RU2196840C2 - Aluminum base alloy - Google Patents
Aluminum base alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196840C2 RU2196840C2 RU2000118830/02A RU2000118830A RU2196840C2 RU 2196840 C2 RU2196840 C2 RU 2196840C2 RU 2000118830/02 A RU2000118830/02 A RU 2000118830/02A RU 2000118830 A RU2000118830 A RU 2000118830A RU 2196840 C2 RU2196840 C2 RU 2196840C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- alloy
- oxide
- aluminum base
- silicon oxide
- Prior art date
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- -1 moreover Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в авиационной, аэрокосмической и других отраслях машиностроения для изготовления корпусных и высоконагруженных изделий, работающих в агрессивных средах, а также рычагов, защелок, деталей узлов трения. The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the production of aluminum-based alloys that can be used in aviation, aerospace and other engineering industries for the manufacture of hull and highly loaded products operating in aggressive environments, as well as levers, latches, parts of friction units.
Известен коррозионный сплав на основе алюминия, содержащий алюминиевую основу, титан (0,2-2,0%); молибден (0,1-1,0%); ванадий (0,01-1,0%); оксид алюминия (0,01-1,0%), а также примеси: железо (не более 0,5%); кремний (не более 0,5%); марганец (не более 0,5%); цинк (не более 0,5%); медь (не более 0,5%). См. а.с. СССР 316742, кл. С 22 С 21/00, 1970 г.) - наиболее близкий аналог. Known aluminum-based corrosion alloy containing aluminum base, titanium (0.2-2.0%); molybdenum (0.1-1.0%); vanadium (0.01-1.0%); aluminum oxide (0.01-1.0%), as well as impurities: iron (not more than 0.5%); silicon (not more than 0.5%); manganese (not more than 0.5%); zinc (not more than 0.5%); copper (not more than 0.5%). See A.S. USSR 316742, class C 22 C 21/00, 1970) - the closest analogue.
В результате анализа данного технического решения необходимо отметить, что этот сплав имеет сложный химический состав, содержащий остродефицитные компоненты (титан, молибден, ванадий), а кроме того, известный сплав характеризуется структурной неоднородностью по причине неравномерного распределения легирующих компонентов по объему и обусловленными неравномерностью распределения недостаточными прочностными свойствами. As a result of the analysis of this technical solution, it should be noted that this alloy has a complex chemical composition containing severely deficient components (titanium, molybdenum, vanadium), and in addition, the known alloy is characterized by structural heterogeneity due to the uneven distribution of alloying components in volume and insufficient distribution unevenness strength properties.
Задачей настоящего изобретения является получение сплава, характеризующегося высокой структурной однородностью, что значительно повышает его физико-механические свойства, и исключающего применение в своем составе дефицитных материалов. The objective of the present invention is to obtain an alloy characterized by high structural homogeneity, which significantly increases its physical and mechanical properties, and eliminates the use of scarce materials in its composition.
Поставленная задача решается тем, что в сплаве на основе алюминия, содержащем алюминиевую основу и оксид алюминия, новым является то, что в сплав дополнительно введен оксид кремния, причем оксид алюминия и оксид кремния используют в виде мелкодисперсных порошков, размеры частиц которых находятся в интервале 0,001-0,1 мкм в следующем соотношении, %: оксид алюминия и оксид кремния 1-15%, алюминиевая основа - остальное, причем в качестве компонентов оксидов алюминия и кремния используют частицы, полученные методом взрывного синтеза. The problem is solved in that in an aluminum-based alloy containing an aluminum base and aluminum oxide, it is new that silicon oxide is additionally introduced into the alloy, moreover, aluminum oxide and silicon oxide are used in the form of fine powders, particle sizes of which are in the range of 0.001 -0.1 μm in the following ratio,%: aluminum oxide and silicon oxide 1-15%, the aluminum base is the rest, and particles obtained by explosive synthesis are used as components of aluminum and silicon oxides.
