RU2133295C1 - Aluminium-based alloy and method of thermal treatment thereof - Google Patents
Aluminium-based alloy and method of thermal treatment thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133295C1 RU2133295C1 RU98104394A RU98104394A RU2133295C1 RU 2133295 C1 RU2133295 C1 RU 2133295C1 RU 98104394 A RU98104394 A RU 98104394A RU 98104394 A RU98104394 A RU 98104394A RU 2133295 C1 RU2133295 C1 RU 2133295C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- stage
- hours
- zinc
- aluminum
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 title 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 13
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- 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 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 229910006309 Li—Mg Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 abstract 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 6
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000103 lithium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности сплавов системы Al-Li-Mg, используемых в качестве конструкционного материала в авиакосмической технике, судостроении и наземном транспортном машиностроении, в том числе и в сварных конструкциях. The invention relates to the field of metallurgy of aluminum-based alloys, in particular alloys of the Al-Li-Mg system used as a structural material in aerospace engineering, shipbuilding and ground transportation engineering, including in welded structures.
Известны алюминиевые сплавы системы Al-Li-Mg, которые характеризуются пониженной плотностью и относительно высокой прочностью, но обладают низкой пластичностью и пониженной вязкостью разрушения. Например, сплав по патенту US 4,584,173, 22.04.86 имеет следующий химический состав, мас.%:
Алюминий - основа
Литий - 2,1 - 2,9
Магний - 3,0 - 5,5
Медь - 0,2 - 0,7
и один или более элементов из группы, содержащей цирконий, гафний и ниобий:
Цирконий - 0,05 - 0,25
Гафний - 0,10 - 0,50
Ниобий - 0,05 - 0,30
и
Цинк - 0 - 2,0
Титан - 0 - 0,5
Марганец - 0 - 0,5
Никель - 0 - 0,5
Хром - 0 - 0,5
Германий - 0 - 0,2
Сплав подвергают закалке с температуры 530oC, правке растяжением со степенью деформации 2% и искусственному старению при 190oC в течение 4-16 ч.Known aluminum alloys of the Al-Li-Mg system, which are characterized by low density and relatively high strength, but have low ductility and low fracture toughness. For example, the alloy according to patent US 4,584,173, 04/22/86 has the following chemical composition, wt.%:
Aluminum is the basis
Lithium - 2.1 - 2.9
Magnesium - 3.0 - 5.5
Copper - 0.2 - 0.7
and one or more elements from the group consisting of zirconium, hafnium and niobium:
Zirconium - 0.05 - 0.25
Hafnium - 0.10 - 0.50
Niobium - 0.05 - 0.30
and
Zinc - 0 - 2.0
Titanium - 0 - 0.5
Manganese - 0 - 0.5
Nickel - 0 - 0.5
Chrome - 0 - 0.5
Germanium - 0 - 0.2
The alloy is subjected to quenching from a temperature of 530 o C, straightening by stretching with a degree of deformation of 2% and artificial aging at 190 o C for 4-16 hours
Недостатком сплава является низкая пластичность в термоупрочненном состоянии (относительное удлинение 3,1-4,5%) и невысокая коррозионная стойкость. The disadvantage of the alloy is the low ductility in the heat-strengthened state (elongation of 3.1-4.5%) and low corrosion resistance.
Американский сплав фирмы Reynolds Metals Company по заявке PCT WO N 92/03583, 05.03.92 имеет следующий химический состав в мас.%:
Алюминий - основа
Литий - 0,5 - 3,0
Магний - 0,5 - 10,0
Цинк - 0,1 - 5,0
Серебро - 0,1 - 2,0
при суммарном содержании этих элементов не более 12% и, если их суммарное содержание будет 7,0-10,0%, то лития должно быть не более 2,5%, а цинка не более 2,0%; кроме того сплав может содержать до 1,0% циркония.The American alloy company Reynolds Metals Company on the application PCT WO N 92/03583, 03.03.92 has the following chemical composition in wt.%:
Aluminum is the basis
Lithium - 0.5 - 3.0
Magnesium - 0.5 - 10.0
Zinc - 0.1 - 5.0
Silver - 0.1 - 2.0
when the total content of these elements is not more than 12% and, if their total content is 7.0-10.0%, then lithium should be no more than 2.5%, and zinc no more than 2.0%; in addition, the alloy may contain up to 1.0% zirconium.
