RU2425165C1 - Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него - Google Patents

Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него Download PDF

Info

Publication number
RU2425165C1
RU2425165C1 RU2010109216/02A RU2010109216A RU2425165C1 RU 2425165 C1 RU2425165 C1 RU 2425165C1 RU 2010109216/02 A RU2010109216/02 A RU 2010109216/02A RU 2010109216 A RU2010109216 A RU 2010109216A RU 2425165 C1 RU2425165 C1 RU 2425165C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
scandium
zirconium
manganese
titanium
Prior art date
Application number
RU2010109216/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Владимирович Телешов (RU)
Виктор Владимирович Телешов
Валерий Владимирович Захаров (RU)
Валерий Владимирович Захаров
Рустам Оскарович Кайбышев (RU)
Рустам Оскарович Кайбышев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет"
Priority to RU2010109216/02A priority Critical patent/RU2425165C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2425165C1 publication Critical patent/RU2425165C1/ru

Links

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, используемым в качестве конструкционного материала в деталях, работающих при повышенных температурах. Сплав и изделие из него содержат компоненты, при следующем соотношении, мас.%: медь - 4,4-5,4, магний - 0,45-0,80, марганец - 0,3-0,5, титан - 0,03-0,10, цирконий - 0,08-0,15, хром - 0,05-0,15, скандий - 0,08-0,15, кремний - 0,03-0,25, серебро - 0,4-0,80, германий - 0,05-0,20, никель - 0,01-0,50, железо - 0,01-0,50, алюминий - остальное, при этом сумма марганца, титана, циркония, хрома и скандия должна составлять 0,70-1,05 при соотношениях скандий/цирконий = 1-1,875 и никель/железо = 0,95-1,05. Получаются полуфабрикаты и изделия из предлагаемого сплава, которые имеют однородную по всему объему нерекристаллизованную структуру и соответственно высокие прочностные характеристики как при комнатной, так и при повышенной температуре. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, используемым в качестве конструкционного материала в греющихся деталях.
Известен жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия марки Д21 системы алюминий-медь-магний, предназначенный для использования в греющихся деталях летательных аппаратов и содержащий, мас.%:
медь 6,0-7,0
магний 0,25-0,45
марганец 0,4-0,8
титан 0,1-0,2
алюминий остальное
(ОСТ 190048-90 «Сплавы алюминиевые деформируемые»).
Сплав рекомендовано использовать для основных нагруженных деталей летательного аппарата, подвергающихся эксплуатационному нагреву до температуры 175°С.
Недостатком этого сплава является низкая длительная прочность и невысокие характеристики трещиностойкости, что не позволяет использовать полуфабрикаты из этого сплава для изготовления высоконагруженных конструкционных деталей, подвергаемых знакопеременным нагрузкам, в которых высокая вероятность появления усталостных трещин может привести к разрушению.
Известен жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия, предназначенный для изготовления греющихся деталей летательных аппаратов и содержащий, мас.%:
медь 5,5-6,5
магний 0,2-0,35
марганец 0,4-0,8
титан 0,05-0,1
цирконий 0,06-0,2
ванадий 0,05-0,15
молибден 0,02-0,08
кремний 0,12-0,25
алюминий остальное
молибден:ванадий 1:2
(RU №2048577, опубл. 20.11.1995 г.).
Сплав обладает средним уровнем прочностных свойств при комнатной и повышенных до 175-200°С температурах.
