2237095 - Литейный сплав на основе алюминия

Литейный сплав на основе алюминия

Реферат

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов, характеризующихся низким коэффициентом линейного расширения и предназначенных для изготовления литьем поршней и других деталей, к которым предъявляются требования по достаточной прочности и минимальному изменению размеров при повышенных температурах. Предложенный сплав содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 17-19; медь 3,0-4,5; магний 0,35-0,60; марганец 0,5-0,7; кобальт 2,0-3,5; железо 0,1-0,5; бериллий 0,03-0,10; фосфор 0,005-0,02; алюминий остальное. Техническим результатом изобретения является получение сплава, обладающего высокими прочностными характеристиками, а также небольшим значением коэффициента литейного расширения. 2 табл.

Известен литейный алюминиевый сплав для поршней (патент DE №19829047, кл. С 22 С 21/12 от 29.06.98), содержащий, мас.%: кремний - 13-16: медь - 3-5; магний - 0,3-1,3; никель - 1,0-2,5; ванадий - 0,05-0,2; фосфор - 0,004-0,02; алюминий - остальное.

Сплав при температуре 300С имеет следующие механические свойства: временное сопротивление _в=90-94 МПа, предел текучести _0,2=70-73 МПа и относительное удлинение =4,6-7,4%.

Недостатком сплава являются низкие значения характеристик прочности при температуре 300С.

Известен также алюминиевый сплав (патент JP 6099778 В4, кл. С 22 С 21/01 от 07.12.94), принятый за прототип, содержащий, мас.%: кремний - 12-28; медь - 1,8-5,0; магний - 0,3-3,5; железо - 2-10; марганец - 0,5-2,9; кобальт - 0,2-0,4; а также палладий 0,2-4,0; титан, цирконий по 0,2-4,0; алюминий - остальное.

Этот сплав имеет временное сопротивление _в=14-15 кгc/мм² (137-147 МПа), коэффициент линейного расширения в диапазоне температур 20-200С =18,4-18,610^-6 1/К.

Однако, как показали исследования, сплав характеризуется пониженной общей коррозионной стойкостью: скорость коррозии в условиях переменного погружения в 3% раствор хлористого натрия составляет 0,104 мм/год (испытания по ГОСТ 9.017).

Недостатком известного сплава, взятого за прототип, является пониженный уровень его прочности и недостаточно низкое значение коэффициента линейного расширения, а также то что в его состав может входить драгоценный металл - палладий.

Решаемой технической задачей изобретения является получение алюминиевого сплава, превосходящего сплав, взятый за прототип, по прочностным характеристикам и значению коэффициента линейного расширения.

Решаемая задача достигается тем, что в алюминиевый сплав, содержащий кремний, медь, магний, марганец, кобальт и железо, дополнительно введены бериллий и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний 17-19

Медь 3,0-4,5

Магний 0,35-0,60

Марганец 0,5-0,7

Кобальт 2,0-3,5

Железо 0,1-0,5

Бериллий 0,03-0,10

Фосфор 0,005-0,02

Алюминий Остальное

Химический состав предлагаемых сплавов и их механические свойства приведены в таблицах 1 и 2.

Предлагаемый сплав (№№1-3), сплавы запредельного состава (№№4, 5) и сплав-прототип (№6) выплавлялись в электрической печи сопротивления в графито-шамотовом тигле. Приготовленные сплавы при температуре 760-780С разливались в металлические формы (кокиль) для получения цилиндрических заготовок, из которых после термической обработки вырезались стандартные образцы для определения механических свойств и коэффициента линейного расширения.

Термическая обработка состояла в двухступенчатом нагреве под закалку при температуре 490С (4-6 часов) + 505С (6-8 часов), закалке в воде с температурой 20-90С и старении при температуре 160С (3-5 часов) с охлаждением на воздухе.

Предложенный сплав обладает высокими механическими свойствами и небольшим значениям коэффициента линейного расширения.

Предложенный сплав рекомендуется к применению для изготовления литьем поршней для двигателей внутреннего сгорания и приборных деталей, к которым предъявляются жесткие требования по минимальному изменению геометрических размеров при повышенных температурах эксплуатации.

Формула изобретения

Литейный сплав на основе алюминия, состоящий из кремния, меди, магния, марганца, кобальта и железа, отличающийся тем, что дополнительно содержит бериллий и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%: