RU2009250C1 - Сплав на основе алюминия - Google Patents
Сплав на основе алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2009250C1 RU2009250C1 SU5043570A RU2009250C1 RU 2009250 C1 RU2009250 C1 RU 2009250C1 SU 5043570 A SU5043570 A SU 5043570A RU 2009250 C1 RU2009250 C1 RU 2009250C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum
- manganese
- iron
- chromium
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 47
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title abstract description 47
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 13
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018565 CuAl Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- -1 aluminum-titanium-boron Chemical compound 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для производства литейных изделий, в частности автомобильных колес. Сплав содержит, мас. % : кремний 7,6 - 8,4; магний 0,2 - 0,4; медь 1,8 - 2,8; марганец 0,25 - 0,45; хром 0,15 - 0,30; никель 0,1 - 0,7; титан 0,05 - 0,25; бор 0,0001 - 0,03; железо 0,2 - 0,6; алюминий остальное, причем отношение содержания железа к сумме содержания марганца и хрома 0,5 - 0,8. Свойства сплава следующие: σб 305-320 МПа; δ 6,4-7,2%; НВ 840 - 870 МПа, содержание водорода 0,24-0,28 см3/100 г металла. 2 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе алюминия, предназначенных для производства литейных изделий, в частности автомобильных колес.
Известен сплав (см. заявку Японии N 61-227146, кл. С 22 С 21/12, 1986) на основе алюминия для литья под давлением, содержащий, мас. % : Кремний 0,2-1,0 Медь 1,0-5,0 Магний 0,3-2,0 Титан 0,005-0,20 Бор 0,0005-0,05 Алюминий Остальное
Однако этот сплав обладает низкой жидкотекучестью и склонен к образованию горячих трещин.
Однако этот сплав обладает низкой жидкотекучестью и склонен к образованию горячих трещин.
Известен сплав (см. авт. св. N 1376591, кл. С 22 С 21/04, 1985) на основе алюминия, содержащий, мас. % : Кремний 4,6-6,5 Медь 6,5-8,0 Магний 0,2-0,5 Сурьма 0,03-0,8 Алюминий Остальное
Однако данный сплав является широкоинтервальным при кристаллизации, что вызывает образование горячих трещин в отливках.
Однако данный сплав является широкоинтервальным при кристаллизации, что вызывает образование горячих трещин в отливках.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сплав (см. ГОСТ 1583-89, Сплавы алюминиевые литейные, марка АЛ32), содержащий, мас. % : Кремний 7,5-8,5 Магний 0,3-0,5 Марганец 0,3-0,5 Медь 1,0-1,5 Титан 0,1-0,3 Железо ≥ 0,9 Алюминий Остальное
Известный сплав (прототип) обладает недостаточно высокими механическими свойствами, особенно пластичностью. Отливки, изготовленные из этого сплава литьем под давлением, обладают σв = 290 МПа и δ= 4,0% (после термообработки по режиму Т5). Такой уровень мехсвойств является явно недостаточным для отливок ответственного назначения, особенно автомобильных колес, ступиц, поршней и других деталей. Низка и герметичность этого сплава из-за относительно высокого содержания магния.
Известный сплав (прототип) обладает недостаточно высокими механическими свойствами, особенно пластичностью. Отливки, изготовленные из этого сплава литьем под давлением, обладают σв = 290 МПа и δ= 4,0% (после термообработки по режиму Т5). Такой уровень мехсвойств является явно недостаточным для отливок ответственного назначения, особенно автомобильных колес, ступиц, поршней и других деталей. Низка и герметичность этого сплава из-за относительно высокого содержания магния.
Техническая задача изобретения - повышение пластичности и снижение газонасыщенности сплава.
Это достигается тем, что в сплав на основе алюминия, содержащий кремний, магний, марганец, медь, титан и железо, дополнительно вводят хром, никель и бор при следующем соотношении компонентов, мас. % : Кремний 7,6-8,4 Магний 0,20-0,40 Марганец 0,25-0,45 Медь 1,8-2,8 Хром 0,15-0,30 Никель 0,1-0,7 Титан 0,05-0,25 Бор 0,0001-0,03 Железо 0,2-0,6 Алюминий Остальное причем отношение содержания железа к сумме содержания марганца и хрома 0,5-0,8.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав сплава на основе алюминия отличается от известного соотношением компонентов и дополнительным введением хрома, бора и никеля. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".
