RU2284367C1 - Method of manufacture of articles from wrought aluminum alloys - Google Patents
Method of manufacture of articles from wrought aluminum alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284367C1 RU2284367C1 RU2005101918/02A RU2005101918A RU2284367C1 RU 2284367 C1 RU2284367 C1 RU 2284367C1 RU 2005101918/02 A RU2005101918/02 A RU 2005101918/02A RU 2005101918 A RU2005101918 A RU 2005101918A RU 2284367 C1 RU2284367 C1 RU 2284367C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- temperature
- stage
- homogenization
- ingot
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способу получения деталей и полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, содержащих добавки переходных металлов, таких как Zr, Sc, Mn, Cr и др., для применения в авиакосмической технике, судостроении и транспортном машиностроении в качестве деталей силового набора, обшивок и т.п.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to a method for producing parts and semi-finished products from aluminum alloys containing transition metal additives, such as Zr, Sc, Mn, Cr and others, for use in aerospace engineering, shipbuilding and transport engineering as parts power set, skins, etc.
Известен способ изготовления изделий из высокопрочных деформируемых алюминиевых сплавов серии 7ХХХ, включающий следующие операции: гомогенизация слитков ⌀300 мм при температуре 450°С с выдержкой 24 часа, предварительная деформация при температуре 450°С до толщины 30-60 мм, закалка с температуры 400°С после выдержки 8 часов, прокатка до толщины 20 мм, повторная закалка с температуры 475°С, 1 ч, правка со степенью деформации 0,5% и трехступенчатое старение (Патент США №5,858,133).A known method of manufacturing products from high-strength deformable aluminum alloys of the 7XXX series, including the following operations: homogenization of ingots ⌀300 mm at a temperature of 450 ° C for 24 hours, preliminary deformation at a temperature of 450 ° C to a thickness of 30-60 mm, quenching from a temperature of 400 ° C after holding for 8 hours, rolling to a thickness of 20 mm, re-hardening from a temperature of 475 ° C, 1 h, dressing with a degree of deformation of 0.5% and three-stage aging (US Patent No. 5,858,133).
Известен способ изготовления деталей из деформируемых алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, содержащих малые добавки переходных металлов, состоящий из следующих операций: слиток подвергается двухступенчатой гомогенизации, при этом первая ступень - нагрев в температурном интервале от 399°С до 476°С в течение 2-20 ч, вторая ступень - нагрев при температуре 488°C, после гомогенизации металл подвергают прокатке при температуре 399°С, затем следует закалка с температуры 471°С в воду с температурой не более 38°С, правка растяжением со степенью остаточной деформации >1% и искусственное двухступенчатое старение по режиму: 1-ая ступень - нагрев при температуре 77-143°С в течение 2-100 ч, 2-ая ступень - нагрев при температуре 149-177°С в течение 2-48 ч (Патент США №5,865,911).A known method of manufacturing parts from wrought aluminum alloys of the Al-Zn-Mg-Cu system containing small additives of transition metals, consisting of the following operations: the ingot undergoes two-stage homogenization, the first stage being heating in a temperature range from 399 ° C to 476 ° C for 2-20 hours, the second stage - heating at a temperature of 488 ° C, after homogenization, the metal is rolled at a temperature of 399 ° C, followed by quenching from a temperature of 471 ° C into water with a temperature of no more than 38 ° C, straightening by stretching with a degree residual deformations> 1% and artificial two-stage aging according to the regime: the first stage is heating at a temperature of 77-143 ° C for 2-100 hours, the second stage is heating at a temperature of 149-177 ° C for 2-48 hours (US Patent No. 5,865,911).
