Сплав на основе алюминия
Иллюстрации
Показать всеРеферат
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, содержапщй цинк, магний, медь и кобальт, отличаю щ .и и с я тем, что, с целью повышения прочностных характеристик и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит окись алюминия , азот и по крайней мере один металл , выбранный из группы, содержащей никель и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 7,0-10,0 Цинк 2,3-3,4 Магний 1.2-1,7 Медь 1,0-2,5 Кобальт 0,01-0,50 Окись алюминия 0,0001-0,0100 Азот По крайней мере один металл,, выбранный из группы, содержащей 0,5-1,0 Никель 0,5-1,0 Железо Остальное Алюминий причем отношение содержания гщнка к содержанию магния составляет 2,5-3,5, ;: отношение содержания магния к содер- tep---|СЛ жанию меди 1,5-2,5, а отношение соle-U- . держания кобальта к содержанию желе ,,|W за и никеля, вводимых как отдельноj так и совместно. 1,5-2,5.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
_#_l5
РЕСПУБЛИН (У1) С 22 С 21/10
Р,11 ц 2
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
APN ГКНТ СССР
1 (21) 3461981/02 (22) 05.07.82 (46) 07.06.92. Бюл. Ó 21 (72) В.И.Елагин, К.С.Походаев, О.Е. Осинцев, В.Г1. Федоров, Б.И. Бондарев„ В.B.Êoíêåâè÷, 10.В.Новаков, А.Б.Бондарев, Т.А.Власова и В.З.Силис (53) 669.715 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
II. 473759, кл. С 22 С 21/00, 1975.
Добаткин В. И., Елагин В.И. Гранулируемые алнииниевые сплавы. М., Металлургияя, 198 1, с. 14 7-148 . (54) (57) СПЛАВ НА ОСНОВЕ AHIOMHHHH, содержащий цинк, магний, медь и кобальт, о т л и ч а ю щ.,и и с я тем, что, с целью повышения прочностных характеристик и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит окись алюминия, азот и по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей
Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюми-. ния, предназначенных для применения в качестве конструкционного материала.
Известен сплав на основе алюминия, содержащий, мас.Е:
Цинк 10,0
Магний 3,5
Г1 дь 2,0
Хром 0,6
Цирконий 0,6
Алюминий Остальное
Однако прочностные свойства сплава после стандартного режима термической
„„с Ц „;, 1061495 А1
2 никель и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цинк 7, 0-10, О
Магний 2,3-3,4
Г1едь 1,2-1, 7
Кобап ьт 1,0-2,5
Окись алюминия 0,01-0, 50
Азот О, 0001-0, 0100
По крайней мере один металл,, выбранный из группы, содержащей
Никель 0,5-1,0
Железо 0,5-1,0 .
Алюминий Остальное причем отношение содержания цинка к содержанию магния составляет 2,5-3,5, отношение содержания магния к содержанию меди 1,5-2,5, а отношение содержания кобальта к содержанию железа и никеля, вводимых как отдельно, так и совместно. 1,5-2,5. обработки — закалка и старение при
1400С, 16 ч: (7 73,4 кгс/мм ., Я
64,6 кгс/мм {для прутков) и G
70,2 кгс/мм2, Gpp 68,7 кгс/мм2 (для, листов), недостаточно высокие.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сплав на основе алюминия, содержащий, мас. Х!
Цинк 8, 0
Магний 2,5
Иедь 1,0
Кобальт 1,5
Алюминий Остальное
1061495
7,0- 10,0 .
2, 3-3,4
1,2-1,7
1,0-2,5
0j 01-0, 50
0,0001-0,0! 00
Недостаток известного сплава низкий уровень прочностных свойств:, (, = 67,0 кгс/мм, Gо = 60,3 кгс/мм после закалки с 490 С и старения по режиму: 120 С, 24 ч + 160 С, 2 ч, и коррозионной стойкости.
Цель изобретения — повышение прочностных характеристик и коррозионной стойкости сплава. 10
Для достижения цели сплав на основе алюминия, содержащий цинк, магний, медь и кобальт, дополнительно содержит окись алюминия, азот и по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей никель и железо, нри следующем. соотношении компонентов, мас.7:
Пинк 1(агний 20
Иедь
1;обальт
О к и с ь алюмин ия
Азот
По крайней мере 25 один металл, выб— ранный из группы, содержащей
Никель 0,5-1,0
Железо О, 5-1,0 30
Алюминий Остальное
При этом отношение содержания цинка к содержанию магния равно ?,5-3,5, отношение содержания магния к содержанию меди 1,5-2,5, а отношение со35 держания кобальта к содержанию железа и никеля, вводимых как отдельно, так и совместно, 1,5-2,5.