Слитки из этого сплава гомогенизируют при температуре 343-537oC в течение 20-50 ч, подвергают горячей деформации при температуре 370-498oC, закалку после нагрева при температуре 515-559oC осуществляют в холодной воде, после закалки полуфабрикаты подвергают правке растяжением со степенью деформации 5-6%, искусственное старение проводят при 135-190oC (предпочтительно при 171oC, 8-24 ч).Ingots from this alloy are homogenized at a temperature of 343-537 o C for 20-50 hours, subjected to hot deformation at a temperature of 370-498 o C, quenching after heating at a temperature of 515-559 o C is carried out in cold water, after quenching, the semi-finished products are straightened stretching with a degree of deformation of 5-6%, artificial aging is carried out at 135-190 o C (preferably at 171 o C, 8-24 hours).
Этот сплав обладает пределом прочности 476-497 МПа, пределом текучести 368-455 МПа, относительным удлинением 7-9% и плотностью 2,46-2,63 г/см3. Сплав рекомендуется в качестве конструкционного материала для изделий авиакосмического назначения.This alloy has a tensile strength of 476-497 MPa, a yield strength of 368-455 MPa, an elongation of 7-9% and a density of 2.46-2.63 g / cm 3 . Alloy is recommended as a structural material for aerospace products.
Недостатки этого сплава заключаются в следующем. The disadvantages of this alloy are as follows.
Высокая прочность может быть обеспечена:
- высоким содержанием лития, но при этом понижается пластичность и вязкость разрушения сплава, его технологичность при холодной деформации, возникают большие трудности при изготовлении тонких листов, которые являются одним из основных конструктивных материалов для летательных аппаратов;
- высоким содержанием цинка, но при этом плотность сплава возрастает до значений 2,60-2,63 г/см3, что существенно уменьшает эффект по снижению массы изделий;
- правкой растяжением со степенью деформации 5-6% закаленного материала перед искусственным старением, что приводит к снижению характеристик вязкости разрушения.High strength can be provided:
- high lithium content, but this reduces the ductility and fracture toughness of the alloy, its manufacturability during cold deformation, there are great difficulties in the manufacture of thin sheets, which are one of the main structural materials for aircraft;
- high zinc content, but the density of the alloy increases to 2.60-2.63 g / cm 3 , which significantly reduces the effect of reducing the mass of products;
- editing by stretching with a degree of deformation of 5-6% of the hardened material before artificial aging, which leads to a decrease in the fracture toughness characteristics.
Сплав легирован дорогостоящим серебром, что повышает стоимость изделий из него - от полуфабрикатов до готовых конструкций. The alloy is alloyed with expensive silver, which increases the cost of products from it - from semi-finished products to finished structures.
Сплавы с высоким содержанием цинка и с добавками меди имеют пониженную коррозионную стойкость, при сварке плавлением - повышенную склонность к образованию дефектов и значительное разупрочнение. Alloys with a high zinc content and with copper additives have a low corrosion resistance, while fusion welding has an increased tendency to form defects and a significant softening.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является сплав следующего химического состава в мас.%:
Алюминий - основа
Литий - 2,0 - 3,0
Магний - 0,5 - 4,0
Цинк - 2,0 - 5,0
Медь - 0 - 2,0
Цирконий - 0 - 0,2
Марганец - 0 - 0,5
Никель - 0 - 0,5
Хром - 0 - 0,4
(см. патент США N 4,636,357, 13.01.87).The closest in technical essence and the achieved positive effect is an alloy of the following chemical composition in wt.%:
Aluminum is the basis
Lithium - 2.0 - 3.0
Magnesium - 0.5 - 4.0
Zinc - 2.0 - 5.0
Copper - 0 - 2.0
Zirconium - 0 - 0.2
Manganese - 0 - 0.5
Nickel - 0 - 0.5
Chrome - 0 - 0.4
(see U.S. Patent No. 4,636,357, 01/13/87).
