RU2716568C1 - Deformed welded aluminum-calcium alloy - Google Patents
Deformed welded aluminum-calcium alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2716568C1 RU2716568C1 RU2019143364A RU2019143364A RU2716568C1 RU 2716568 C1 RU2716568 C1 RU 2716568C1 RU 2019143364 A RU2019143364 A RU 2019143364A RU 2019143364 A RU2019143364 A RU 2019143364A RU 2716568 C1 RU2716568 C1 RU 2716568C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- alloy
- scandium
- magnesium
- zirconium
- Prior art date
Links
- 229910000882 Ca alloy Inorganic materials 0.000 title 1
- RGKMZNDDOBAZGW-UHFFFAOYSA-N aluminum calcium Chemical compound [Al].[Ca] RGKMZNDDOBAZGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 21
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 14
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 12
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000594816 Tetrix Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано для изготовления деформированных полуфабрикатов (в частности листовых), предназначенных для получения деталей ответственного назначения, пригодных для аргонодуговой сварки и допускающих нагревы до 350°С. Среди них: детали автомобильных двигателей, детали судостроения, водозаборной арматуры, радиаторов отопления и др.The invention relates to the field of metallurgy of aluminum-based materials and can be used for the manufacture of deformed semi-finished products (in particular sheet-metal) intended for the production of critical parts suitable for argon-arc welding and allowing heating to 350 ° C. Among them: details of automobile engines, details of shipbuilding, water intake fittings, heating radiators, etc.
Деформируемые термически неупрочняемые алюминиевые сплавы типа АМг2, содержащие 2-3%Mg (здесь и далее масс. %, если иное не оговорено), обладают высокой технологичностью и коррозионной стойкостью, вследствие чего они нашли широкое применение в различных областях [Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. Н.А. Белов. М: Изд. дом МИСиС, 2010- 511 с. ISBN 978-5-87623-375-2]. Эти сплавы предназначены преимущественно для получения листового проката. Основным недостатком сплавом типа АМг2 является невысокая прочность, особенно в отожженном состоянии (согласно ГОСТ 21631-76 требование к временному сопротивлению составляет менее 200 МПа). Это препятствует их использованию в нагруженных изделиях. Увеличение содержания магния до 5-6% (сплавы АМг5, АМг6) позволяет заметно повысить прочность, однако при этом снижается технологичность (в частности, сопротивление деформированию) и коррозионная стойкость (из-за образования по границам зерен вторичных выделений фазы Al3Mg2) [Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. Н.А. Белов. М: Изд. дом МИСиС, 2010- 511 с. ISBN 978-5-87623-375-2]. Кроме того, слитки сплавов с высоким содержанием магния требуют гомогенизирующего отжига.Wrought thermally unstrengthened aluminum alloys of the AMg2 type, containing 2-3% Mg (hereinafter, wt.%, Unless otherwise specified), have high processability and corrosion resistance, as a result of which they are widely used in various fields [Phase composition of industrial and promising aluminum alloys. ON THE. Belov. M: Publ. MISiS House, 2010 - 511 s. ISBN 978-5-87623-375-2]. These alloys are intended primarily for sheet metal. The main disadvantage of the AMg2 alloy is its low strength, especially in the annealed state (according to GOST 21631-76, the requirement for temporary resistance is less than 200 MPa). This prevents their use in loaded products. An increase in the magnesium content up to 5-6% (AMg5, AMg6 alloys) can significantly increase strength, however, this reduces manufacturability (in particular, resistance to deformation) and corrosion resistance (due to the formation of secondary precipitates of the Al 3 Mg 2 phase along grain boundaries) [Phase composition of industrial and promising aluminum alloys. ON THE. Belov. M: Publ. MISiS House, 2010 - 511 s. ISBN 978-5-87623-375-2]. In addition, ingots of alloys with a high magnesium content require homogenizing annealing.
