization of the alloys was carried out in a metal die to produce a blank for cutting samples in accordance with GOST 1583 with a die temperature of 400-450 °C. The presence or absence of zonal segregation was assessed by phase inhomogeneities visible to the naked eye on a transverse macrosection made from a blank for cutting samples. Mechanical properties were assessed by uniaxial tension of turned samples after natural aging for 30 days. Test speed 10 mm/min, diameter 5 mm, length of working part 25 mm in accordance with GOST 1497.

Пример конкретного исполненияExample of a specific implementation

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Для подтверждения заявленного химического состава в лабораторных условиях были приготовлены сплавы согласно химического состава и приведены в таблице 1. Методом гравитационного литья были изготовлены отливки, из которых вырезались образцы. Результаты определения наличия или отсутствия ликвационных фаз приведены в таблице 2. Результаты определения механических свойств приведены в таблице 3.To confirm the declared chemical composition, alloys were prepared in laboratory conditions according to the chemical composition and are shown in Table 1. Castings were made using the gravity casting method, from which samples were cut. The results of determining the presence or absence of segregation phases are given in Table 2. The results of determining the mechanical properties are given in Table 3.

Таблица 1 – Химический составTable 1 - Chemical composition

No. ZnZn MgMg NiNi FeFe TiTi BB CrCr ScSc ZrZr AlAl ПрототипPrototype 5,95.9 1,81.8 0,80.8 0,60.6 0,050.05 00 00 0,050.05 0,120.12 ОсноваThe basis 3,03.0 1,11.1 0,30.3 0,20.2 <0,001<0.001 <0,001<0.001 <0,001<0.001 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 7,27.2 2,52.5 1,11.1 1,21.2 0,0050.005 0,0010.001 <0,001<0.001 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,74.7 1,61.6 0,450.45 0,30.3 0,010.01 0,0020.002 0,010.01 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 5,05.0 1,21.2 0,550.55 0,500.50 0,030.03 0,0070.007 0,010.01 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,04.0 1,71.7 0,300.30 0,250.25 0,20.2 0,050.05 0,010.01 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,34.3 1,71.7 0,350.35 0,250.25 0,10.1 0,020.02 <0,001<0.001 <0,001<0.001 0,010.01 ОсноваThe basis 7,07.0 2,02.0 1,01.0 0,80.8 0,30.3 0,050.05 <0,001<0.001 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,74.7 1,61.6 0,450.45 0,350.35 0,020.02 0,0050.005 0,010.01 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,74.7 1,61.6 0,450.45 0,350.35 0,020.02 0,0050.005 0,10.1 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,54.5 1,71.7 0,450.45 0,350.35 0,020.02 0,0050.005 0,20.2 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,74.7 1,61.6 0,450.45 0,350.35 0,020.02 0,0050.005 <0,001<0.001 0,010.01 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,74.7 1,51.5 0,450.45 0,350.35 0,020.02 0,0050.005 <0,001<0.001 0,10.1 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,94.9 1,61.6 0,450.45 0,350.35 0,020.02 0,0050.005 <0,001<0.001 0,20.2 <0,001<0.001 ОсноваThe basis 4,74.7 1,61.6 0,450.45 0,350.35 0,020.02 0,0050.005 <0,001<0.001 <0,001<0.001 0,010.01 ОсноваThe basis 4,74.7 1,41.4 0,600.60 0,450.45 0,020.02 0,0050.005 <0,001<0.001 <0,001<0.001 0,10.1 ОсноваThe basis 4,84.8 1,61.6 0,400.40 0,300.30 0,020.02 0,0050.005 <0,001<0.001 <0,001<0.001 0,20.2 ОсноваThe basis 4,74.7 1,61.6 0,450.45 0,350.35 0,020.02 0,0050.005 0,080.08 0,020.02 0,050.05 ОсноваThe basis 4,74.7 1,71.7 0,450.45 0,350.35 0,10.1 0,010.01 0,080.08 0,050.05 0,070.07 ОсноваThe basis 4,74.7 1,61.6 0,450.45 0,350.35 0,050.05 0,010.01 0,080.08 0,030.03 0,080.08 ОсноваThe basis