Сплав упрочняется термической обработкой - закалка с температуры 460oC, правка растяжением со степенью деформации 0-3% и двухступенчатое старение по режиму:
1-я ступень при 90oC, 16 ч и 2-я ступень при 150oC, 24 ч.The alloy is hardened by heat treatment - quenching from a temperature of 460 o C, editing by stretching with a degree of deformation of 0-3% and two-stage aging according to the mode:
1st stage at 90 o C, 16 hours and 2nd stage at 150 o C, 24 hours
Этот сплав обладает достаточно высоким уровнем предела прочности 440-550 МПа и предела текучести 350-410 МПа. This alloy has a sufficiently high level of tensile strength of 440-550 MPa and yield strength of 350-410 MPa.
Недостатком этого сплава являются - низкий уровень относительного удлинения сплава (1,0-7,0%) и вязкости разрушения, недостаточно высокая коррозионная стойкость и значительное разупрочнение сварных соединений по сравнению с прочностью основного материала. The disadvantage of this alloy is a low level of relative elongation of the alloy (1.0-7.0%) and fracture toughness, insufficiently high corrosion resistance and significant softening of welded joints in comparison with the strength of the base material.
Из известных режимов упрочняющей термической обработки наиболее близким к заявляемому является способ, заявленный в патенте США N 4,861,391, 29.08.89. Способ включает закалку с быстрым охлаждением, правку и двухступенчатое старение по режиму:
1-я ступень при температуре не выше 93oC, от нескольких часов до нескольких месяцев; предпочтительно, 66-85oC, не менее 24 ч;
2-я ступень при температуре не выше 219oC, от 30 минут до нескольких часов; предпочтительно, 154-199oC, не менее 8 ч.Of the known modes of hardening heat treatment, the closest to the claimed is the method as claimed in US patent N 4,861,391, 08.29.89. The method includes quenching with rapid cooling, dressing and two-stage aging according to the mode:
1st stage at a temperature not exceeding 93 o C, from several hours to several months; preferably 66-85 o C, not less than 24 hours;
2nd stage at a temperature of no higher than 219 o C, from 30 minutes to several hours; preferably 154-199 o C, not less than 8 hours
Повышая прочностные характеристики и вязкость разрушения, этот способ не обеспечивает стабильности свойств алюминиевых сплавов с литием после низкотемпературного нагрева при 85oC в течение 1000 ч, который имитирует солнечный нагрев при длительной эксплуатации летательных аппаратов. После нагрева 85oC, 1000 ч относительное удлинение и вязкость разрушения сплавов с литием, обработанных по этому способу, снижаются на 25-30%.Increasing the strength characteristics and fracture toughness, this method does not ensure the stability of the properties of aluminum alloys with lithium after low-temperature heating at 85 o C for 1000 h, which simulates solar heating during long-term operation of aircraft. After heating 85 o C, 1000 h, the relative elongation and fracture toughness of lithium alloys treated by this method are reduced by 25-30%.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение пластичности сплава в термоупрочненном состоянии при сохранении высокой прочности и обеспечение высокой коррозионной стойкости, хорошей свариваемости, достаточно высоких характеристик вязкости разрушения и термической стабильности после нагрева при 85oC в течение 1000 ч.The technical task of the present invention is to increase the ductility of the alloy in a heat-strengthened state while maintaining high strength and providing high corrosion resistance, good weldability, sufficiently high characteristics of fracture toughness and thermal stability after heating at 85 o C for 1000 hours
Для достижения поставленной цели предложен сплав системы AI-Li-Mg следующего химического состава в мас.%:
Литий - 1,5 - 1,9
Магний - 4,1 - 6,0
Цинк - 0,1 - 1,5
Цирконий - 0,05 - 0,3
Марганец - 0,01 - 0,8
Водород - 0,9•10-5 - 4,5•10-5
по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей:
Бериллий - 0,001-0,2
Иттрий - 0,01 - 0,5
Скандий - 0,01 - 0,3
Хром - 0,01 - 0,5
