обладающий свариваемостью коррозионно-стойкий алюминиево- магниевый сплав с высоким содержанием магния, прежде всего для применения в авиастроении

Формула изобретения

1. Обладающий свариваемостью коррозионно-стойкий алюминиево-магниевый сплав с высоким содержанием магния, включающий трехкомпонентную алюминиево-скандиево-циркониевую фазу, в состав которого входит по меньшей мере 5-6 мас.% магния (Mg), 0,05-0,15 мас.% циркония (Zr), 0,05-0,12 мас.% марганца (Мn), 0,01-0,2 мас.% титана (Ti), 0,05-0,5 мас.% одного либо нескольких элементов группы, состоящей из скандия (Sc), тербия (Тb), церия (Се) и остальных лантанидов, при этом в его составе содержится, по меньшей мере, скандий (Sc), кроме того, 0,1-0,2 мас.% меди (Сu) и/или 0,1-0,4 мас.% цинка (Zn), а также алюминий (А1) и неизбежные включения кремния в количестве максимум 0,1 мас.%.

2. Алюминиево-магниевый сплав по п.1, отличающийся тем, что соотношение количеств марганца и скандия составляет меньше двух.

3. Алюминиево-магниевый сплав по п.1 или 2, отличающийся тем, что в его составе содержится по меньшей мере 0,15 мас.% скандия (Sc).

4. Алюминиево-магниевый сплав по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в его составе содержится 0,05-0,35 мас.% одного либо нескольких элементов из группы лантанидов, прежде всего церия (Се), неодима (Nd), европия (Еu), гадолиния (Gd), диспрозия (Dy), гольмия (Но) или эрбия (Еr).

5. Деталь, предназначенная для авиатранспортного средства, прежде всего для фюзеляжа самолета, и изготовленная методом сварки, отличающаяся тем, что она выполнена из алюминиево-магниевого сплава по любому из пп.1-4.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к обладающему свариваемостью, коррозионно-стойкому алюминиево-магниевому сплаву с высоким содержанием магния, в состав которого в качестве важного компонента входит трехкомпонентная алюминий-скандий-циркониевая фаза. Сплав подобного типа известен, например, из патента US 5624632 и благодаря его малой плотности, высокой прочности и коррозионной стойкости вызывает интерес прежде всего для применения в авиастроении. Благодаря добавкам редкоземельных элементов или элементов, подобных редкоземельным, в алюминиево-магниевом сплаве образуются дисперсоиды, способствующие согласно вышеназванному патенту США повышению прочности и коррозионной стойкости. Однако какие-либо данные касательно характеристик свариваемости сплава такого типа в указанном патенте США отсутствуют.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать обладающий свариваемостью, коррозионно-стойкий алюминиево-магниевый сплав с высоким содержанием магния, который по своим свойствам в отношении прочности и коррозионной стойкости по меньшей мере не уступал бы известному сплаву и в дополнение к хорошей свариваемости обладал бы и высоким порогом рекристаллизации. Указанная задача решается благодаря предлагаемому алюминиево-магнивому сплаву согласно пункту 1 формулы изобретения.

Этот новый сплав отличается от известного сплава прежде всего заметно более низким содержанием марганца, при этом, как неожиданно было установлено, он проявляет повышенную коррозионную стойкость; сказанное относится в первую очередь к выполненным из предлагаемого сплава деталям, восприимчивым к разного рода нагрузкам, в данном случае, например, к деталям, изготовленным методом холодного формования, которые в течение продолжительного времени подвергаются воздействию повышенных температур. Предположительно решающим фактором для достижения этих положительных свойств является прежде всего соотношение марганца и скандия. Так, в частности, повышение коррозионной стойкости имеет место при соотношении Mn:Sc<2. Следует далее отметить и то, что содержащаяся в его составе в отличие от известного сплава доля титана способствует, дополнительно к действию в качестве модификатора, повышению показателя прочности, поскольку титан может заменить цирконий в трехкомпонентной Al-Sc-Zr-фазе, хотя растворимость титана ниже по сравнению с цирконием.

Добавки Си и/или Zn также способствуют повышению прочности, основанной, как известно, на высокой прочности Al-Cu-, соответственно Al-Zn-фазы. При этом предельно допустимые концентрации в каждом случае выбирают таким образом, чтобы Си не оказывала отрицательного воздействия прежде всего на свариваемость, а Zn не снижал коррозионную стойкость.

Как было далее установлено, скандий по меньшей мере в определенных пределах можно заменять на тербий или же на церий. Однако следует учитывать, что при такой замене на тербий для достижения тех же свойств, что и вышеуказанные, требуется вводить добавки тербия в большем по сравнению с заменяемым скандием количестве.

Особенно прочный и коррозионно-стойкий сплав, предназначенный для применения в авиастроении, содержит по меньшей мере 0,15 мас.% скандия. Добавки лантанидов варьируют предпочтительно в пределах от 0,05 до 0,35 мас.%, при этом такие значения в случае применения смеси лантанидов указаны в пересчете на общее количество смеси. В сплаве содержатся неизбежные включения кремния в количестве до 0,1 мас.%, несколько ухудшающие в основном его динамические свойства.