Недостатком вышеуказанных известных способов является значительная анизотропия механических свойств и вязкости разрушения в изделии. Особенно сильные снижения пластичности и вязкости наблюдаются в направлении, перпендикулярном плоскости деформации (в высотном относительно волокна направлении), что значительно снижает конструкционную прочность и весовую эффективность деталей.The disadvantage of the above known methods is the significant anisotropy of the mechanical properties and fracture toughness in the product. Especially strong reductions in ductility and viscosity are observed in the direction perpendicular to the plane of deformation (in the direction high-relative to the fiber), which significantly reduces the structural strength and weight efficiency of the parts.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ изготовления изделий из алюминиевых сплавов, содержащих по крайней мере один переходный металл, предусматривающий следующие операции: гомогенизация слитка при температуре 300-448°С, охлаждение до температуры 18-35°С со скоростью не менее 100°С/ч, нагрев до температуры предварительной пластической деформации, соответствующей температуре выделения упрочняющих фаз, последующая пластическая деформация при этой температуре, нагрев до температуры окончательной пластической деформации и деформация со степенью не более 75% за один нагрев и термическую обработку (Патент РФ №2087582).The closest analogue taken as a prototype is a method of manufacturing products from aluminum alloys containing at least one transition metal, which includes the following operations: homogenization of the ingot at a temperature of 300-448 ° C, cooling to a temperature of 18-35 ° C at a speed of at least 100 ° C / h, heating to a temperature of preliminary plastic deformation corresponding to the temperature of precipitation of the strengthening phases, subsequent plastic deformation at this temperature, heating to a temperature of final plastic deformation ns and with a degree of deformation of 75% at a heating and heat treatment (Patent RF №2087582).
Недостатком данного способа является присутствие в структуре изделий значительного количества нерастворившихся частиц избыточных фаз кристаллизационного происхождения, с которыми связано ухудшение характеристик трещиностойкости (К1С, СРТУ), снижение коррозионной стойкости под напряжением и усталостных характеристик материала, что существенно уменьшает ресурс работы деталей и уменьшает весовую эффективность конструкции.The disadvantage of this method is the presence in the product structure of a significant amount of insoluble particles of excess phases of crystallization origin, which are associated with a deterioration in crack resistance (K 1C , SRTU), a decrease in corrosion resistance under stress and fatigue characteristics of the material, which significantly reduces the service life of parts and reduces weight efficiency designs.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления изделий из алюминиевых деформируемых сплавов, обладающих улучшенным комплексом прочностных характеристик, пластичности, (в том числе технологической пластичности слитков), трещиностойкости, характеристик усталости, коррозионных свойств, что обеспечит увеличение ресурса и весовой эффективности конструкции.An object of the present invention is to develop a method for manufacturing products from aluminum wrought alloys having an improved set of strength characteristics, ductility (including technological ductility of ingots), crack resistance, fatigue characteristics, and corrosion properties, which will provide an increase in the life and weight efficiency of the structure.
Для решения поставленной технической задачи предлагается способ изготовления изделий из алюминиевых деформируемых сплавов, содержащих по крайней мере один переходный металл, включающий гомогенизацию слитка, охлаждение, нагрев до температуры пластической деформации, пластическую деформацию, термическую обработку, отличающийся тем, что гомогенизацию слитка ведут в две стадии:To solve the technical problem, we propose a method of manufacturing products from aluminum wrought alloys containing at least one transition metal, including ingot homogenization, cooling, heating to plastic deformation temperature, plastic deformation, heat treatment, characterized in that the ingot is homogenized in two stages :
- первую стадию осуществляют в интервале температур минимальной устойчивости твердого раствора основных легирующих компонентов в алюминии со скоростью нагрева 2-5°С/час;- the first stage is carried out in the temperature range of minimum stability of a solid solution of the main alloying components in aluminum with a heating rate of 2-5 ° C / hour;
- на второй стадии проводят нагрев до температуры 450-470°С со скоростью 30-50°С/час с последующей выдержкой при температуре нагрева в течение времени, достаточного для растворения частиц избыточных фаз и выравнивания химического состава в объеме изделия.- at the second stage, heating is carried out to a temperature of 450-470 ° C at a rate of 30-50 ° C / hour, followed by exposure at a heating temperature for a time sufficient to dissolve the particles of excess phases and equalize the chemical composition in the volume of the product.
