деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия

Формула изобретения

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий и бериллий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит скандий и по крайней мере один металл, выбранные из группы, содержащей титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.

Магний 5,3 6,5

Марганец 0,2 0,7

Цирконий 0,02 0,15

Бериллий 0,0001 0,005

Скандий 0,17 0,35

По крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром 0,01 - 0,25

Алюминий Остальноео

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности деформируемых термически неупрочняемых сплавов, предназначенных для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала.

Существует в металлургии большое число деформированных термически неупрочняемых сплавов на основе алюминия, в частности сплав АМг6, следующего химического состава (мас.):

магний 5,8-6,9

марганец 0,5-0,8

титан 0,02-0,1

бериллий 0,0002-0,005

алюминий остальное

Существующий сплав обладает высокой технологической пластичностью, достаточно высокой коррозийной стойкостью и хорошей свариваемостью. Однако прочностные характеристики существующего сплава невысоки.

Известен деформируемый технически неупрочняемый сплав на основе алюминия следующего химического состава (мас.):

магний 5,5-6,5

марганец 0,8-1,1

цирконий 0,02-0,1

бериллий 0,0001-0,005

алюминий остальное

Известный сплав обладает достаточно высокой деформируемостью при горячей обработке давлением и высокими эксплуатационными свойствами, однако прочностные свойства известного сплава невысоки.

Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, марганец, цирконий, бериллий, в который дополнительно введены скандий и по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром, и компоненты взяты в следующем соотношении (мас.):

магний 5,3-6,5

марганец 0,2-0,7

цирконий 0,02-0,15

бериллий 0,0001-0,005

скандий 0,17-0,35

по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром - 0,01-0,25

алюминий остальное

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий и по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром, при следующем соотношении компонентов (мас.):

магний 5,3-6,5

марганец 0,2-0,7

цирконий 0,02-0,15

бериллий 0.0001-0,005

скандий 0,17-0,35

по крайней мере один металл из группы, содержащей титан и хром - 0,01-0,25

алюминий остальное

Технический результат повышение прочностных характеристик сплава, что позволит снизить вес конструкции из предлагаемого сплава и повысить характеристики весовой отдачи.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве образуются вторичные выделения дисперсных частиц интерметаллидов, содержащих алюминий и переходные металлы, входящие в состав сплава.

Происходит непосредственное упрочнение частицами интерметаллидов и торможение рекристаллизационных процессов при нагреве, что значительно повышает прочность сплава. Горячедеформированные полуфабрикаты из сплава предлагаемого состава имеют нерекристаллизационную (полигонизованную) структуру, характеризующуюся высокой термической стабильностью. В то же время за счет достаточно пластичной матрицы, представляющей собой твердый раствор магния и марганца в алюминии, сохраняется достаточно высокая деформируемость при горячей обработке давлением сплава. Сохранению деформируемости способствует также мелкозернистая недендритная структура слитка, образующаяся за счет модифицирующего действия скандия в сочетании с добавками других переходных металлов, входящих в состав сплава.

Примеры. С использованием технического алюминия марки А85, чушкового магния МГ90, двойных лигатур алюминий-цирконий, алюминий-бериллий, алюминий-скандий, алюминий-титан и алюминий-хром в электропечи готовили расплав и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 174 мм из сплава предлагаемого состава с минимальным, оптимальным, максимальным содержанием компонентов, с запредельным содержанием компонентов, а также из известного сплава по прототипу (см. таблицу 1).

Слитки гомогенизировали, обтачивали до диаметра 145 мм, затем прессовали при 400^oC на пруток диаметром 65 мм, который служил материалом для исследования.

Механические свойства прессованных прутков определяли путем испытания при комнатной температуре стандартных образцов, вырезанных их горячепрессованных прутков в состоянии без термической обработки. В качестве прочностных характеристик взяли предел прочности (_в) и предел текучести (_0,2). В качестве показателя деформируемости при горячей обработке давлением взяли максимально возможную скорость истечения металла при прессовании (скорость прессования). Результаты механических испытаний прессованных прутков и результаты замера скорости прессования при их прессовании приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав обладает более высокими (на 40-60 МПа) прочностными характеристиками по сравнению с известными при сохранении деформируемости при горячей обработке давлением, что позволяет повысить конструктивную прочность и соответственно снизить вес конструкции на 15-20% и, в случае применения сплава в конструкциях летательных аппаратов, судов и различных транспортных средств, повысить характеристики весовой отдачи: увеличение веса полезной нагрузки на единицу веса конструкции на 7-12% снижение расхода топлива на 12-15%