Недостатком этого сплава является невысокий уровень прочностных характеристик при комнатной и повышенных температурах, что ограничивает область применения этого сплава и позволяет изготовлять из него только детали с ограниченным уровнем эксплуатационных характеристик.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия, предназначенный для изготовления греющихся деталей летательных аппаратов и содержащий, мас.%:
медь 4,4-5,4
магний 0,45-0,8
марганец 0,4-0,8
титан 0,03-0,15
цирконий 0,05-0,20
ванадий 0,05-0,15
молибден 0,01-0,15
кремний 0,03-0,25
серебро 0,4-0,8
германий 0,05-0,20
никель 0,01-0,50
железо 0,01-0,5
алюминий остальное,
при этом сумма марганца, титана, циркония, ванадия и молибдена должна составлять 0,55-1,0 (RU №2226568, опубл. 10.04.2004 г.), прототип.
Горячепрессованные изделия из этого сплава в термически обработанном состоянии обладают более высоким уровнем прочностных характеристик при комнатной и повышенных до 200°С температурах благодаря выбранному составу и получению изделий с нерекристаллизованной структурой.
Недостатком сплава является получение в некоторых полуфабрикатах и изделиях после термической обработки неоднородной (смешанной) или полностью рекристаллизованной структуры. Это является следствием склонности сплава к рекристаллизации, если деформирование в процессе изготовления изделий, например, холоднокатаных листов, происходит при температуре ниже 300°С. Рекристаллизация в процессе упрочняющей термической обработки является негативным явлением, приводящим к снижению прочности. Изменение структуры от нерекристаллизованной до рекристаллизованной в термически обработанных полуфабрикатах и полученных из них изделий приводит к большому разбросу механических свойств и характеристик сопротивления деформации при повышенных температурах.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка сплава, обладающего повышенными прочностными характеристиками для всех видов полуфабрикатов и деталей в термически обработанном состоянии при комнатной и повышенных температурах при кратковременных и длительных нагрузках.
Для решения поставленной задачи предлагается жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%:
медь 4,4-5,4
магний 0,45-0,8
марганец 0,3-0,5
титан 0,03-0,10
цирконий 0,08-0,15
хром 0,05-0,15
скандий 0,08-0,15
кремний 0,03-0,25
серебро 0,4-0,8
германий 0,05-0,2
никель 0,01-0,5
железо 0,01-0,5
алюминий остальное,
при этом сумма марганца, титана, циркония, хрома и скандия должна составлять 0,70-1,05 при соотношениях скандий/цирконий = 1-1,875 и никель/железо = 0,95-1,05 и изделие, выполненное из этого сплава.
Предложенный сплав и выполненное из него изделие отличается от прототипа тем, что сплав дополнительно содержит хром и скандий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
медь 4,4-5,4
магний 0,45-0,80
марганец 0,3-0,5
титан 0,03-0,10
цирконий 0,08-0,15
хром 0,05-0,15
скандий 0,08-0,15
кремний 0,03-0,25
серебро 0,4-0,8
германий 0,05-0,20
никель 0,01-0,50
железо 0,01-0,50
алюминий остальное,
при этом сумма марганца, титана, циркония, хрома и скандия должна составлять 0,70-1,05 при соотношениях скандий/цирконий = 1-1,875 и никель/железо = 0,95-1,05.
Полуфабрикаты и изделия из предлагаемого сплава имеют однородную по всему объему полуфабриката нерекристаллизованную структуру и соответственно высокие прочностные характеристики как при комнатной, так и при повышенной температуре. Однородность структуры обеспечивает малый разброс свойств.
