сплав на основе алюминия

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, содержащий кремний, железо, медь, магний, марганец, цинк, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, он дополнительно содержит лантан и нитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас. % :

Кремний 1,2 - 2,8

Железо 1,2 - 2,7

Медь 0,5 - 2,0

Магний 0,4 - 1,2

Марганец 0,1 - 0,6

Цинк 0,1 - 1,5

Нитрид титана 0,002 - 0,050

Лантан 0,005 - 0,150

Алюминий Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, предназначенных преимущественно для получения отливок методом литья в металлические формы.

Известен сплав АК5М (ГОСТ1583-89, с. 4-5), содержащий, мас. % : кремний 4,5-5,5 медь 1,0-1,5 магний 0,35-0,6 марганец до 0,5 железо до 1,0 (кокиль) цинк до 0,3 алюминий остальное

К недостаткам сплава АК5М относятся: невысокий уровень механических свойств и ограничение по концентрации железа, что не позволяет использовать для его производства дешевые высокожелезистые шихтовые материалы.

Наиболее близким к предлагаемому является сплав, который содержит, мас. % : кремний 2,0-3,0 железо 2,0-3,0 медь 1,0-4,0 магний 0,2-0,8 марганец 0,2-0,8 цинк 0,2-1,5 титан 0,02-0,15 хром 0,02-0,15 цирконий 0,02-0,15 церий 0,005-0,05 алюминий остальное

Этот сплав содержит более 2,0 мас. % Fe и позволяет достигнуть более высокого уровня механических свойств по сравнению с АК5М, однако они остаются на недостаточном уровне.

Целью изобретения является повышение механических свойств, преимущественно в отливках, полученных методом жидкой штамповки.

Для достижения поставленной цели сплав на основе алюминия, содержащий кремний, железо, медь, магний, марганец и цинк, дополнительно содержит нитрид титана и лантан при следующем соотношении компонентов, мас. % : кремний 1,2-2,8 железо 1,2-2,7 медь 0,5-2,0 магний 0,4-1,2 марганец 0,1-06 цинк 0,1-1,5 нитрид титана 0,002-0,05 лантан 0,005-0,15 алюминий остальное

Заявленные концентрации кремния, железа и марганца обеспечивают формирование эвтектики (Al)+(FeSiMnAl) с дисперсным строением, особенно в случае жидкой штамповки. Выход за эти концентрации может привести к образованию фаз FeAl₃ или (FeSiAl₅), имеющих неблагоприятную морфологию и отрицательно влияющих на механические свойства. Выбор концентраций меди, магния и цинка связан с получением оптимальной легированности алюминиевого твердого раствора и, соответственно, обеспечением требуемого уровня прочности и пластичности.

Нитрид титана способствует повышению дисперсности эвтектики (Al)+ (FeSiMnAl) и равномерности распределения ее колоний. Лантан положительно влияет на процесс распада алюминиевого твердого раствора при старении, что приводит к росту механических свойств. При концентрациях La и TiN менее нижнего предела их действие незначительно, а при концентрации свыше верхнего предела возникает опасность появления микроструктурных неоднородностей.

Авторам неизвестно использование нитрида титана и лантана в алюминиевых сплавах, структура которых в основном состоит из эвтектических колоний (Al)+ (FeSiMnAl), что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения требованию критерия "Существенные отличия".

Для опробования предлагаемого сплава в лабораторных условиях были приготовлены 6 составов, включая заявленные концентрации, и средний состав известного сплава. Сплавы готовили в электрической печи сопротивления из чистых шихтовых материалов (Al, Si, Cu, Mg, Zn), лигатур (Al-Fe, Al-Mn, Al-La) и порошка TiN. Механические свойства определяли на образцах, вырезанных из цилиндрических жидкоштампованных отливок, в литом и термообработанном состояниях.

Результаты испытания, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый сплав (составы 2-4) превосходит известный (состав 6) как по прочностным свойствам (_B) и _0,2, так и по пластичности.

Сплав рекомендуется для получения деталей с использованием жидкой штамповки взамен обработки резанием деформированных полуфабрикатов из сплавов типа Д16, что позволит добиться существенной экономии материала.