Алюминий - Остальное
Предлагаемый сплав обрабатывается по следующему режиму:
- закалка с температуры 400-500oC в холодной воде или на воздухе,
- правка растяжением со степенью деформации не более 2%,
- ступенчатое старение: 1-я ступень при 80-90oC в течение 3-12 ч, 2-я ступень при 110-185oC в течение 10-48 ч, после окончания выдержки на 2-ой ступени проводится 3-я ступень старения, включающая нагрев при 90-110oC в течение 8-14 ч.To achieve this goal, the proposed alloy system AI-Li-Mg of the following chemical composition in wt.%:
Lithium - 1.5 - 1.9
Magnesium - 4.1 - 6.0
Zinc - 0.1 - 1.5
Zirconium - 0.05 - 0.3
Manganese - 0.01 - 0.8
Hydrogen - 0.9 • 10 -5 - 4.5 • 10 -5
at least one element selected from the group including:
Beryllium - 0.001-0.2
Yttrium - 0.01 - 0.5
Scandium - 0.01 - 0.3
Chrome - 0.01 - 0.5
Aluminum - Else
The proposed alloy is processed in the following mode:
- quenching from a temperature of 400-500 o C in cold water or in air,
- editing by stretching with a degree of deformation of not more than 2%,
- step-by-step aging: 1st stage at 80-90 o C for 3-12 hours, 2nd stage at 110-185 o C for 10-48 hours, after exposure to the 2nd stage is carried out the 3rd stage of aging, including heating at 90-110 o C for 8-14 hours
Водород в количестве 0,9 • 10-5 - 4,5 • 10-5, образуя твердые дисперсные частицы гидрида лития, способствуют уменьшению линейной усадки при кристаллизации и предотвращению образования пористости в слитках.Hydrogen in the amount of 0.9 • 10 -5 - 4.5 • 10 -5 , forming solid dispersed particles of lithium hydride, help to reduce linear shrinkage during crystallization and prevent the formation of porosity in the ingots.
Содержание магния в сплаве в пределах 4,1-6,0% обеспечивает необходимый уровень прочностных свойств и свариваемость. При уменьшении содержания магния менее 4,1% снижается прочность и возрастает склонность сплава к горячим трещинам, как при литье, так и при сварке. При увеличении концентрации магния в сплаве более 6,0% снижается технологичность при литье, горячей и холодной прокатке, а также пластические характеристики готовых полуфабрикатов и изделий из них. The magnesium content in the alloy in the range of 4.1-6.0% provides the necessary level of strength properties and weldability. With a decrease in magnesium content of less than 4.1%, the strength decreases and the tendency of the alloy to hot cracks increases, both during casting and welding. With an increase in the magnesium concentration in the alloy of more than 6.0%, manufacturability decreases during casting, hot and cold rolling, as well as the plastic characteristics of finished semi-finished products and products from them.
Для обеспечения необходимой технологичности, особенно при изготовлении тонких листов, требуемого уровня механических, коррозионных свойств и вязкости разрушения, а также свариваемости содержание лития следует держать в пределах 1,5-1,9%. При снижении содержания лития менее 1,5% возрастает плотность сплава, понижается уровень прочностных свойств и модуля упругости, при содержании лития более 1,9% - ухудшается технологичность при холодной деформации, свариваемость, характеристики пластичности и вязкости разрушения. To ensure the necessary processability, especially in the manufacture of thin sheets, the required level of mechanical, corrosion properties and fracture toughness, as well as weldability, the lithium content should be kept in the range of 1.5-1.9%. With a decrease in lithium content of less than 1.5%, the density of the alloy increases, the level of strength properties and elastic modulus decreases, with a lithium content of more than 1.9%, manufacturability during cold deformation, weldability, ductility and fracture toughness deteriorate.
Цинк в количестве 0,1-1,5% упрочняет твердый раствор алюминия. При содержании более 1,5% ухудшается свариваемость и коррозионная стойкость. Zinc in an amount of 0.1-1.5% strengthens a solid solution of aluminum. With a content of more than 1.5%, weldability and corrosion resistance deteriorate.