Для повышения прочностных свойств алюминиево-магниевых сплавов целесообразно дополнительно легировать их такими элементами, которые бы сохраняли высокий уровень технологичности и коррозионной стойкости. Среди них скандий и цирконий, которые нашли применение в сплавах типа 01570 [Резник, Павел Львович; Чикова, Ольга Анатольевна; Овсянников, Б.В. / Влияние режимов гомогенизации слитков на микроструктуру, фазовый состав и механические свойства сплава 01570 при повышенных температурах. В: Металловедение и термическая обработка металлов. 2016; №4(730). стр. 18-22]. Последние в настоящее время рассматриваются как одни из наиболее перспективных материалов для авиастроения, поскольку они позволяет добиться существенно большей прочности по сравнению с классическими магналиями. Это упрочнение достигается за счет присутствия в структуре деформированных полуфабрикатов наночастиц фазы Al3(Sc,Zr)-Ll2, которые являются эффективными антирекристаллизаторами. Эти наночастицы образуются при отжиге (или технологическом нагреве) слитков в процессе распада пересыщенного алюминиевого твердого раствора (далее (Al)), который формируется при кристаллизации.To increase the strength properties of aluminum-magnesium alloys, it is advisable to additionally alloy them with such elements that would maintain a high level of manufacturability and corrosion resistance. Among them are scandium and zirconium, which are used in alloys of type 01570 [Reznik, Pavel Lvovich; Chikova, Olga Anatolyevna; Ovsyannikov, B.V. / Effect of ingot homogenization modes on the microstructure, phase composition, and mechanical properties of 01570 alloy at elevated temperatures. In: Metallurgy and heat treatment of metals. 2016; No. 4 (730). p. 18-22]. The latter are currently considered as one of the most promising materials for the aircraft industry, since they can achieve significantly greater strength compared to classical magnalias. This hardening is achieved due to the presence of the Al 3 (Sc, Zr) -Ll 2 phase nanoparticles in the structure of the deformed semi-finished products, which are effective anti-recrystallizers. These nanoparticles are formed during annealing (or technological heating) of ingots during the decomposition of a supersaturated aluminum solid solution (hereinafter (Al)), which is formed during crystallization.
Известен сплав, раскрытый в патенте RU 2226565 (публ. 10.04.2004, бюл. №10). Данный сплав, предназначенный для изготовления деформированных полуфабрикатов, содержит 5-6 масс. % магния (Mg), 0,05-0,15 масс. % циркония (Zr), 0,05-0,12 масс. % марганца (Mn), 0,01-0,2 масс. % титана (Ti), 0,05-0,5 масс. % одного либо нескольких элементов группы, состоящей из скандия (Sc), тербия (Tb), церия (Се) и остальных лантаноидов, при этом в его составе содержится, по меньшей мере, скандий (Sc), кроме того, 0,1-0,2 масс. % меди (Cu) и/или 0,1-0,4 масс. % цинка (Zn), а также алюминий (Al) и неизбежные включения кремния в количестве до 0,1 масс. %. В частном исполнении сплав содержит, по меньшей мере, 0,15 масс. % скандия (Sc).Known alloy disclosed in patent RU 2226565 (publ. 10.04.2004, bull. No. 10). This alloy, intended for the manufacture of deformed semi-finished products, contains 5-6 mass. % magnesium (Mg), 0.05-0.15 mass. % zirconium (Zr), 0.05-0.12 mass. % manganese (Mn), 0.01-0.2 mass. % titanium (Ti), 0.05-0.5 mass. % of one or more elements of the group consisting of scandium (Sc), terbium (Tb), cerium (Ce) and other lanthanides, while it contains at least scandium (Sc), in addition, 0.1- 0.2 mass. % copper (Cu) and / or 0.1-0.4 mass. % zinc (Zn), as well as aluminum (Al) and the inevitable inclusion of silicon in an amount of up to 0.1 mass. % In a private embodiment, the alloy contains at least 0.15 mass. % scandium (Sc).
Недостатком этого сплава является высокое содержание магния, что требует проведения операции гомогенизации в узком температурном диапазоне. Также недостатком этого сплава является строгое ограничение по содержанию железа и кремния, что исключает возможность его приготовления на основе первичного алюминия низких марок, а также использования вторичного сырья. Еще одним недостатком этого сплава является высокое содержание в его составе дорогостоящего скандия.The disadvantage of this alloy is the high magnesium content, which requires a homogenization operation in a narrow temperature range. Another disadvantage of this alloy is the strict restriction on the content of iron and silicon, which excludes the possibility of its preparation on the basis of primary aluminum of low grades, as well as the use of secondary raw materials. Another disadvantage of this alloy is the high content of expensive scandium in its composition.
