литейный сплав на основе алюминия

Формула изобретения

Литейный сплав на основе алюминия, содержащий медь, марганец, титан, кадмий, цирконий и индий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит висмут и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Медь 4,5-6,0

Марганец 0,4-0,8

Титан 0,1-0,3

Кадмий 0,1-0,25

Цирконий 0,05-0,2

Индий 0,005-0,12

Висмут 0,1-0,4

Железо 0,05-0,15

Алюминий Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия, предназначенных для применения в качестве высоконагруженных конструкционных материалов при производстве литых деталей в различных изделиях машиностроения.

Известен алюминиевый сплав для отливок (патент US №5989495 А, кл. С 22 С 21/08 от 23.11.99), содержащий, мас.%: железо 0,0005-0,01; кремний 0,0005-0,01; медь 2,5-6,5; магний 0,1-0,5; марганец 0,001-0,4; титан 0,1-0,5; серебро 0,2-1,2; бор 0,002-0,01; другие компоненты – не более 0,01; алюминий - остальное.

Недостатком сплава являются недостаточно высокие механические свойства и наличие в его составе драгоценного металла - серебра.

Известен также сплав на основе алюминия (патент RU №678889, МПК 7 С 22 С 21/12, 05.01.1983), взятый за прототип, имеющий химический состав, мас.%: медь 3,5-6,0; марганец 0,2-1,2; титан 0,1-0,4; кадмий 0,01-0,2; иттрий 0,01-0,2; цирконий 0,05-0,35; индий 0,001-0,05; алюминий - остальное.

Данный сплав обладает при литье в кокиль высокими механическими свойствами ( _в=52-56 кгс/мм², =4-8%). Однако, как показали испытания, этот сплав характеризуется низкой коррозионной стойкостью под напряжением: сплав растрескивается при напряжении 0,2-0,3 от предела текучести.

Решаемой задачей изобретения является создание литейного сплава на основе алюминия, имеющего высокие механические свойства ( _в не ниже 48 кгс/мм²) в сочетании с высокой коррозионной стойкостью при напряжении (не менее 0,75 от предела текучести).

Для достижения поставленной задачи в литейный сплав на основе алюминия, содержащий медь, марганец, титан, кадмий, цирконий и индий, дополнительно введены висмут и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

медь 4,5-6,0

марганец 0,4-0,8

титан 0,1-0,3

кадмий 0,1-0,25

цирконий 0,05-0,2

индий 0,005-0,12

висмут 0,1-0,4

железо 0,05-0,15

алюминий остальное

Химический состав и свойства исследуемых сплавов приведены в табл.1 и 2.

Предлагаемый сплав (№№1, 2, 3), сплавы запредельного состава (№№4, 5) и сплав-прототип (№6) выплавлялись в электрической печи сопротивления в графито-шамотовом тигле. Из приготовленных сплавов при температуре 720-730°С отливались в кокиль (металлическую форму) заготовки под образцы для определения механических свойств и коррозионной стойкости под напряжением.

Отлитые заготовки термически обрабатывались по режиму: трехступенчатый нагрев под закалку 490±5°С (6 часов) + 500±5°С (9 часов) + 540±5°С (6 часов), закалка в воде с температурой 20-30°С, искусственное старение при температуре 175±5°С (7 часов), охлаждение на воздухе.

Механические свойства определялись на образцах диаметром 6 мм в соответствии с ГОСТ 1497, коррозионная стойкость оценивалась на образцах диаметром 6 мм в соответствии с ГОСТ 9.019.

Таблица 1
Сплав		№		Содержание компонентов, масс.%
		Состава		Сu	Mn		Ti	Cd	Zr	In		Bi	Fe	Y	Аl
Предложенный		1		4,5	0,4		0,1	0,1	0,05	0,005		0,1	0,05	-	Ост.
		2		5,2	0,6		0,2	0,18	0,12	0,08		0,25	0,1	-	Ост.
		3		6,0	0,8		0,3	0,25	0,2	0,12		0,4	0,15	-	Ост.
Запредельный		4		4,0	0,2		0,05	0,05	0,01	0,001		0,05	0,02	-	Ост.
		5		6,5	1,0		0,35	0,3	0,25	0,15		0,45	0,2	-	Ост.
Прототип		6		5,0		0,7	0,25	0,1	0,25	0,02		-	-	0,1	Oст.
Таблица 2
Сплав	Механические свойства										Максимальное напряжение, при котором нет растрескивания образцов (на базе 45 суток)
	Временное сопротивление, в, кгс/мм2		Предел текучести, 0,2, кгс/мм2					Относительное удлинение, , %
1 2 3	49,1 50,4 52,6		41,6 43,8 45,7					9,6 8,2 5,3			0,9 0,2 0,9 0,2 0,9 0,2
4 5	45,4 51,7		40,3 47,4					12,1 4,0			0,9 0,2 0,75 0,2
6	52,3-53,8		43,1-44,6					4,9-5,1			0,2-0,3 0,2

Предложенный сплав сопоставим по механическим свойствам с прототипом, но значительно превосходит его по коррозионной стойкости под напряжением.

Высокий уровень механических свойств в сочетании с высокой коррозионной стойкостью под напряжением предложенного сплава позволяют рекомендовать его к применению в нагруженных конструкциях, испытывающих воздействие коррозионной среды.