Цирконий в количестве 0,05-0,3% является модифицирующей добавкой при отливки слитков и обеспечивает вместе с марганцем (в количестве 0,01-0,8%) структурное упрочнение в полуфабрикатах в результате формирования полигонизованной или мелкозернистой рекристаллизованной структуры. Zirconium in an amount of 0.05-0.3% is a modifying additive for ingot casting and, together with manganese (in an amount of 0.01-0.8%), provides structural hardening in semi-finished products as a result of the formation of a polygonized or fine-grained recrystallized structure.
Введение одного или нескольких элементов бериллия, иттрия, скандия, хрома способствуют формированию однородной мелкозернистой структуры в полуфабрикатах и повышению технологической пластичности при холодной прокатке. The introduction of one or more elements of beryllium, yttrium, scandium, and chromium contributes to the formation of a homogeneous fine-grained structure in semi-finished products and to an increase in technological plasticity during cold rolling.
Предлагаемый способ термической обработки в результате применения третьей ступени старения обеспечивает термическую стабильность свойств сплавов после длительного низкотемпературного нагрева за счет дополнительного выделения дисперсной фазы δ′(А13Li), равномерно распределенной в объеме матрицы. Большой объем мелкодисперсной фазы обедняет твердый раствор и предотвращает ее появление в процессе нагрева при 85oC, 1000 ч.The proposed method of heat treatment as a result of applying the third stage of aging provides thermal stability of the properties of the alloys after prolonged low-temperature heating due to the additional selection of the dispersed phase δ ′ (A1 3 Li), uniformly distributed in the matrix volume. A large volume of the finely dispersed phase depletes the solid solution and prevents its appearance during heating at 85 o C, 1000 hours
Примеры осуществления. Examples of implementation.
Из сплавов, химический состав которых приведен в табл.1 (табл. 1-3 см. в конце описания), отливали слитки диаметром 70 мм. Плавка металла осуществлялась в электрической печи. После гомогенизации (500oC, 10 ч) из слитков прессовались полосы сечением 15х65 мм. Температура нагрева слитков перед прессованием 380-450oC. Заготовки из полос нагревали при 360-420oC и прокатывали на листы толщиной 4 мм, которые прокатывали в холодную до толщины 2,2 мм. Холоднокатаные листы подвергали закалке с температуры 400-500oC с охлаждением в воде или на воздухе, правке со степенью деформации до 2% и искусственному старению по режимам, приведенным в табл. 2.Ingots with a diameter of 70 mm were cast from alloys whose chemical composition is given in Table 1 (table. 1-3 cm. At the end of the description). Metal smelting was carried out in an electric furnace. After homogenization (500 ° C, 10 h), strips with a section of 15x65 mm were pressed from ingots. The temperature of heating the ingots before pressing is 380-450 o C. Billets from strips were heated at 360-420 o C and rolled onto sheets with a thickness of 4 mm, which were cold rolled to a thickness of 2.2 mm. The cold-rolled sheets were quenched from a temperature of 400-500 o C with cooling in water or air, dressing with a degree of deformation of up to 2% and artificial aging according to the conditions given in table. 2.
Свойства основного материала и сварных соединений определяли на образцах, вырезанных из этих листов. The properties of the base material and welded joints were determined on samples cut from these sheets.
При испытании на коррозионное растрескивание все поперечные образцы из заявленного сплава (N 3-10, табл. 1), обработанные по заявленному режиму (N 3-6, табл. 2) простояли под постоянно действующей нагрузкой ( σ = 300 МПа) без разрушения более 30 суток как без нагрева, так и после нагрева 85oC, 1000 ч. Образцы из сплавов-прототипа (1 и 2, табл. 1 и 2) разрушались через 12-15 суток до нагрева и через 7-12 суток после нагрева 85oC, 1000 ч.When testing for corrosion cracking, all transverse samples of the claimed alloy (N 3-10, Table 1), processed according to the declared mode (N 3-6, Table 2) stood under a constant load (σ = 300 MPa) without breaking more 30 days both without heating and after heating 85 o C, 1000 hours. Samples from prototype alloys (1 and 2, Tables 1 and 2) were destroyed 12-15 days before heating and 7-12 days after heating 85 o C, 1000 h.