Анализ известных литейных сплавов на основе алюминия показал, что мехсвойства и герметичность литых деталей, изготовленных из известных сплавов, недостаточны в условиях знакопеременных нагрузок. Предлагаемый литейный сплав на основе алюминия содержит дополнительно хром и никель и известные компоненты в новом их соотношении.
Предлагаемый сплав на основе алюминия с содержанием кремния в пределах 7,6-8,4% хорошо легируется с медью и магнием, образуя фазы типа СuАl2 и Мg2Si. В структуре сплава содержится около 40% эвтектики Аl-Si, что обеспечивает высокую технологичность сплава при литье и хорошую герметичность литых деталей.
При содержании кремния ниже 7,6% понижается герметичность литых деталей, а при содержании кремния выше 8,4% уменьшается их пластичность.
При содержании магния ниже 0,20% образуется упрочняющей фазы Мg2Si в объеме менее 0,4% , что снижает эффект упрочнения сплава при термической обработке. С увеличением содержания магния выше 0,4% повышается газонасыщенность сплава, что приводит к снижению герметичности литых деталей.
Медь образует с алюминием химическое соединение СuАl2, которое является основной фазой, упрочняющей алюминиевые сплавы при термической обработке. Оптимальным содержанием меди в предлагаемом составе сплава должно быть 1,8-2,8% , что обеспечивает высокие механические свойства, особенно пластичность, а также хорошие технологические и литейные свойства. При содержании меди ниже 1,8% заметно снижение прочности и твердости литых деталей, а при содержании меди выше 2,8% - ухудшается жидкотекучесть сплава и наблюдается склонность его к образованию горячих трещин при затвердевании.
Микролегирование марганцем и хромом нейтрализует вредное влияние железа на свойства алюминиевых сплавов. При содержании марганца ниже 0,25% и содержании хрома ниже 0,15% заметно понижение механических свойств сплава, особенно пластичности, а при повышении содержания марганца выше 0,45% и хрома выше 0,30% не наблюдается дальнейшего роста пластичности литых деталей.
Весьма эффективно измельчается зерно α-твердого раствора алюминиевого сплава при модифицировании титаном и бором; при этом образуется интерметаллическое соединение диборид титана ТiВ2, кристаллическая решетка которого по структуре и параметру соответствует кристаллической решетке алюминия.
При модифицировании лигатурой алюминий-титан-бор содержание титана ниже 0,05% и бора ниже 0,001% не приводит к образованию достаточного количества диборида титана, а при превышении содержания титана выше 0,25% и бора выше 0,03% наблюдается повышение газонасыщенности сплава и снижение герметичности литых деталей.
Содержание железа в предлагаемом сплаве должно быть в пределах 0,2-0,6% . Понижение содержания железа ниже 0,2% не ведет к дальнейшему повышению пластичности сплава, а твердость его и прочность понижаются. При повышении содержания железа в сплаве заметно понижение пластичности. Для исключения вредного влияния железа на снижение пластичности сплава его легируют упрочнителями - марганцем и хромом. Однако, при содержании железа выше 0,6% пластичность сплава значительно понижается даже при легировании его марганцем и хромом.
Весьма важным для повышения механических свойств сплава, особенно его пластичности, является поддержание соотношения процентного содержания железа к сумме содержания марганца и хрома, равного 0,5-0,8.
Таким образом предлагаемый состав компонентов придает сплаву на основе алюминия новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".
Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 6 опытных плавок и проведены сравнительные исследования свойств предлагаемого алюминиевого сплава и известного сплава.
Опытные плавки выплавляют в камерных электрических печах емкостью 500 кг, футеровка печей - магнезитовая. При плавке использовалась шихта, обеспечивающая высокую чистоту расплава, рафинирование проводят продувкой аргона через толщу металла в раздаточном тигле. Отливки получают литьем с кристаллизацией под давлением. В процессе плавки и разливки расплава контролируют температуру и максимально сокращают время выдержки его в печи.
Химический состав опытных плавок с различным содержанием вводимых компонентов приведен в табл. 1.
Химический состав 1-опытная плавка соответствует соотношению компонентов ниже нижнего предела заявляемого состава.
Плавки сплава составов 2-4 - заявляемый сплав.
Химический состав 5 - опытная плавка соответствует соотношению компонентов выше верхнего предела заявляемого сплава.
Сплав состава 6 - химический состав известного сплава на основе алюминия.