Известен коррозионно-стойкий алюминиево-магниевый сплав, раскрытый в патенте РФ №2478131 (публ. RU 2226565, 10.08.1999, 10.04.2002). Этот сплав содержит 3-5 масс. % магния (Mg), 0,05-0,15 масс. % циркония (Zr), 0,05-0,12 масс. % марганца (Mn), 0,01-0,2 масс. % титана (Ti), 0,05-0,5 масс. % одного либо нескольких элементов из скандиевой группы и/или тербия (Tb), при этом в его составе содержится по меньшей мере скандий (Sc), а также алюминий (Al) и неизбежные включения кремния в количестве максимум 0,2 масс. %. В частном исполнении этот сплав содержит не менее 0,15 масс. % скандия (Sc). Сплав предназначен для изготовления методом сварки, прокатки, экструзии или ковки деталей для воздушного транспортного средства, прежде всего фюзеляжа самолета, для морского транспортного средства или для автотранспортного средства.Known corrosion-resistant aluminum-magnesium alloy disclosed in the patent of the Russian Federation No. 2478131 (publ. RU 2226565, 08/10/1999, 04/10/2002). This alloy contains 3-5 mass. % magnesium (Mg), 0.05-0.15 mass. % zirconium (Zr), 0.05-0.12 mass. % manganese (Mn), 0.01-0.2 mass. % titanium (Ti), 0.05-0.5 mass. % of one or more elements from the scandium group and / or terbium (Tb), while it contains at least scandium (Sc), as well as aluminum (Al) and the inevitable inclusions of silicon in an amount of maximum 0.2 mass. % In private execution, this alloy contains at least 0.15 mass. % scandium (Sc). The alloy is intended for the manufacture by welding, rolling, extrusion or forging parts for an air vehicle, especially the fuselage of an aircraft, for a sea vehicle or for a motor vehicle.
Недостатком данного сплава является строгое ограничение по содержанию железа и кремния, что исключает возможность его приготовления на основе первичного алюминия низких марок, а также использования вторичного сырья. Еще одним недостатком этого сплава является высокое содержание в его составе дорогостоящего скандия.The disadvantage of this alloy is a strict restriction on the content of iron and silicon, which excludes the possibility of its preparation on the basis of primary aluminum of low grades, as well as the use of secondary raw materials. Another disadvantage of this alloy is the high content of expensive scandium in its composition.
Наиболее близким к предложенному материалу является деформируемый алюминиевый сплав, раскрытый в патенте Патент РФ 2699422, (публ. 16.08.2019 Бюл. № 23). Данный сплав содержит, масс. %: 2,0-2,6 Са; 1,5-2,5 Mg; 0,4-0,6 Fe, 0,3-0,5 Si, 0,8-1,2 Mn, 0,10-0,15 Zr, 0,08-0,12 Sc, остальное - алюминий. Благодаря высокой термической стабильности структуры прочностные свойства сплава после нагрева при температурах до 350°С и выдержке до 10 часов не снижаются. Недостатком данного сплава является то, что обладает низкой технологичностью при аргонно-дуговой сварке, что не позволяет применять его для создания сварных конструкций.Closest to the proposed material is a deformable aluminum alloy disclosed in the patent of the Russian Federation Patent 2699422, (publ. 08/16/2019 Bull. No. 23). This alloy contains, mass. %: 2.0-2.6 Ca; 1.5-2.5 Mg; 0.4-0.6 Fe, 0.3-0.5 Si, 0.8-1.2 Mn, 0.10-0.15 Zr, 0.08-0.12 Sc, the rest is aluminum. Due to the high thermal stability of the structure, the strength properties of the alloy after heating at temperatures up to 350 ° C and holding for up to 10 hours are not reduced. The disadvantage of this alloy is that it has low manufacturability in argon-arc welding, which does not allow it to be used to create welded structures.
Техническим результатом является создание нового кальций-содержащего свариваемого сплава на основе алюминия, предназначенного для получения листовых полуфабрикатов, допускающих нагрев до 350°С включительно.The technical result is the creation of a new calcium-containing weldable alloy based on aluminum, designed to produce sheet semi-finished products that allow heating up to 350 ° C inclusive.