Образцы сварных соединений, изготовленных автоматической аргоно-дуговой сваркой, из сплавов N 3-10 имели прочность, которая составляла 0,72-0,78 от прочности основного материала, а из сплавов 1 и 2 - 0,48-0,55. Samples of welded joints made by automatic argon-arc welding, from alloys N 3-10 had a strength that was 0.72-0.78 of the strength of the base material, and from
Аналогичные результаты были получены и на других полуфабрикатах (прессованные полосы, поковки). Similar results were obtained in other semi-finished products (pressed strips, forgings).
Как видно из полученных результатов (табл. 3) предложенный состав сплава, обработанный по предложенному способу термообработки, позволил повысить пластичность сплава в 2,5-3,5 раза при сохранении высокой прочности, повысить прочность сварных соединений на 60oC, обеспечить высокие характеристики коррозионной стойкости и вязкости разрушения как до, так и после нагрева 85oC, 1000 ч.As can be seen from the results obtained (Table 3), the proposed alloy composition processed by the proposed heat treatment method allowed to increase the ductility of the alloy by 2.5-3.5 times while maintaining high strength, to increase the strength of welded joints by 60 o C, to ensure high performance corrosion resistance and fracture toughness both before and after heating 85 o C, 1000 hours
Применение заявленного сплава в виде листов, плит, прессованных профилей и панелей, поковок и штамповок и способ их термической обработки в клепаных и сварных конструкциях авиакосмической техники позволяет повысить надежность и ресурс эксплуатации в общеклиматических условиях с учетом длительного воздействия солнечных лучей и морского климата. The use of the claimed alloy in the form of sheets, plates, extruded profiles and panels, forgings and stampings and the method of their heat treatment in riveted and welded structures of aerospace engineering can improve the reliability and service life in general climatic conditions, taking into account the long exposure to sunlight and the sea climate.
Claims (2)
Литий - 1,5 - 1,9
Магний - 4,1 - 6,0
Цинк - 0,1 - 1,5
Цирконий - 0,05 - 0,3
Марганец - 0,01 - 0,8
Водород - 0,9 х 10-5 - 4,5 х 10-5
по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей
Бериллий - 0,001 - 0,2
Иттрий - 0,01 - 0,5
Скандий - 0,01 - 0,3
Хром - 0,01 - 0,5
Алюминий - Остальное
2. Способ термической обработки сплавов на основе алюминия, включающий закалку, правку и искусственное старение, отличающийся тем, что проводят трехступенчатое старение, причем третью ступень проводят при 90 - 110oC в течение 8 - 14 ч.1. An alloy based on aluminum, mainly the Al - Li - Mg system, containing lithium, magnesium, zinc, zirconium and manganese, characterized in that the alloy additionally contains hydrogen and at least one element from the group comprising beryllium, yttrium, scandium and chrome, in the following ratio of components, wt.%:
Lithium - 1.5 - 1.9
Magnesium - 4.1 - 6.0
Zinc - 0.1 - 1.5
Zirconium - 0.05 - 0.3
Manganese - 0.01 - 0.8
Hydrogen - 0.9 x 10 -5 - 4.5 x 10 -5
at least one element selected from the group including
Beryllium - 0.001 - 0.2
Yttrium - 0.01 - 0.5
Scandium - 0.01 - 0.3
Chrome - 0.01 - 0.5
Aluminum - Else
2. The method of heat treatment of aluminum-based alloys, including hardening, dressing and artificial aging, characterized in that they carry out three-stage aging, and the third stage is carried out at 90 - 110 o C for 8 - 14 hours
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98104394A RU2133295C1 (en) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Aluminium-based alloy and method of thermal treatment thereof |
| ES98952615.7T ES2445745T3 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Alloy on an aluminum base and procedure for heat treatment |
| PCT/EP1998/006010 WO1999015708A1 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment |
| AU10250/99A AU759402B2 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment |
| UA2000042301A UA66367C2 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | An aluminium based alloy and a method for the thermal treatment thereof |
| JP2000512995A JP4185247B2 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminum-based alloy and heat treatment method thereof |
