сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Формула изобретения

1. Сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, железо, кремний, никель и/или кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром, ванадий, титан, бор, кальций и по крайней мере один элемент из группы: марганец, цирконий, скандий, гафний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк	4,4-9,0
Магний	0,5-3,5
Медь	0,01-1,2
Железо	до 0,35
Кремний	до 0,25
Никель	до 0,1
и/или кобальт	до 0,1
Хром	до 0,35
Ванадий	до 0,15
Титан	до 0,15
Бор	до 0,03
Кальций	до 0,05

по крайней мере один элемент из группы:

Марганец	до 0,8
Цирконий	до 0,25
Скандий	до 0,25
Гафний	до 0,25
Алюминий	остальное,

при этом соотношение Mg/Cu больше или равно 1,8.

2. Изделие из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности сплавам на основе алюминия, и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности.

Известен конструкционный сплав на основе алюминия, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Цинк	7-11
Магний	2,5-4,0
Медь	1,0-2,6
Цирконий	0,1-0,3
Марганец	0,2-1,2
Титан	0,02-0,3
Бериллий	0,05-0,3
Кобальт	0,05-0,3
Ниобий	0,005-0,2
По крайней мере один элемент,
выбранный	из группы: хром,
	бор, ванадий, вольфрам, кадмий,
	железо, кремний 0,0001-0,3 каждого
Алюминий	остальное

(Авторское свидетельство СССР №530919, С22С 21/18, опубл. 05.10.76).

Сплав обладает высокой прочностью, но недостаточной пластичностью, связанной с большим содержанием дисперсионно-твердеющих фаз. Кроме того, при изготовлении изделий из упомянутого выше сплава сваркой формируется большое количество трещин в зоне сварного шва, что значительно снижает прочность сварных соединений.

Наиболее близким к предложенному изобретению является сплав на основе алюминия, используемый в качестве конструкционного материала, по патенту РФ №2215807, опубликованному 10.11.2003 (кл. С22С 21/10), мас.%:

Цинк	5,0-9,0
Магний	0,3-3,0
Медь	0,3-1,3
Цирконий	0,05-0,3
Железо	0,005-0,3
Кремний	0,01-0,2
По крайней мере один элемент из группы:
Никель	0,01-0,2
Кобальт	0,01-0,2

При этом соотношение одного элемента из группы никель, кобальт к цирконию составляет не более 1, а сумма по крайней мере одного элемента из группы никель и кобальт с железом составляет не более 0,4.

Недостатком известного сплава является плохая свариваемость и низкие значения прочности и пластичности сварных соединений, являющихся следствием образования трещин при сварке в околошовной зоне.

Задачей изобретения является создание конструкционного сплава на основе алюминия, обладающего свойствами, позволяющими получать качественные сварные изделия.

Техническим результатом изобретения является повышение пластичности сплавов на основе алюминия и повышение их свариваемости за счет снижения трещинообразования в процессе сварки и повышения прочности и пластичности сварного соединения, что увеличивает ресурс и надежность работы изделий, расширяет их сортамент.

Технический результат достигается тем, что сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь, железо, кремний, никель и/или кобальт, дополнительно содержит хром, ванадий, титан, бор, кальций и, по крайней мере один элемент из группы: марганец, цирконий, скандий, гафний, при следующем соотношении компонентов:

Цинк	4,4-9,0
Магний	0,5-3,5
Медь	0,01-1,2
Железо	до 0,35
Кремний	до 0,25
Никель	до 0,1
и/или кобальт	до 0,1
Хром	до 0,35
Ванадий	до 0,15
Титан	до 0,15
Бор	до 0,03
Кальций	до 0,05
По крайней мере один элемент из группы:
Марганец	до 0,8
Цирконий	до 0,25
Скандий	до 0,25
Гафний	до 0,25

При этом соотношение Mg/Cu больше или равно 1,8

Задача также решается изделием, выполненным из вышеприведенного сплава.

В предлагаемом сплаве за счет выбора химического состава повышается пластичность металла в твердо-жидком состоянии, что уменьшает образование трещин при сварке, а образование сложных интерметаллидов, содержащих Cr, V, Ti, В, Са, способствует повышению пластичности и прочности сварных соединений, содержание этих элементов выше указанных пределов приводит к огрублению интерметаллических фаз и снижает пластичность сварного соединения. Добавка по крайней мере одного из элементов Mn, Zr, Sc, Hf затрудняет процесс укрупнения зеренной структуры при технологических нагревах сварных соединений и способствует стабильности механических свойств в эксплуатации изделий.

Все это повышает ресурс работы изделий, способствует повышению пластичности и прочности сварных соединений, расширяет сортамент изготавливаемых изделий из предлагаемого сплава.

Примеры.

Для сравнительного анализа были изготовлены листы толщиной 6 мм из сплава, принятого за прототип, и сплава предлагаемого химического состава.

Химический состав представлен в таблице 1. Оценивали склонность к горячим трещинам, определяли коэффициент трещинообразования по пробе «рыбий скелет», а также механические свойства сварных соединений как при сварке электронным лучом (ЭЛС), так и при автоматической аргоно-дуговой сварке (ААрДЭС). Сварку проводили после закалки и искусственного старения. Данные представлены в таблице 2.

Как видно, изобретение позволяет уменьшить трещинообразование при сварке в 6-8 раз, повысить прочность сварного соединения на 30-50%, а пластичность в 1,5-2 раза.