В случае, если суммарное количество оксидов кремния и алюминия менее 1%, то не достигаются требуемые прочностные и эксплуатационные показатели материала, а кроме того, резко снижаются его пластические характеристики, а в случае, если количество упомянутых выше оксидов больше 15%, то существенного повышения предела прочности не происходит, наблюдается снижение пластических характеристик материала и возникает вероятность его хрупких разрушений. If the total amount of silicon and aluminum oxides is less than 1%, then the required strength and operational characteristics of the material are not achieved, and in addition, its plastic characteristics sharply decrease, and if the amount of the above oxides is more than 15%, then a significant increase ultimate strength does not occur, there is a decrease in the plastic characteristics of the material and there is a possibility of its brittle fractures.
Если размеры частиц оксидов меньше 0,001 мкм, то весьма сложно добиться их равномерного распределения по объему основы, а если больше 0,1 мкм, то резко уменьшается их количество (на три порядка), что резко снижает однородность микроструктуры материала, а это в свою очередь приводит к снижению прочности и эксплуатационных характеристик материала и изготовленных из него изделий. If the particle size of the oxides is less than 0.001 μm, it is very difficult to achieve their uniform distribution over the volume of the base, and if more than 0.1 μm, their number sharply decreases (by three orders of magnitude), which sharply reduces the uniformity of the microstructure of the material, and this in turn leads to a decrease in the strength and performance of the material and products made from it.
Получение частиц оксидов взрывным синтезом позволяет обеспечить получение частиц стабильно заданных размеров. При введении в алюминиевую основу частиц оксидов одинаковых размеров облегчается расчет технологических параметров при получении сплава, что позволяет улучшить его характеристики. The production of oxide particles by explosive synthesis makes it possible to obtain particles of stably specified sizes. When oxide particles of the same size are introduced into the aluminum base, the calculation of technological parameters during alloy production is facilitated, which makes it possible to improve its characteristics.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна". When conducting patent research, no solutions were found that are identical to the claimed, and therefore, the claimed invention meets the criterion of "novelty."
Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных технических решений, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". The essence of the claimed invention does not follow explicitly from the known technical solutions, and therefore, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения. We believe that the information set forth in the application materials is sufficient for the practical implementation of the invention.
Сплав содержит алюминиевую основу, например, из литейного алюминия. В расплавленную основу алюминия добавляют упрочнители - оксид алюминия (Аl2О3) и оксид кремния (SiO2). Количество ингредиентов от 1 до 15% от общей массы материала.The alloy contains an aluminum base, for example, of cast aluminum. Hardeners are added to the molten aluminum base - alumina (Al 2 O 3 ) and silicon oxide (SiO 2 ). The amount of ingredients is from 1 to 15% of the total weight of the material.
Соотношение количества Аl2О3 и SiO2 друг по отношению к другу особого значения не имеет, например, при приготовлении сплава в нем может быть использовано оксида алюминия 10%, а оксида кремния 5%.The ratio of the amount of Al 2 O 3 and SiO 2 with respect to each other is not particularly significant, for example, in the preparation of the alloy in it aluminum oxide 10% and silicon oxide 5% can be used.
Использование оксида алюминия обеспечивает требуемые параметры интеркристаллического упрочнения, а также уменьшает колебания внутренних напряжений примерно в два раза по объему и позволяет получить заданный уровень прочности. The use of aluminum oxide provides the required parameters of intercrystalline hardening, and also reduces fluctuations in internal stresses by about half in volume and allows you to obtain a given level of strength.
Оксид кремния оказывает влияние не только на вышеперечисленные параметры структурного состояния, но и на механизм хрупкого разрушения, сопротивляемость трению и износостойкость рабочих поверхностей изделий. Silicon oxide affects not only the above parameters of the structural state, but also on the mechanism of brittle fracture, resistance to friction and wear resistance of the working surfaces of products.
Сплав на основе алюминия получают следующим образом. An aluminum based alloy is prepared as follows.