Предлагаемый химический состав сплава обеспечивает высокое сопротивление рекристаллизации и соответственно высокую термическую стабильность деформированной структуры. Это позволяет использовать интенсивную пластическую деформацию для получения полуфабрикатов и изделий с устойчивой субмикрокристаллической структурой, которая сохраняется при высокотемпературных нагревах под закалку.
Повышенная термическая стабильность деформированной структуры изделия из предлагаемого сплава обусловлена присутствием переходных металлов (марганца, титана, циркония, хрома и скандия). Полуфабрикаты из предлагаемого сплава имеют высокую плотность дисперсоида из мелких включений наиболее эффективных алюминидов переходных металлов. Добавка скандия образует дисперсные вторичные частицы Al3Sc, которые стабилизируются частично растворяющимися в них Zr, Ti, Cr. Добавка Mn образует свой дисперсоид в другом размерном диапазоне, дополнительно стабилизируя нерекристаллизованную структуру изделия.
Это позволяет обеспечить высокое сопротивление рекристаллизации после горячего и теплого деформирования, в том числе при применении равноканального углового прессования или холодной прокатки. Нерекристаллизованная субмелкозернистая структура, устойчивая к огрублению при температуре эксплуатации, позволяет получить повышенную длительную прочность и тем самым повышает срок службы изделий - и, как следствие, повышение срока службы летательных аппаратов.
Пример осуществления.
Приготовили в электрической печи плавки сплавов приведенного в таблице 1 состава, из которых отлили полунепрерывным методом слитки диаметром 107 мм. Слитки из сплава-прототипа и предлагаемого сплава после гомогенизации и механической обработки на диаметр 95 мм при температуре 400°С осадили по образующей на размер 40×177×200 мм. Полученные заготовки подвергли при температуре 300°С равноканальному угловому прессованию (РКУП) в три прохода через матрицу сечением 40×177 мм и затем при комнатной температуре их прокатали на лист толщиной 2 мм. Полученные листы подвергли упрочняющей термической обработке: закалка в воде после нагрева продолжительностью 20 мин при температуре 525°С и искусственное старение по режиму 190°С - 6 ч.
Полученный материал с нерекристаллизованной субмелкокристаллической структурой подвергли испытаниям с определением временного сопротивления σB, предела текучести σ0,2, относительного удлинения δ, длительной прочности σ1000175 за 1000 ч при 175°С. При этом механические свойства на растяжение определяли при комнатной температуре и при 175°С. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Данные таблицы 2 показывают, что предлагаемый сплав имеет по сравнению с прототипом повышенные на 30-50 МПа прочностные характеристики при комнатной и повышенных температурах и более высокую длительную прочность.
В предложенном сплаве отсутствуют имеющиеся в прототипе ванадий и молибден, которые заменены на более эффективные элементы-антирекристаллизаторы хром и скандий.
Таким образом, термически упрочняемые полуфабрикаты и изделия с субмикроскопической структурой из предлагаемого сплава обладают уникальным сочетанием служебных характеристик при комнатной и повышенной температурах.
Таблица 1.
Химический состав сплавов (масс.%)
Сплав Cu Mg Mn Ti Zr V Mo Cr Sc Si Ag Ge Ni Fe Al
Предлагаемый 5,0 0,6 0,4 0,06 0,12 - - 0,1 0,12 0,2 0,55 0,13 0,08 0,07 ост
Прототип 4,9 0,6 0,58 0,04 0,10 0,05 0,03 - - 0,2 0,50 0,14 0,10 0,11 ост
Таблица 2.
Механические свойства изделий в продольном направлении
Сплав Свойства при 20°С Свойства при 175°С σ1000175, МПа
σB, МПа σ0,2, МПа δ, % σB, МПа σ0,2, МПа 5,%
Предлагаемый 550 490 10 425 390 10 225
Прототип 500 440 9 380 360 11 200