Первая - низкотемпературная стадия гомогенизации проводится с целью формирования мелких частиц избыточных фаз за счет интенсивного распада пересыщенного твердого раствора основных легирующих компонентов в алюминии. Это приводит к увеличению поверхности межфазного контакта, повышению градиента концентрации по объему литого зерна и способствует повышению эффективности гомогенизации на второй - высокотемпературной стадии (более интенсивному растворению неравновесных эвтектических фаз за счет увеличения скорости диффузии).The first is the low-temperature stage of homogenization, which is carried out in order to form fine particles of excess phases due to the intense decomposition of a supersaturated solid solution of the main alloying components in aluminum. This leads to an increase in the interphase contact surface, an increase in the concentration gradient over the volume of the cast grain and helps to increase the homogenization efficiency at the second high-temperature stage (more intensive dissolution of nonequilibrium eutectic phases due to an increase in the diffusion rate).
Кроме того, первая низкотемпературная стадия обеспечивает получение более высокой плотности выделений мелкодисперсных частиц алюминидов переходных металлов Zr, Sc, Mn, Cr и др., по сравнению с одностадийной гомогенизацией при повышенной температуре.In addition, the first low-temperature stage provides a higher density of precipitates of fine particles of transition metal aluminides Zr, Sc, Mn, Cr, etc., as compared with single-stage homogenization at elevated temperature.
Предлагаемый способ позволяет благодаря режиму гомогенизации создать оптимальную структуру в слитках, наследуемую и в деформированных деталях. Характерной особенностью такой структуры является более однородное распределение легирующих компонентов, в том числе переходных металлов в объеме дендритной ячейки, более высокая плотность распределения «дисперсоидов» - алюминидов переходных металлов (Zr, Sc, Mn, Cr и др.), незначительная объемная доля частиц избыточных фаз кристаллизационного происхождения. Наличие подобной структуры обеспечивает получение необходимого комплекса свойств в деталях: - высоких прочности и сопротивления усталости в сочетании с повышенной пластичностью, вязкостью разрушения, коррозионной стойкостью и низкой скоростью роста трещины усталости.The proposed method allows, thanks to the homogenization mode, to create the optimal structure in ingots, inherited in deformed parts. A characteristic feature of such a structure is a more uniform distribution of alloying components, including transition metals in the volume of the dendritic cell, a higher distribution density of “dispersoids” - transition metal aluminides (Zr, Sc, Mn, Cr, etc.), a small volume fraction of excess particles phases of crystallization origin. The presence of such a structure provides the necessary set of properties in detail: - high strength and fatigue resistance combined with increased ductility, fracture toughness, corrosion resistance and low fatigue crack growth rate.
Примеры осуществления.Examples of implementation.
В промышленных условиях были отлиты методом полунепрерывного литья слитки диаметром 300 мм из сплавов следующего химического состава, мас.%:In industrial conditions, ingots with a diameter of 300 mm were cast from semi-continuous casting from alloys of the following chemical composition, wt.%:
- №1 и №2 - 6,2% Zn; 2,5% Mg; 1,8% Cu; 0,12% Zr; 0,10% Fe; 0,07% Si; остальное - Al; температурный интервал минимальной устойчивости твердого раствора Zr в Al составляет 280-340°С;- No. 1 and No. 2 - 6.2% Zn; 2.5% Mg; 1.8% Cu; 0.12% Zr; 0.10% Fe; 0.07% Si; the rest is Al; the temperature range of the minimum stability of a solid solution of Zr in Al is 280-340 ° C;
- №3 - 6,9% Zn; 2,2% Mg; 1,1% Cu; 0,09% Zr; 0,15% Sc; 0,10% Fe; 0,06% Si; остальное - Al; температурный интервал минимальной устойчивости твердого раствора Zr+Sc в Al составляет 270-320°С;- No. 3 - 6.9% Zn; 2.2% Mg; 1.1% Cu; 0.09% Zr; 0.15% Sc; 0.10% Fe; 0.06% Si; the rest is Al; the temperature range of the minimum stability of the Zr + Sc solid solution in Al is 270-320 ° C;
- №4 - 6,2% Zn; 2,2% Mg; 1,8% Cu; 0,13% Zr; 0,11% Fe; 0,09% Si; остальное - Al.- No. 4 - 6.2% Zn; 2.2% Mg; 1.8% Cu; 0.13% Zr; 0.11% Fe; 0.09% Si; the rest is Al.
