RU2103407C1

RU2103407C1 - Aluminum-based alloy

Info

Publication number: RU2103407C1
Application number: RU94022722/02A
Authority: RU
Inventors: Е.С. Гончаренко; А.В. Мельников; В.В. Черкасов; Н.А. Красина; Н.А. Пархоменко
Original assignee: Всероссийский институт авиационных материалов
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-05-10
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: alloy contains (in wt %): magnesium, 9.5-10.0; zinc, 1.5-1.9; manganese, 0.3-0.9; zirconium, 0.05-0.20; antimony, 0.20-0.35; aluminum, the balance. In its hardened and artificially aged state, alloy, preserving its corrosion resistance, exhibits elevated strength, stable mechanical properties when exploited, improved workability, and higher allowed temperature for products. Alloy is recommended to be utilized in manufacturing high-quality shaped parts by molding in sand molds. EFFECT: improved performance characteristics. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству алюминиевых литейных сплавов. The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the production of aluminum cast alloys.

Известен сплав [1] на основе алюминия состава, мас.%:
Mg - 6 - 7
Zr - 0,05 - 0,20
Be - 0,02 - 0,10
Ti - 0,05 -0,15
Al - остальное
При литье в песчаные формы в закаленном состоянии сплав имеет σ_в = 250 МПа, δ = 10%.Known alloy [1] based on aluminum composition, wt.%:
Mg - 6 - 7
Zr - 0.05 - 0.20
Be - 0.02 - 0.10
Ti - 0.05-0.15
Al - the rest
When casting in sand molds in the quenched state, the alloy has σ _in = 250 MPa, δ = 10%.

Известен сплав [1] на основе алюминия следующего состава, мас.%:
Mg - 9,5 - 10,0
Be - 0,05 - 0,15
Zr - 0,05 - 0,20
Ti - 0,05 - 0,15
Al - остальное
При литье в песчаные формы в закаленном состоянии этот сплав имеет σ_в = 290 МПа, δ = 9%.Known alloy [1] based on aluminum of the following composition, wt.%:
Mg - 9.5 - 10.0
Be - 0.05 - 0.15
Zr - 0.05 - 0.20
Ti - 0.05 - 0.15
Al - the rest
When casting in sand molds in the quenched state, this alloy has σ _in = 290 MPa, δ = 9%.

Применение коррозионностойких сплавов системы Al-Mg, имеющих предел прочности в закаленном состоянии 250 - 300 МПа, ограничивается тем, что при эксплуатации или хранении продолжается процесс естественного старения. В результате по границам зерен выделяется в виде сплошных цепочек β-фаза (Al₃Mg₂), что приводит к охрупчиванию материала. Следует отметить, что эти сплавы могут эксплуатироваться при температурах, не выше 80^oC.The use of corrosion-resistant alloys of the Al-Mg system having a tensile strength of 250–300 MPa in the quenched state is limited by the fact that during aging or storage the process of natural aging continues. As a result, the β phase (Al ₃ Mg ₂ ) is distinguished in the form of continuous chains along the grain boundaries, which leads to embrittlement of the material. It should be noted that these alloys can be operated at temperatures not exceeding 80 ^o C.

Наиболее близким к предлагаемому, взятому за прототип, является сплав [1] на основе алюминия, имеющий состав, мас.%:
Mg - 9,5 - 10,5
Zr - 0,05 - 0,20
Be - 0,05 - 0,15
Ti - 0,05 - 0,15
Al - остальное
В закаленном состоянии (Т4) при литье в песчаные формы сплав на основе алюминия (прототип) имеет невысокие значения предела прочности (320 МПа), а величина относительного удлинения (12%) значительно снижается в процессе эксплуатации или хранении. Жидкотекучесть сплава средняя (269 мм). Рабочая температура 80^oC. Сплав имеет склонность к изменению механических свойств в процессе эксплуатации.Closest to the proposed, taken as a prototype, is an alloy [1] based on aluminum, having a composition, wt.%:
Mg - 9.5 - 10.5
Zr - 0.05 - 0.20
Be - 0.05 - 0.15
Ti - 0.05 - 0.15
Al - the rest
In the quenched state (T4), when casting in sand forms, an aluminum-based alloy (prototype) has low tensile strengths (320 MPa), and the relative elongation (12%) is significantly reduced during operation or storage. The fluidity of the alloy is medium (269 mm). Operating temperature 80 ^o C. The alloy has a tendency to change the mechanical properties during operation.

Техническая задача изобретения - повышение предела прочности при обеспечении стабильных значений механических свойств в процессе эксплуатации; повышение рабочей температуры сплава; улучшение технологических свойств; сохранение удовлетворительной коррозионной стойкости. The technical task of the invention is to increase the tensile strength while ensuring stable values of mechanical properties during operation; increase in operating temperature of the alloy; improvement of technological properties; maintaining satisfactory corrosion resistance.