При таком соотношении компонентов в спла.ве с максимальным и минимальным 40 содержанием компонентов сохраняется постоянный фазовый состав (О(+ Т) и обеспечивается максимальный эффект упрочнения при термической обработке.
Отклонение от указанного соотношения приводит не только к понижению общего уровня механических свойств, но и к повышению чувствительности с сплавов к коррозионному растрескиванию под напряжением.
Для получения высоких прочностных свойств обязательным является отношение содержания кобальта к содержанию железа и никеля, равное 1,5 — 2,.5.
Это объясняется положительным влиянием на прочностные свойства сплавов алюминиево-кобальтовой фазы Л1 Со .
В предложенном сплаве дополнительное повышение механических свойств достигается за счет легирования фазы
А1 Со другими элементами VIII А группы. Известно, что в алюминиево-кобальтовой фазе А1чСо могут растворяться в значительных количествах железо и никель, замещая атомы кобальта. Возможность растворения атомов железа и никеля в алюминиево-кобальтовой Лазе была использована при разработке состава предложенного сплава.
При выбранном содержании переходных металлов и основных компонентов в структуре сплавов после полной термической обработки содержится от 2 (нижний предел состава) до 5 об.7 (верхний предел состава) интерметал-. лидных фаз. Такое содержание избыточных интериеталлидных фаз способствует дополнительному упрочнению за счет фазового наклепа. Эффективное упрочнение интерметаллидные фазы могут обеспечить только в,том. случае, если они дисперсны и равномерно распределены в объеме матрицы. Для обеспечения высокой дисперсности интерметаллидных фаз кристаллизация сплавов при литье проводится со скоростью охлаждения 10 — 10 1 град/с, что достига- ется при литье сплавов методом гранулирования или распыления.
В получаемой структуре частицы алюминиево-кобальтовой фазы дисперсны, равномерно распределены в объеме алюминиевого твердого раствора. Эта фаза с растворенными в ней атомами железа и никеля .достаточно термически стабильна: не коагулирует и не растворяется в алюминиевом твердом растворе при технологических нагревах, что обеспечивает получение высоких меха-, нических свойств в деформированных полуфабрикатах. .4 f
Для дополнительного упрочнения за счет образования окислов и нитридов алюминия в расплав вводят окись алюминия, а гранулы и порошки продувают при повышенной температуре (300—
470 С) азотом.
По указанной технологии отливают пять сплавов, из которых изготавливают прутки.
Химический состав исследуемых сплавов приведен в табл. 1.
Из сплавов изготавливают образцы, проводят термическую обработку по режиму: закалка с 470ОС 6,1 ч, охлаждение в воде, старение по режиму 140 С, 106 l 495 Таблн ца
Содержание, иас. Х
Сплав Состав
1 цинк магний медь кобальт окись аэот алюмнжел еэ о алюминий ння
2,3 1,2
2,8 1,5
1 .70
2 .85
3 8,5
4 100
1,0 0,01
1,7 0,20
0,5 0 5 Остальное
О,б 0,5 То же
0,0001
0,0010
Предложенный
2 8 1,5
3,4 1,7
1,8 0,20
2,5 0,50
0,8
0,0010
О, 0100
1,0 1 О
Иавестт ный
5 8,0 2,5 1,0 1,5
Таблица 2
Состав
Предел прочности (), кгс/мм
Hp едел текучести
Ggg s кгс/мм
Отно сительное удлинение, 7
Среднее время до разрушения приб =
= 0,75 бо сут
79,2
76,1
76,9
77,4
80,0
5,2
80,7
6,4
82,7
78,8
3 5
7311
70,2
Составитель И.Сидоров
Редактор ТЛ1арганова Техред С.иигунова . Корректор 8,3рдейи
Заказ 2809 Тираж Ф Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîät ул. Гагарина, 101 выдержка 16 ч, и проводят исследование механических свойств и испытание на коррозионное растрескивание под напряжением в среде ЗЖ-ного NaCI npu
6 = 0,75(о,г
В табл. 2 приведены результаты механических испытаний и данные по коррозионному растрескиванию под напряжением предложенного и. известного сплавов.
Приведенные в табл. 2 механические свойства показывают, что предложенный сплав имеет предел прочности на 69 кгс/мм больше и предел текучести на 6-8 кгс/мм больше, чем известный сплав при близких значениях пластичности. Стойкость к коррозионному растрескиванню под напряжением у предло10 женного сплава в 2 — 3 раза выше, чем у известного сплава при аналогичных условиях испытаний.