Автомобильные колеса, ступицы, поршни отливают в пресс-формы литьем с кристаллизацией под давлением.
Испытания механических свойств и газонасыщенность сплава производят на образцах, вырезаемых из тела отливок. Отливки проходят термическую обработку по режиму Т5:
закалка при нагреве 515 ± 5оС, выдержке 4-5 ч и охлаждении в воде;
старение при нагреве 160 ± 5оС, выдержке 6-8 ч и охлаждении на воздухе.
закалка при нагреве 515 ± 5оС, выдержке 4-5 ч и охлаждении в воде;
старение при нагреве 160 ± 5оС, выдержке 6-8 ч и охлаждении на воздухе.
Механические свойства и газонасыщенность сплавов приведены в табл. 2, прилож. 2 из которой следует, что пластичность предлагаемого состава сплава на основе алюминия в 1,6-1,8 раза выше, чем пластичность известного сплава, а газонасыщенность сплава в 1,4-1,7 раза ниже. (56) ГОСТ 1583-89. Сплавы алюминиевые литейные. Сплав АЛ 32.
Claims (1)
- СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, содержащий кремний, магний, медь, марганец, титан и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром, никель и бор при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Кремний 7,6 - 8,4
Магний 0,2 - 0,4
Медь 1,8 - 2,8
Марганец 0,25 - 0,45
Хром 0,15 - 0,30
Никель 0,1 - 0,7
Титан 0,05 - 0,25
Бор 0,0001 - 0,03
Железо 0,2 - 0,6
Алюминий Остальное
причем отношение содержания железа к сумме содержания марганца и хрома составляет 0,5 - 0,8.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5043570 RU2009250C1 (ru) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Сплав на основе алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5043570 RU2009250C1 (ru) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Сплав на основе алюминия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009250C1 true RU2009250C1 (ru) | 1994-03-15 |
Family
ID=21604933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5043570 RU2009250C1 (ru) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Сплав на основе алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2009250C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2485199C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-06-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Литейный алюминиевый сплав |
-
1992
- 1992-05-22 RU SU5043570 patent/RU2009250C1/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2485199C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-06-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Литейный алюминиевый сплав |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115261684B (zh) | 一种铸造Al-Si合金及其制备方法 | |
| US20200190634A1 (en) | Method of forming a cast aluminium alloy | |
| CN109295351B (zh) | 一种压铸铝合金及其制备方法和应用 | |
| CN112143945B (zh) | 一种多种复合稀土元素的高强韧性铸造铝硅合金及其制备方法 | |
| CN112662921B (zh) | 一种高强韧压铸铝硅合金及其制备方法 | |
| CN107829000B (zh) | 一种压铸铝合金材料及其制备方法 | |
| CN116254442A (zh) | 一种高屈服强度铸造Al-Si合金及其制备方法 | |
| CN113862531A (zh) | 一种铝合金及其制备方法 | |
| CN110983120A (zh) | 一种300MPa级高强塑非热处理自强化压铸铝合金及制造方法 | |
| CN107937764B (zh) | 一种液态模锻高强韧铝合金及其液态模锻方法 | |
| EP3342890B1 (en) | Aluminium casting alloy | |
| EP3342889B1 (en) | Aluminium casting alloy | |
| CN102660693B (zh) | 采用TiN及BeH2粉末处理的铝合金及其制备方法 | |
| JPH01247549A (ja) | 高靭性アルミニウム合金 | |
| CN115896563B (zh) | 一种高性能重力铸造铝合金材料及其制备方法 | |
| RU2009250C1 (ru) | Сплав на основе алюминия | |
| CN112695235A (zh) | 一种高合金化Al-Zn-Mg-Cu-Ce合金的单级均匀化热处理方法 | |
| CN113652583A (zh) | 高强高导抗晶间腐蚀铝合金及其制备方法 | |
| EP1460141B1 (en) | Method for the production a magnesium-based alloy | |
| US4067733A (en) | High strength aluminum alloy | |
| RU2016112C1 (ru) | Способ модифицирования алюминиевых сплавов | |
| CN113718144B (zh) | 一种高塑性高弹性模量铝-硅系铸造合金及其制法与应用 | |
| RU2441091C2 (ru) | Литейный алюминиевый сплав-(экономнолегированный высокопрочный силумин) | |
| EP1460142B1 (en) | Method for the production of a magnesium-based alloy | |
| CN113862529A (zh) | 一种铝合金及其制备方法 |