Для решения поставленной задачи литейный сплав на основе алюминия, содержащий магний, цирконий, дополнительно содержит цинк, марганец и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Mg - 9,5 - 10,0
Zn - 1,5 - 1,9
Mn - 0,3 - 0,8
Zr - 0,05 - 0,20
Sb - 0,20 - 0,35
Al - остальное
Введение в состав сплава в указанных пределах сурьмы в сочетании с цинком и марганцем при установленном соотношении компонентов обеспечивает повышение предела прочности; высокую стабильность механических свойств в процессе эксплуатации, повышение рабочей температуры сплава; улучшение технологических свойств; сохранение удовлетворительной коррозионной стойкости.To solve the problem, a casting alloy based on aluminum, containing magnesium, zirconium, additionally contains zinc, manganese and antimony in the following ratio of components, wt.%:
Mg - 9.5 - 10.0
Zn - 1.5 - 1.9
Mn - 0.3 - 0.8
Zr - 0.05 - 0.20
Sb - 0.20 - 0.35
Al - the rest
The introduction of antimony into the composition of the alloy within the specified limits in combination with zinc and manganese at a specified ratio of components provides an increase in tensile strength; high stability of mechanical properties during operation, increasing the working temperature of the alloy; improvement of technological properties; maintaining satisfactory corrosion resistance.

Пример. Сплав готовили в электрических печах сопротивления в графито-шамотных тиглях. В качестве защитного покрытия использовали флюс: 60% карналлита + 40% фтористого кальция. Литьем в песчаные формы заливали образцы для определения свойств. В качестве шихтовых материалов использовали только лигатуру Al-Mn, остальные компоненты вводили в чистом виде, чушками. Example. The alloy was prepared in electric resistance furnaces in graphite-chamotte crucibles. A flux was used as a protective coating: 60% carnallite + 40% calcium fluoride. Sand casting was used to fill samples to determine properties. As the charge materials, only Al-Mn ligature was used, the remaining components were introduced in pure form by ingots.

Образцы испытывали в закаленном и искусственно состаренном состоянии. Samples were tested in a hardened and artificially aged condition.

В табл. 1 приведен химический состав предлагаемого сплава, в табл. 2 - значения свойств. In the table. 1 shows the chemical composition of the proposed alloy, in table. 2 - property values.

На основании экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:
высокопрочный коррозионностойкий литейный сплав на основе алюминия, содержащий магний и цирконий, дополнительно легированный цинком, марганцем и сурьмой, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Mg - 9,5 - 10,0
Zn - 1,5 - 1,9
Mn - 0,3 - 0,8
Zr - 0,05 - 0,20
Sb - 0,20 - 0,35
Al - Остальное
имеет характеристики прочности на 20% выше, чем у прототипа, рабочую температуру в 2 раза выше (150^oC вместо 80^oC), жидкотекучесть в 1,5 раза выше (420 мм, вместо 269 мм), значения механических свойств не изменяются в процессе эксплуатации.Based on the experimental data, the following conclusions can be drawn:
high-strength corrosion-resistant casting alloy based on aluminum, containing magnesium and zirconium, additionally alloyed with zinc, manganese and antimony, with the following ratios of components, wt.%:
Mg - 9.5 - 10.0
Zn - 1.5 - 1.9
Mn - 0.3 - 0.8
Zr - 0.05 - 0.20
Sb - 0.20 - 0.35
Al - Else
it has strength characteristics 20% higher than that of the prototype, the operating temperature is 2 times higher (150 ^o C instead of 80 ^o C), the fluidity is 1.5 times higher (420 mm, instead of 269 mm), the values of mechanical properties do not change operation process.

У сплава, имеющего химический состав ниже нижнего предела, прочностные и технологические свойства - ниже. Кроме того, продолжается процесс старения после полной термической обработки, снижается относительное удлинение, ухудшаются коррозионные свойства. In an alloy having a chemical composition below the lower limit, strength and technological properties are lower. In addition, the aging process continues after complete heat treatment, the elongation decreases, and the corrosion properties deteriorate.

У сплава, имеющего химический состав выше верхнего предела, в исходном состоянии низкие значения относительного удлинения. An alloy having a chemical composition above the upper limit has low elongation in the initial state.

Claims

An aluminum-based alloy containing magnesium and zirconium, characterized in that it additionally contains antimony, zinc and manganese in the following ratio, wt.

Magnesium 9.5 10.0
Zinc 1.5 1.9
Manganese 0.3 0.8
Zirconium 0.05 0.20
Antimony 0.20 0.35
Aluminum Else