В расплавленную алюминиевую основу добавляют частицы оксида алюминия и оксида кремния в указанном выше количестве. Далее осуществляют перемешивание расплава, с тем, чтобы частицы ингредиентов равномерно распределились по объему материала основы. Размеры частиц оксидов находятся в пределах 0,001-0,1 мкм. После охлаждения сплав готов к использованию или последующей обработке. Particles of alumina and silica are added to the molten aluminum base in the above amount. Next, the melt is mixed so that the particles of the ingredients are evenly distributed over the volume of the base material. The particle sizes of the oxides are in the range of 0.001-0.1 microns. After cooling, the alloy is ready for use or subsequent processing.
Пример. Example.
В расплав алюминиевой основы добавляют ультрадисперсные наночастицы оксидов алюминия и кремния в количестве 15% от массы расплава (Аl2О3 10%, а SiO2 5%). После введения оксидов в расплав осуществляют перемешивание расплава с введенными в него оксидами до равномерного распределения последних в объеме расплава. Перемешивание может осуществляться многими известными способами, например воздействием на расплав ультразвука. Далее расплав охлаждают.In the melt of the aluminum base add ultrafine nanoparticles of aluminum and silicon oxides in an amount of 15% by weight of the melt (Al 2 About 3 10%, and SiO 2 5%). After the introduction of oxides into the melt, the melt is mixed with the oxides introduced into it until the latter is uniformly distributed in the melt volume. Mixing can be carried out in many known ways, for example, by applying ultrasound to the melt. Then the melt is cooled.
По результатам исследования полученных образцов сплава установлено, что их предел прочности составляет 350-400 мПа, а модуль упругости составляет 8000-10000 мПа. According to the results of the study of the obtained alloy samples, it was found that their tensile strength is 350-400 MPa, and the elastic modulus is 8000-10000 MPa.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000118830/02A RU2196840C2 (en) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Aluminum base alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000118830/02A RU2196840C2 (en) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Aluminum base alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000118830A RU2000118830A (en) | 2002-05-20 |
| RU2196840C2 true RU2196840C2 (en) | 2003-01-20 |
Family
ID=20237913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000118830/02A RU2196840C2 (en) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Aluminum base alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2196840C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2365651C2 (en) * | 2007-07-17 | 2009-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Method of low-temperature production of fine-crystalline high-silicon aluminium-silicon alloy |
| RU2595080C1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-08-20 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Dispersion-reinforced aluminium matrix-based composite material and method for production thereof |
| CN119388062A (en) * | 2024-11-25 | 2025-02-07 | 广东红荔枝新材料科技有限公司 | Preparation technology and application of high elongation fatigue-resistant aluminum alloy sheet |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU316742A1 (en) * | 1970-04-20 | 1971-10-07 | ЦнТИ БИБЛИО, | |
| GB1428681A (en) * | 1972-06-09 | 1976-03-17 | Combustible Nucleaire | Composite materials |
| US4759995A (en) * | 1983-06-06 | 1988-07-26 | Dural Aluminum Composites Corp. | Process for production of metal matrix composites by casting and composite therefrom |
| WO1991002098A1 (en) * | 1989-08-07 | 1991-02-21 | Alcan International Limited | Cast composite material having a matrix containing a stable oxide-forming element |
| WO1991019823A1 (en) * | 1990-06-14 | 1991-12-26 | Alcan International Limited | Melt process for the production of metal matrix composite materials with enhanced particle/matrix wetting |
| RU2015185C1 (en) * | 1991-09-16 | 1994-06-30 | Институт проблем литья АН Украины | Method for producing hypereutectic aluminium-silicium alloys with disperse particles of silicium carbide |
-
2000
- 2000-07-18 RU RU2000118830/02A patent/RU2196840C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU316742A1 (en) * | 1970-04-20 | 1971-10-07 | ЦнТИ БИБЛИО, | |
| GB1428681A (en) * | 1972-06-09 | 1976-03-17 | Combustible Nucleaire | Composite materials |