Технический результат достигается тем, что деформируемый сплав на основе алюминия, обладающий гетерофазной структурой, содержащий кальций, магний, цирконий, скандий, железо и кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цинк при следующих концентрациях легирующих компонентов, масс. %:The technical result is achieved in that a deformable aluminum-based alloy having a heterophasic structure, containing calcium, magnesium, zirconium, scandium, iron and silicon, characterized in that it additionally contains zinc at the following concentrations of alloying components, mass. %:
Структура сплава состоит из алюминиевой матрицы, содержащей не менее 2,5% цинка, не менее 2,0% магния, не менее 0,1% циркония, не менее 0,06% скандия, и кальцийсодержащих частиц со средним размером не более 5 мкм и с объемной долей не менее 6,5%.The alloy structure consists of an aluminum matrix containing not less than 2.5% zinc, not less than 2.0% magnesium, not less than 0.1% zirconium, not less than 0.06% scandium, and calcium-containing particles with an average size of not more than 5 microns and with a volume fraction of at least 6.5%.
Сплав данного состава может быть выполнен в виде листов со следующими свойствами на растяжение после нагрева до температуры 350°С и выдержки в течение 3 часов: временное сопротивление (σв) не менее 300 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%. Листы из данного сплава могут быть сварены методом аргонодуговой сварки со следующими свойствами сварных соединений на растяжение после нагрева до температуры 350°С и выдержки в течение 3 часов: временное сопротивление (σв) не менее 260 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 3%.The alloy of this composition can be made in the form of sheets with the following tensile properties after heating to a temperature of 350 ° C and holding for 3 hours: temporary resistance (σ in ) of at least 300 MPa, elongation (δ) of at least 5%. Sheets of this alloy can be welded by argon-arc welding with the following tensile properties of welded joints after heating to a temperature of 350 ° C and holding for 3 hours: temporary resistance (σ in ) at least 260 MPa, elongation (δ) - at least 3%
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан лист, изготовленный из заявляемого сплава состава №3, на фиг. 2 показаны микроструктуры в зоне сварного шва, полученного методом аргонодуговой сварки.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a sheet made of the inventive alloy of composition No. 3, in FIG. 2 shows the microstructures in the weld zone obtained by argon arc welding.
Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.
Кальций способствует формированию частиц эвтектического происхождения и обеспечивает необходимый уровень технологичности при аргонодуговой сварке. Кальций позволяет связать железо и кремний и тройные соединения, которые обладают благоприятной морфологией и не оказывает отрицательного влияния на механические свойства и коррозионную стойкость. Концентрации цинка и магния в заявленных пределах обеспечивает необходимый уровень прочностных свойств, позволяет сохранить достаточно высокую деформационную пластичность и технологичность при аргонодуговой сварке.Calcium contributes to the formation of particles of eutectic origin and provides the necessary level of manufacturability in argon-arc welding. Calcium allows you to bind iron and silicon and ternary compounds, which have a favorable morphology and do not adversely affect the mechanical properties and corrosion resistance. The concentration of zinc and magnesium within the stated limits provides the necessary level of strength properties, allows you to maintain a fairly high deformation plasticity and manufacturability during argon-arc welding.
Концентрации циркония и скандия в заявленных пределах обеспечивают необходимый эффект дисперсионного твердения за счет образования при отжиге наночастиц фазы Al3(Zr,Sc) с решеткой Ll2, обладающих высокой термической стабильностью.Concentrations of zirconium and scandium within the stated limits provide the necessary dispersion hardening effect due to the formation of an Al 3 (Zr, Sc) phase with an Ll 2 lattice with high thermal stability during annealing.
ПРИМЕРEXAMPLE
Были приготовлены 6 сплавов, составы которых указаны в табл.1. Все сплавы готовили в электрической печи сопротивления в графитошамотных тиглях на основе первичного алюминия марки А5Е. Из этих сплавов готовили плоские слитки, из которых на прокатном стане получали листы толщиной 2 мм (Фиг. 1). Образцы листов подвергали стабилизирующему отжигу при 350°С в течение 3-х часов в муфельной электропечи.Six alloys were prepared, the compositions of which are indicated in Table 1. All alloys were prepared in an electric resistance furnace in graphite chamotte crucibles based on primary aluminum grade A5E. Flat ingots were prepared from these alloys, from which sheets of 2 mm thickness were obtained on a rolling mill (Fig. 1). Samples of the sheets were subjected to stabilizing annealing at 350 ° C for 3 hours in a muffle electric furnace.