Таблица 2 – Наличие структурной неоднородности в литом состоянииTable 2 – Presence of structural heterogeneity in the cast state

No. Ликвационные фазыLiquation phases ПрототипPrototype ПрисутствуютPresent ПрисутствуютPresent ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ПрисутствуютPresent ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone ОтсутствуютNone

Таблица 3 – Механические свойства Table 3 - Mechanical properties

No. Временное сопротивление разрыву, МПаTensile strength, MPa Предел текучести, МПаYield strength, MPa Относительное удлинение, %Relative extension, % ПрототипPrototype 297297 -- <0,1<0.1 190190 165165 12,812.8 412412 -- <0,1<0.1 282282 236236 6,46.4 303303 255255 7,07.0 319319 256256 8,78.7 286286 233233 8,28.2 318318 -- <0,1<0.1 285285 249249 6,66.6 290290 243243 6,86.8 293293 248248 6,36.3 285285 239239 6,66.6 286286 238238 7,17.1 301301 251251 7,77.7 285285 239239 6,66.6 298298 253253 6,36.3 290290 239239 7,97.9 292292 245245 7,07.0 327327 271271 8,18.1 304304 253253 7,87.8

Из анализа результатов, представленных в таблицах 2 и 3 видно, что составы 3-6 и 8-19 согласно заявленного концентрационного диапазона обеспечивают приемлемый уровень свойств и отсутствием структурной неоднородности в отливке.From the analysis of the results presented in tables 2 and 3, it is clear that compositions 3-6 and 8-19, according to the stated concentration range, provide an acceptable level of properties and the absence of structural heterogeneity in the casting.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Для подтверждения пригодности сплава для центробежного литья была отлита трубная заготовка внутренним диаметром 200 мм и наружным диаметром 218 мм. Химический состав сплава приведен в таблице 4. Механические свойства сплава приведены в таблице 5.To confirm the suitability of the alloy for centrifugal casting, a pipe blank with an internal diameter of 200 mm and an external diameter of 218 mm was cast. The chemical composition of the alloy is given in Table 4. The mechanical properties of the alloy are given in Table 5.

Таблица 4 – Химический составTable 4 - Chemical composition

No. ZnZn MgMg NiNi FeFe TiTi BB CrCr ScSc ZrZr AlAl 2020 4,74.7 1,71.7 0,510.51 0,450.45 0,020.02 0,0040.004 0,010.01 <0,001<0.001 <0,001<0.001 ОсноваThe basis

Таблица 5 – Механические свойстваTable 5 - Mechanical properties

No. Временное сопротивление разрыву, МПаTensile strength, MPa Предел текучести, МПаYield strength, MPa Относительное удлинение, %Relative extension, % 2020 290290 245245 7,37.3

Из анализа результатов, представленных в таблице 5 видно, что сплав обеспечивает хорошее сочетание прочности и пластичности при центробежном литье. Типичная структура сплава состава 20 приведена на фиг. 1.From the analysis of the results presented in Table 5, it is clear that the alloy provides a good combination of strength and ductility during centrifugal casting. A typical structure of an alloy of composition 20 is shown in FIG. 1.

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

Для подтверждения пригодности сплава для литья под низким давлением была отлита заготовка поворотного кулака автомобиля. Химический состав сплава приведен в таблице 6. Механические свойства сплава приведены в таблице 7.To confirm the alloy's suitability for low-pressure casting, a blank of the vehicle's steering knuckle was cast. The chemical composition of the alloy is given in Table 6. The mechanical properties of the alloy are given in Table 7.