| CA002303595A CA2303595C (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminum based alloy and procedure for its heat treatment |
| CN98809322A CN1084799C (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment |
| BRPI9812377-7A BR9812377B1 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminum based alloy with lithium components and process for its heat treatment. |
| KR1020007003017A KR100540234B1 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Heat treatment method of aluminum base alloy and aluminum base alloy |
| EP98952615.7A EP1017867B1 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment |
| US09/509,181 US6395111B1 (en) | 1997-09-22 | 1998-09-21 | Aluminum-based alloy and method for subjecting it to heat treatment |
| US09/994,273 US6461566B2 (en) | 1997-09-22 | 2001-11-26 | Aluminum-based alloy and procedure for its heat treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98104394A RU2133295C1 (en) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Aluminium-based alloy and method of thermal treatment thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2133295C1 true RU2133295C1 (en) | 1999-07-20 |
Family
ID=20203217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98104394A RU2133295C1 (en) | 1997-09-22 | 1998-03-05 | Aluminium-based alloy and method of thermal treatment thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2133295C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2171308C1 (en) * | 2000-02-24 | 2001-07-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Aluminium-base alloy and product made thereof |
| RU2235143C2 (en) * | 2002-11-11 | 2004-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Method for heat treatment of semifinished products and articles of aluminum-base alloy |
| RU2235799C1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Method for thermal processing of semi-finished products and articles of aluminum-base alloy |
| RU2235800C1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Method for thermal processing of semi-finished product from high-strength aluminum alloy and articles manufactured from such semi-finished product |
| RU2296176C1 (en) * | 2005-09-22 | 2007-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Aluminum base alloy and its heat treatment method |
| RU2394934C1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Иркут" (ОАО "Корпорация "Иркут") | Procedure for thermal treatment of welded structures out of aluminium alloys and facility for implementation of this procedure |
| RU2468106C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Aluminium-based alloy |
| RU2668106C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-09-26 | Алкоа Инк. | Methods for artificial aging of aluminum-zinc-magnesium alloys and products based on same |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1163430A (en) * | 1966-10-26 | 1969-09-04 | Kaiser Aluminium Chem Corp | Improvements in or relating to the Thermal Treatment of Heat-Treatable Alloys |
| CH628090A5 (en) * | 1976-03-04 | 1982-02-15 | Alusuisse | METHOD FOR PRODUCING PLATE-SHAPED ALUMINUM WALKING ALLOYS. |
| US4477292A (en) * | 1973-10-26 | 1984-10-16 | Aluminum Company Of America | Three-step aging to obtain high strength and corrosion resistance in Al-Zn-Mg-Cu alloys |
| US4636357A (en) * | 1982-10-05 | 1987-01-13 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Aluminum alloys |
| US5462712A (en) * | 1988-08-18 | 1995-10-31 | Martin Marietta Corporation | High strength Al-Cu-Li-Zn-Mg alloys |
| RU2052533C1 (en) * | 1991-07-25 | 1996-01-20 | Ульяновский политехнический институт | Method for thermomechanical treatment of sheets from aluminum alloys containing lithium |
-
1998
- 1998-03-05 RU RU98104394A patent/RU2133295C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1163430A (en) * | 1966-10-26 | 1969-09-04 | Kaiser Aluminium Chem Corp | Improvements in or relating to the Thermal Treatment of Heat-Treatable Alloys |
| US4477292A (en) * | 1973-10-26 | 1984-10-16 | Aluminum Company Of America | Three-step aging to obtain high strength and corrosion resistance in Al-Zn-Mg-Cu alloys |
| CH628090A5 (en) * | 1976-03-04 | 1982-02-15 | Alusuisse | METHOD FOR PRODUCING PLATE-SHAPED ALUMINUM WALKING ALLOYS. |
| US4636357A (en) * | 1982-10-05 | 1987-01-13 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Aluminum alloys |