Параметры структуры, приведенных сплавов (в виде листового проката) приведены в табл. 2. Их измерение проводили с использованием сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA 3 (СЭМ), укомплектованного энергодисперсионной приставкой-микроанализатором производства Oxford Instruments и программным обеспечением AZtec.The parameters of the structure of the alloys (in the form of sheet metal) are given in table. 2. Their measurement was carried out using a TESCAN VEGA 3 scanning electron microscope (SEM) equipped with an energy-dispersive prefix microanalyzer manufactured by Oxford Instruments and AZtec software.
Механические свойства (временное сопротивление - σв, условный предел текучести - σ0,2 и относительное удлинение - δ) определяли по результатам испытаний на одноосное растяжение на машине Zwick Z250. Испытания при комнатной температуре проводили по ГОСТ 1497-84.Mechanical properties (tensile strength - σ in , conditional yield strength - σ 0.2 and elongation - δ) were determined by the results of uniaxial tensile tests on a Zwick Z250 machine. Tests at room temperature were carried out according to GOST 1497-84.
Сварку проводили ручным аргонодуговым способом с нерасходуемым вольфрамовым электродом (TIG-сварка) с использованием сварочного аппарата EWM Tetrix 270 AC/DC при токе дуги 100-110 А, примерной скорости сварки 18 см/мин и расходе аргона 6л/мин. Соединяли две карточки с габаритами 150×150 мм, вырезанные из горячекатаных листов. В качестве присадочного материала использовали проволоку квадратного сечения 2×2 мм, концентрации элементов в которой для каждого сплава соответствовали его составу. Проволоку изготавливали способом поперечно-винтовой прокатки цилиндрических слитков и последующей сортовой прокатки.Welding was carried out by a manual argon-arc method with a non-consumable tungsten electrode (TIG welding) using an EWM Tetrix 270 AC / DC welding machine at an arc current of 100-110 A, an approximate welding speed of 18 cm / min and an argon flow rate of 6 l / min. Two cards with dimensions of 150 × 150 mm cut from hot-rolled sheets were connected. As a filler material, a 2 × 2 mm square wire was used, the element concentrations in which for each alloy corresponded to its composition. The wire was made by cross-helical rolling of cylindrical ingots and subsequent high-quality rolling.
Из табл. 2 видно, что только заявляемый сплав (составы 2-4) обеспечивает требуемое сочетание параметров структуры. В сплаве 1 недостаточное содержание цинка, магния, циркония и скандия в алюминиевой матрице и низкая доля кальций-содержащих частиц, что не позволяет достичь требуемых механических свойств и технологичности при сварке. В сплаве 5 размер кальций-содержащих частиц больше требуемого, что приводят к огрублению структуры и снижению механических свойств. Кроме того, структура сплава 5 содержит первичные кристаллы цирконий- и скандий-содержащей фазы, поэтому содержание циркония и скандия в алюминиевой матрице меньше, чем в составе сплава. В сплаве 6 (прототип) алюминиевая матрица не содержит цинка, что не позволяет достичь требуемых механических свойств.From the table. 2 shows that only the inventive alloy (compositions 2-4) provides the required combination of structural parameters. In alloy 1, the insufficient content of zinc, magnesium, zirconium and scandium in the aluminum matrix and the low proportion of calcium-containing particles, which does not allow to achieve the required mechanical properties and manufacturability during welding. In alloy 5, the size of calcium-containing particles is larger than required, which leads to coarsening of the structure and a decrease in mechanical properties. In addition, the structure of alloy 5 contains primary crystals of zirconium and scandium-containing phases, therefore, the content of zirconium and scandium in the aluminum matrix is less than in the alloy. In alloy 6 (prototype), the aluminum matrix does not contain zinc, which does not allow to achieve the required mechanical properties.