Таблица 6 – Химический составTable 6 - Chemical composition

No. ZnZn MgMg NiNi FeFe TiTi BB CrCr ScSc ZrZr AlAl 2121 4,84.8 1,51.5 0,320.32 0,270.27 0,0250.025 0,0040.004 0,010.01 <0,001<0.001 0,010.01 ОсноваThe basis

Таблица 7 – Механические свойстваTable 7 - Mechanical properties

No. Временное сопротивление разрыву, МПаTensile strength, MPa Предел текучести, МПаYield strength, MPa Относительное удлинение, %Relative extension, % 2121 270270 210210 10,510.5

Из анализа результатов, представленных в таблице 7 видно, что сплав обеспечивает хорошее сочетание прочности и пластичности при литье под низким давлением.From the analysis of the results presented in Table 7, it is clear that the alloy provides a good combination of strength and ductility when casting under low pressure.

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

Для подтверждения пригодности сплава для литья с кристаллизацией под давлением была отлита заготовка поворотного кулака автомобиля. Химический состав сплава приведен в таблице 8. Механические свойства сплава приведены в таблице 9.To confirm the suitability of the alloy for solidification die casting, a blank of a car steering knuckle was cast. The chemical composition of the alloy is given in Table 8. The mechanical properties of the alloy are given in Table 9.

Таблица 8 – Химический составTable 8 - Chemical composition

No. ZnZn MgMg NiNi FeFe TiTi BB CrCr ScSc ZrZr AlAl 2222 4,94.9 1,651.65 0,450.45 0,410.41 0,020.02 0,0050.005 0,010.01 <0,001<0.001 0,010.01 ОсноваThe basis

Таблица 9 – Механические свойстваTable 9 - Mechanical properties

No. Временное сопротивление разрыву, МПаTensile strength, MPa Предел текучести, МПаYield strength, MPa Относительное удлинение, %Relative extension, % 2222 300300 240240 9,59.5

Из анализа результатов, представленных в таблице 9 видно, что сплав обеспечивает хорошее сочетание прочности и пластичности при литье с кристаллизацией под давлением.From the analysis of the results presented in Table 9, it is clear that the alloy provides a good combination of strength and ductility when casting with crystallization under pressure.

Claims (8)

1. Литейный сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, никель, железо, титан, бор, по крайней мере один легирующий элемент из группы, включающей хром, скандий и цирконий, алюминий и неизбежные примеси, отличающийся тем, что содержание компонентов следующее, мас.%:1. An aluminum-based casting alloy containing zinc, magnesium, nickel, iron, titanium, boron, at least one alloying element from the group including chromium, scandium and zirconium, aluminum and inevitable impurities, characterized in that the content of the components is as follows, wt.%: цинкzinc 4,0–5,04.0–5.0 магнийmagnesium 1,2–1,71.2–1.7 никельnickel 0,3–0,60.3–0.6 железоiron от 0,25 до менее 0,5from 0.25 to less than 0.5 титанtitanium 0,01–0,20.01–0.2 борboron 0,002–0,05,0.002–0.05,
по крайней мере один элемент из группы, включающейat least one element from the group including хромchromium 0,01–0,20.01–0.2 скандийscandium 0,01–0,20.01–0.2 цирконийzirconium 0,01–0,20.01–0.2 алюминий и неизбежные примесиaluminum and inevitable impurities остальноеrest
2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что содержание никеля и железа удовлетворяет соотношению 1,1≤Ni/Fe≤1,5.2. The alloy according to claim 1, characterized in that the nickel and iron content satisfies the ratio 1.1≤Ni/Fe≤1.5. 3. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что суммарное содержание хрома, титана, скандия и циркония не более 0,30 мас.%.3. The alloy according to claim 1, characterized in that the total content of chromium, titanium, scandium and zirconium is not more than 0.30 wt.%. 4. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде отливки, обладающей в естественно состаренном состоянии пределом текучести не менее 210 МПа.4. The alloy according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a casting having a yield strength of at least 210 MPa in a naturally aged state. 5. Сплав по п. 4, отличающийся тем, что он выполнен в виде отливки методом центробежного литья, методом литья под низким давлением, методом гравитационного литья или методом литья с кристаллизацией под давлением.5. The alloy according to claim 4, characterized in that it is made in the form of a casting by centrifugal casting, low pressure casting, gravity casting or pressure crystallization casting.
RU2023109674A 2023-04-17 High strength aluminum alloy RU2805737C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805737C1 true RU2805737C1 (en) 2023-10-23