Из полученных слитков были изготовлены полуфабрикаты: из сплавов №№1, 4 - плиты толщиной 50 мм, из сплавов №№2, 3 - поковки размером 80×400×800 мм. Режимы получения полуфабрикатов представлены в таблице 1, где примеры 1-3 - предлагаемый способ, пример 4 - способ-прототип.Semi-finished products were made from the obtained ingots: from alloys No. 1, 4 — 50 mm thick plates, from alloys No. 2, 3 — forgings 80 × 400 × 800 mm in size. Modes of obtaining semi-finished products are presented in table 1, where examples 1-3 are the proposed method, example 4 is the prototype method.
В таблицах 2 и 3 представлены параметры структуры и комплекс эксплуатационных свойств изделий, изготовленных по предлагаемому способу (примеры 1-3) и способу-прототипу (пример 4).Tables 2 and 3 show the structural parameters and a set of operational properties of products manufactured by the proposed method (examples 1-3) and the prototype method (example 4).
Как видно из таблиц, предложенный способ позволяет получить более благоприятную структуру изделий, характеризующуюся низкой объемной долей избыточных эвтектических фаз кристаллизационного происхождения и высокой плотностью и однородностью распределения частиц «дисперсоидов» - алюминидов переходных металлов в объеме материала по сравнению со способом - прототипом. Это позволяет получить в изделиях улучшенный комплекс прочностных свойств, пластичности, трещиностойкости (вязкости разрушения - К1C и скорости роста трещины усталости - СРТУ), усталостных свойств и коррозионной стойкости.As can be seen from the tables, the proposed method allows to obtain a more favorable product structure, characterized by a low volume fraction of excess eutectic phases of crystallization origin and a high density and uniformity of the distribution of particles of "dispersoids" - transition metal aluminides in the volume of the material compared to the prototype method. This allows to obtain in the products an improved complex of strength properties, ductility, fracture toughness (fracture toughness - K 1C and fatigue crack growth rate - SRTU), fatigue properties and corrosion resistance.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить изделия для конструкций авиакосмической техники, судостроения и транспортного машиностроения, такие как силовой набор, обшивки и т.п., из алюминиевых деформируемых сплавов, содержащих добавки переходных металлов, с повышенным комплексом эксплуатационных свойств, что обеспечивает увеличение ресурса, надежности и весовой эффективности конструкций в 1,5-2 раза.Thus, the proposed method allows to obtain products for the construction of aerospace engineering, shipbuilding and transport engineering, such as power packs, cladding, etc., from aluminum deformable alloys containing transition metal additives with an increased set of operational properties, which ensures an increase in service life , reliability and weight efficiency of structures in 1.5-2 times.