| US5462712A (en) * | 1988-08-18 | 1995-10-31 | Martin Marietta Corporation | High strength Al-Cu-Li-Zn-Mg alloys |
| RU2052533C1 (en) * | 1991-07-25 | 1996-01-20 | Ульяновский политехнический институт | Method for thermomechanical treatment of sheets from aluminum alloys containing lithium |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Рабинович М.Х. Термомеханическая обработка алюминиевых сплавов. - М.: Машиностроение, 1972, с.156. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2171308C1 (en) * | 2000-02-24 | 2001-07-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Aluminium-base alloy and product made thereof |
| RU2235143C2 (en) * | 2002-11-11 | 2004-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Method for heat treatment of semifinished products and articles of aluminum-base alloy |
| RU2235799C1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Method for thermal processing of semi-finished products and articles of aluminum-base alloy |
| RU2235800C1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Method for thermal processing of semi-finished product from high-strength aluminum alloy and articles manufactured from such semi-finished product |
| RU2296176C1 (en) * | 2005-09-22 | 2007-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Aluminum base alloy and its heat treatment method |
| RU2394934C1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Иркут" (ОАО "Корпорация "Иркут") | Procedure for thermal treatment of welded structures out of aluminium alloys and facility for implementation of this procedure |
| RU2468106C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Aluminium-based alloy |
| RU2668106C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-09-26 | Алкоа Инк. | Methods for artificial aging of aluminum-zinc-magnesium alloys and products based on same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2180930C1 (en) | Aluminum-based alloy and method of manufacturing intermediate products from this alloy | |
| EP1212473B2 (en) | Aluminum-magnesium-scandium alloys with zinc and copper | |
| US6395111B1 (en) | Aluminum-based alloy and method for subjecting it to heat treatment | |
| US20140283958A1 (en) | High Fracture Toughness Aluminum-Copper-Lithium Sheet or Light-Gauge Plates Suitable for Fuselage Panels | |
| WO1980000711A1 (en) | Aluminum alloy | |
| EP0546103A1 (en) | IMPROVED AL-LI ALLOY SYSTEM. | |
| JP2003534455A (en) | Corrosion resistant aluminum alloy | |
| US20020056492A1 (en) | Aluminum alloy strip manufacturing process for the manufacture of brazed heat exchangers | |
| CN118028665B (en) | High-strength aluminum alloy section bar for solar photovoltaic frame and preparation method thereof | |
| CA1228493A (en) | Stress corrosion resistant al-mg-li-cu alloy | |
| RU2133295C1 (en) | Aluminium-based alloy and method of thermal treatment thereof | |
| US11255002B2 (en) | Corrosion resistant alloy for extruded and brazed products | |
| RU2126456C1 (en) | Aluminum-base alloy and method of its heat treatment | |
| JP3691254B2 (en) | Al-Mg-Si alloy extruded profile for side member and method for producing the same | |
| JP4281609B2 (en) | Aluminum alloy extruded material excellent in formability and method for producing the same | |
| RU2215805C2 (en) | Aluminum-base alloy and article made of thereof | |
| RU2296176C1 (en) | Aluminum base alloy and its heat treatment method | |
| RU2171308C1 (en) | Aluminium-base alloy and product made thereof | |
| JPH07164880A (en) | Door impact beam material made of aluminum alloy | |
| JPS6135262B2 (en) | ||
| RU2829404C1 (en) | Secondary wrought aluminium alloy with calcium addition | |
| RU2560481C1 (en) | Al-Cu-Li-INTERMETALLIDE-BASED ALLOY AND ARTICLES MADE THEREOF | |
| US4604148A (en) | Method of increasing the phase stability and the compressive yield strength of uranium-1 to 3 wt. % zirconium alloy | |
| RU2082807C1 (en) | Deformable thermically nonhardenable aluminium-base alloy | |
| JP3676090B2 (en) | Al-Mg-Si alloy extruded profile for side members |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | License on use of patent |
Effective date: 20101110 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20010523 Effective date: 20110120 |