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118166248A (en) * 2024-04-17 2024-06-11 中信戴卡股份有限公司 Aluminum zinc alloy material for casting, preparation method of component and application

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1548155A (en) * 1966-12-26 1968-11-29
RU2215807C2 (en) * 2001-12-21 2003-11-10 Региональный общественный фонд содействия защите интеллектуальной собственности Aluminum-base alloy, article made of thereof and method for making article
WO2018094535A1 (en) * 2016-11-28 2018-05-31 Sumanth Shankar Aluminium alloys for structural and non-structural near net casting, and methods for producing same
RU2673593C1 (en) * 2017-05-30 2018-11-28 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" High-strength aluminium-based alloy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1548155A (en) * 1966-12-26 1968-11-29
RU2215807C2 (en) * 2001-12-21 2003-11-10 Региональный общественный фонд содействия защите интеллектуальной собственности Aluminum-base alloy, article made of thereof and method for making article
WO2018094535A1 (en) * 2016-11-28 2018-05-31 Sumanth Shankar Aluminium alloys for structural and non-structural near net casting, and methods for producing same
RU2673593C1 (en) * 2017-05-30 2018-11-28 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" High-strength aluminium-based alloy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118166248A (en) * 2024-04-17 2024-06-11 中信戴卡股份有限公司 Aluminum zinc alloy material for casting, preparation method of component and application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111032897A (en) Method of forming cast aluminum alloy
CA3021397C (en) Die casting alloy
US9771635B2 (en) Cast aluminum alloy for structural components
Mousavi et al. The effect of mischmetal and heat treatment on the microstructure and tensile properties of A357 Al–Si casting alloy
US10458009B2 (en) Free-machining wrought aluminium alloy product and manufacturing process thereof
RU2673593C1 (en) High-strength aluminium-based alloy
CN112662921B (en) High-strength and high-toughness die-casting aluminum-silicon alloy and preparation method thereof
US20120087826A1 (en) High strength aluminum casting alloy
JP3335732B2 (en) Hypoeutectic Al-Si alloy and casting method thereof
EP1882754B1 (en) Aluminium alloy
US20050238529A1 (en) Heat treatable Al-Zn-Mg alloy for aerospace and automotive castings
GB2570026A (en) Aluminium alloy for casting
KR102589799B1 (en) High-strength aluminum-based alloys and methods for producing articles therefrom
JP2020158788A (en) Aluminum alloy
RU2735846C1 (en) Aluminum-based alloy
CN116057193A (en) Aluminum casting alloy
RU2805737C1 (en) High strength aluminum alloy
JPH07145440A (en) Aluminum alloy forging stock
Niklas et al. Microstructure and Mechanical properties of a new secondary AlSi10MnMg (Fe) alloy for ductile high pressure die casting parts for the automotive industry
JPH07150312A (en) Manufacture of aluminum alloy forged base stock
WO2020204752A1 (en) Aluminium casting alloy
CN111118358A (en) Er-containing castable wrought Al-Cu alloy
Podprocká et al. Reducing the negative of the iron in the alloy based on al-Si-mg by manganese
JP2868017B2 (en) Power steering system component manufacturing method
Podprocká et al. Effect of Manganese and Iron Content on Morphology of Iron Intermetallic Phases in AlSi7Mg0. 3 Alloy