| US4759995A (en) * | 1983-06-06 | 1988-07-26 | Dural Aluminum Composites Corp. | Process for production of metal matrix composites by casting and composite therefrom |
| WO1991002098A1 (en) * | 1989-08-07 | 1991-02-21 | Alcan International Limited | Cast composite material having a matrix containing a stable oxide-forming element |
| WO1991019823A1 (en) * | 1990-06-14 | 1991-12-26 | Alcan International Limited | Melt process for the production of metal matrix composite materials with enhanced particle/matrix wetting |
| RU2015185C1 (en) * | 1991-09-16 | 1994-06-30 | Институт проблем литья АН Украины | Method for producing hypereutectic aluminium-silicium alloys with disperse particles of silicium carbide |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2365651C2 (en) * | 2007-07-17 | 2009-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Method of low-temperature production of fine-crystalline high-silicon aluminium-silicon alloy |
| RU2595080C1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-08-20 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Dispersion-reinforced aluminium matrix-based composite material and method for production thereof |
| CN119388062A (en) * | 2024-11-25 | 2025-02-07 | 广东红荔枝新材料科技有限公司 | Preparation technology and application of high elongation fatigue-resistant aluminum alloy sheet |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sharma et al. | Investigation of rare earth particulate on tribological and mechanical properties of Al-6061 alloy composites for aerospace application | |
| Ramachandra et al. | Hardness and wear resistance of ZrO2 nano particle reinforced Al nanocomposites produced by powder metallurgy | |
| Bharath et al. | Preparation of 6061Al-Al2O3 MMC's by stir casting and evaluation of mechanical and wear properties | |
| Logesh et al. | Mechanical properties and microstructure of A356 alloy reinforced AlN/MWCNT/graphite/Al composites fabricated by stir casting | |
| Senapati et al. | Use of waste flyash in fabrication of aluminium alloy matrix composite | |
| RU2595080C1 (en) | Dispersion-reinforced aluminium matrix-based composite material and method for production thereof | |
| Dhinakarraj et al. | Experimental interrogations on morphologies and mechanical delineation of silicon nitride fortified Mg-Al-Zn alloy composites | |
| Wazeer et al. | Mechanical properties of aluminium metal matrix composites: advancements, opportunities and perspective | |
| Zhang et al. | Microstructure and mechanical properties of in situ Al–Mg2Si composites | |
| Sagar et al. | Effect of beryl reinforcement in aluminum 2024 on mechanical properties | |
| Mohanavel et al. | Mechanical and tribological behaviour of AZ91/ZrSiO4 composites | |
| Lukose et al. | Development of Aluminium 6082 alloy reinforced with Al2O3 by die casting and investigation of microstructural and mechanical properties | |
| Yadav et al. | Study of tribological behaviour of hybrid metal matrix composites prepared by stir casting method | |
| NM et al. | Different ceramic reinforcements in aluminium metal matrix composites | |
| Chechi et al. | Microstructural and mechanical characterization of stir cast Al-SiC/Flyash/Graphite hybrid metal matrix composite | |
| Zulfia et al. | The role of Al2O3 nanoparticles addition on characteristic of Al6061 composite produced by stir casting process | |
| Wu et al. | Microstructure and mechanical properties of aluminum matrix composites reinforced with in-situ TiB2 particles | |
| Sharma et al. | Fatigue behavior of SiC particulate reinforced spray-formed 7XXX series Al-alloys | |
| Patel et al. | Role of nickel particulate reinforcement on microstructure and mechanical performance of AZ31 magnesium composite | |
| RU2196840C2 (en) | Aluminum base alloy | |
| Shabani et al. | Good bonding between coated B4C particles and aluminum matrix fabricated by semisolid techniques | |
| Khomutov et al. | Structure and properties of АА7075-SiC composite parts produced by cold spray additive manufacturing | |
| Caligulu et al. | Microstructure and mechanical properties of Ni matrix B4C reinforced functionally graded composites | |
| Nithin et al. | Mechanical Properties of ZrO2 Particles Reinforced Al2219 Alloy Metal Composites Prepared by Stir Casting Process. | |
| RU2177047C1 (en) | Method of preparing aluminum-based alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050719 |