до 30°СOn air
up to 30 ° С
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005101918/02A RU2284367C1 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Method of manufacture of articles from wrought aluminum alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005101918/02A RU2284367C1 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Method of manufacture of articles from wrought aluminum alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2284367C1 true RU2284367C1 (en) | 2006-09-27 |
Family
ID=37436510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005101918/02A RU2284367C1 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Method of manufacture of articles from wrought aluminum alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2284367C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013012352A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет" (Фгбоу Впо "Угату") | Ultrafine-grained aluminium alloys for electrical products and method for producing same (variants) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1191136A (en) * | 1967-08-23 | 1970-05-06 | Olin Mathieson | Aluminium Magnesium Alloys and process for obtaining same |
| US4029525A (en) * | 1975-04-30 | 1977-06-14 | Ball Corporation | High strength wrought zinc alloy |
| CA1074675A (en) * | 1975-10-20 | 1980-04-01 | Damian V. Gullotti | Processing aluminum alloys |
| RU2221891C1 (en) * | 2002-04-23 | 2004-01-20 | Региональный общественный фонд содействия защите интеллектуальной собственности | Aluminum-based alloy, article made from such alloy and method of manufacture of such article |
-
2005
- 2005-01-27 RU RU2005101918/02A patent/RU2284367C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1191136A (en) * | 1967-08-23 | 1970-05-06 | Olin Mathieson | Aluminium Magnesium Alloys and process for obtaining same |
| US4029525A (en) * | 1975-04-30 | 1977-06-14 | Ball Corporation | High strength wrought zinc alloy |
| CA1074675A (en) * | 1975-10-20 | 1980-04-01 | Damian V. Gullotti | Processing aluminum alloys |
| RU2221891C1 (en) * | 2002-04-23 | 2004-01-20 | Региональный общественный фонд содействия защите интеллектуальной собственности | Aluminum-based alloy, article made from such alloy and method of manufacture of such article |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013012352A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет" (Фгбоу Впо "Угату") | Ultrafine-grained aluminium alloys for electrical products and method for producing same (variants) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101484604B (en) | Aa7000-series aluminium alloy products and a method of manufacturing thereof | |
| Ditta et al. | Effect of hot extrusion and optimal solution treatment on microstructure and properties of spray-formed Al-11.3 Zn-2.65 Mg-1Cu alloy | |
| US8608876B2 (en) | AA7000-series aluminum alloy products and a method of manufacturing thereof | |
| JP5345056B2 (en) | Heat-treatable high-strength aluminum alloy | |
| EP2386667B1 (en) | Aluminum alloy product adapted to produce structure piece and producing method thereof | |
| CN101693968B (en) | Al-zn-mg-cu alloy | |
| US8118950B2 (en) | Aluminum-copper-lithium alloys | |
| CN100339501C (en) | Aluminum-zinc-magnesium-copper alloy extrusion products | |
| EP2274454B1 (en) | Alloy composition and preparation thereof | |
| US20040101434A1 (en) | High-strength alloy based on aluminium and a product made of said alloy | |
| US9347558B2 (en) | Wrought and cast aluminum alloy with improved resistance to mechanical property degradation | |
| US20100089502A1 (en) | Al-Cu ALLOY PRODUCT SUITABLE FOR AEROSPACE APPLICATION | |
| US20080299000A1 (en) | Aluminum-zinc-copper-magnesium-silver alloy wrought product | |
| CN101855376A (en) | Al-Cu-Li alloy product suitable for aeronautical applications | |
| CN112996935A (en) | 7XXX series aluminum alloy products | |
| CA2741587C (en) | Aluminium alloy products for manufacturing structural components and method of producing the same | |
| CN113302327A (en) | 7xxx series aluminum alloy products | |
| JPH0995750A (en) | Aluminum alloy excellent in heat resistance | |
| US6918975B2 (en) | Aluminum alloy extrusions having a substantially unrecrystallized structure | |
| CN110284085B (en) | A method for simultaneously improving the strength and elongation of 7xxx aluminum alloys | |
| RU2284367C1 (en) | Method of manufacture of articles from wrought aluminum alloys | |
| Majerski et al. | Investigations of the Effect of Heat Treatment and Plastic Deformation Parameters on the Formability and Microstructure of AZ91 Alloy Castings | |
| RU2483136C1 (en) | Method of rolling articles from deformable nonhardenable aluminium-magnesium-system alloys | |
| CN115466889B (en) | High-strength high-toughness high-fatigue-resistance aluminum alloy and preparation method thereof | |
| RU2299264C1 (en) | Deformed aluminum alloys articles forming method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20081020 |
|
| 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 20081017 Effective date: 20210113 |