Claims (2)

1. Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, марганец, титан, цирконий, кремний, серебро, германий, никель, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром и скандий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь 4,4-5,4 Магний 0,45-0,80 Марганец 0,3-0,5 Титан 0,03-0,10 Цирконий 0,08-0,15 Хром 0,05-0,15 Скандий 0,08-0,15 Кремний 0,03-0,25 Серебро 0,4-0,80 Германий 0,05-0,20 Никель 0,01-0,50 Железо 0,01-0,50 Алюминий Остальное,

при этом сумма марганца, титана, циркония, хрома и скандия должна составлять 0,70-1,05 при соотношениях скандий/цирконий = 1-1,875 и никель/железо = 0,95-1,05.
2. Изделие из жаропрочного деформируемого сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.
RU2010109216/02A 2010-03-15 2010-03-15 Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него RU2425165C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010109216/02A RU2425165C1 (ru) 2010-03-15 2010-03-15 Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010109216/02A RU2425165C1 (ru) 2010-03-15 2010-03-15 Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425165C1 true RU2425165C1 (ru) 2011-07-27

Family

ID=44753566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010109216/02A RU2425165C1 (ru) 2010-03-15 2010-03-15 Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425165C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104711468A (zh) * 2013-12-16 2015-06-17 北京有色金属研究总院 一种高强高耐热性铝合金材料及其制备方法
RU2623557C1 (ru) * 2016-04-13 2017-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Способ термомеханической обработки термически-упрочняемых алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mg-Mn-Ag
CN116179913A (zh) * 2023-03-07 2023-05-30 东北大学 Al-Cu-Mg-Ag-Mn系耐热合金及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991008319A1 (en) * 1989-11-28 1991-06-13 Alcan International Limited Improvements in or relating to aluminium alloys
RU2226568C1 (ru) * 2002-10-31 2004-04-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия
RU2237098C1 (ru) * 2003-07-24 2004-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него
WO2005045080A1 (de) * 2003-11-10 2005-05-19 Arc Leichtmetallkompe- Tenzzentrum Ranshofen Gmbh Aluminiumlegierung
RU2379366C2 (ru) * 2004-07-15 2010-01-20 Алкоа Инк. Сплавы серии 2000 с улучшенными характеристиками стойкости к повреждениям для авиационно-космического применения

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991008319A1 (en) * 1989-11-28 1991-06-13 Alcan International Limited Improvements in or relating to aluminium alloys
RU2226568C1 (ru) * 2002-10-31 2004-04-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия
RU2237098C1 (ru) * 2003-07-24 2004-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него
WO2005045080A1 (de) * 2003-11-10 2005-05-19 Arc Leichtmetallkompe- Tenzzentrum Ranshofen Gmbh Aluminiumlegierung
RU2379366C2 (ru) * 2004-07-15 2010-01-20 Алкоа Инк. Сплавы серии 2000 с улучшенными характеристиками стойкости к повреждениям для авиационно-космического применения

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104711468A (zh) * 2013-12-16 2015-06-17 北京有色金属研究总院 一种高强高耐热性铝合金材料及其制备方法
RU2623557C1 (ru) * 2016-04-13 2017-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Способ термомеханической обработки термически-упрочняемых алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mg-Mn-Ag
CN116179913A (zh) * 2023-03-07 2023-05-30 东北大学 Al-Cu-Mg-Ag-Mn系耐热合金及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2443797C2 (ru) Продукты из алюминиевого сплава серии аа7000 и способ их изготовления
JP7804593B2 (ja) 高温高性能アルミニウム銅マグネシウム合金製製品の使用
JP2014162962A (ja) 室温時効後の特性に優れたアルミニウム合金板
JP6756736B2 (ja) 高温用途のためのβチタン合金シート
CN110951998B (zh) 一种高温稳定6系铝合金型材的生产工艺
RU2534170C1 (ru) Термостойкий сплав на основе алюминия и способ получения из него деформированных полуфабрикатов
JP2015040340A (ja) 成形加工用アルミニウム合金板及びその製造方法
CN107299250A (zh) 铸态强韧Ti3Al金属间化合物及其制造方法和应用
RU2425165C1 (ru) Жаропрочный деформируемый сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него
JP7358759B2 (ja) スクロール部材およびスクロール鍛造品の製造方法
CN103774070B (zh) 一种Mg-Zn-Al-Cu系超高强镁合金板材制备方法
CN109022963B (zh) 一种提高7000系高强铝合金石油钻探管材料热强性的方法
JP2008190022A (ja) Al−Mg−Si系合金熱延上り板およびその製造法
KR20190000756A (ko) 상온 성형성이 우수한 고강도 마그네슘 합금 판재 및 그 제조방법
RU2210614C1 (ru) Сплав на основе алюминия, изделие из этого сплава и способ его изготовления
JP2019019373A (ja) コンプレッサーのアルミニウム合金製ピストンの製造方法及び前記ピストン用アルミニウム合金
RU2443793C1 (ru) Высокопрочный сплав на основе алюминия и способ получения изделия из него
RU2484168C1 (ru) Высокопрочный экономнолегированный сплав на основе алюминия
JP2013053361A (ja) 耐熱強度に優れた飛翔体用アルミニウム合金
CN112111680A (zh) 一种铝合金及其板材的制备方法
RU2327758C2 (ru) Сплав на основе алюминия и изделия из него
CN117026010A (zh) 一种具有多层次α相组织的高强高韧双相钛合金及其制备方法
RU2639903C2 (ru) Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия
RU2287600C1 (ru) Материал на основе алюминия
JP2006257505A (ja) 伸びフランジ性に優れたアルミニウム合金板

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170316