Из табл. 3 видно, что только заявляемый сплав (составы 2-4) обеспечивает наилучшее сочетание механических свойств (σв, σ0,2, δ). В сплаве 1 прочность меньше требуемого уровня, что связано с недостаточным содержанием цинка, магния, циркония и скандия в алюминиевой матрице. Сплав 5 имеет низкое значение δ, что связано с грубой микроструктурой.From the table. 3 it is seen that only the inventive alloy (compositions 2-4) provides the best combination of mechanical properties (σ in , σ 0.2 , δ). In alloy 1, the strength is less than the required level, which is associated with an insufficient content of zinc, magnesium, zirconium, and scandium in the aluminum matrix. Alloy 5 has a low δ value, which is associated with a coarse microstructure.
Из табл. 4 видно, что только заявляемый сплав (составы 2-4) обеспечивает наилучшее сочетание механических свойств (временного сопротивления, предела текучести и относительного удлинения). Сварные соединения сплавов 1,5 и 6 содержали трещины, вследствие чего они были не пригодны для механических испытаний.From the table. 4 it is seen that only the inventive alloy (compositions 2-4) provides the best combination of mechanical properties (tensile strength, yield strength and elongation). Welded joints of alloys 1.5 and 6 contained cracks, as a result of which they were not suitable for mechanical testing.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143364A RU2716568C1 (en) | 2019-12-24 | 2019-12-24 | Deformed welded aluminum-calcium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143364A RU2716568C1 (en) | 2019-12-24 | 2019-12-24 | Deformed welded aluminum-calcium alloy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2716568C1 true RU2716568C1 (en) | 2020-03-12 |
Family
ID=69898757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019143364A RU2716568C1 (en) | 2019-12-24 | 2019-12-24 | Deformed welded aluminum-calcium alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2716568C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767091C1 (en) * | 2021-07-27 | 2022-03-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing heat-resistant wire from aluminum-calcium alloy |
| RU2822530C1 (en) * | 2024-03-14 | 2024-07-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | High heat-conductivity aluminium casting alloy |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001049375A (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-20 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | Al alloy having excellent vibration absorption performance and method for producing the same |
| CA2609257A1 (en) * | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Howmet Corporation | An al-zn-mg-cu-sc high strength alloy for aerospace and automotive castings |
| RU2443793C1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | High-strength aluminium-based alloy and method for obtaining items from it |
| WO2017065460A1 (en) * | 2015-03-25 | 2017-04-20 | (주)에프티넷 | Aluminum alloy with improved corrosion resistance, method of manufacturing aluminum tube or pipe using alloy, and heat exchanger system using same |
| RU2673593C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | High-strength aluminium-based alloy |
-
2019
- 2019-12-24 RU RU2019143364A patent/RU2716568C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001049375A (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-20 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | Al alloy having excellent vibration absorption performance and method for producing the same |
| CA2609257A1 (en) * | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Howmet Corporation | An al-zn-mg-cu-sc high strength alloy for aerospace and automotive castings |
| RU2443793C1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | High-strength aluminium-based alloy and method for obtaining items from it |
| WO2017065460A1 (en) * | 2015-03-25 | 2017-04-20 | (주)에프티넷 | Aluminum alloy with improved corrosion resistance, method of manufacturing aluminum tube or pipe using alloy, and heat exchanger system using same |
| RU2673593C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | High-strength aluminium-based alloy |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767091C1 (en) * | 2021-07-27 | 2022-03-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing heat-resistant wire from aluminum-calcium alloy |
| RU2822530C1 (en) * | 2024-03-14 | 2024-07-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | High heat-conductivity aluminium casting alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2683399C1 (en) | Aluminium-based alloy | |
| CA3021397C (en) | Die casting alloy | |
| US10315277B2 (en) | Aluminium alloy laminated plate | |
| JP2002543289A (en) | Peel-resistant aluminum-magnesium alloy | |
| WO2016204043A1 (en) | High strength aluminum alloy hot-forged material | |
| CN103774016B (en) | Strength heatproof magnesium alloy in one | |
| RU2672653C1 (en) | Corrosion resistant casting aluminum alloy | |
| JP4187018B2 (en) | Cast aluminum alloy with excellent relaxation resistance and heat treatment method | |
| JP7053281B2 (en) | Aluminum alloy clad material and its manufacturing method | |
| JP6198479B2 (en) | Aluminum alloy forging for welded structural member and method for producing the same | |
| RU2735846C1 (en) | Aluminum-based alloy | |
| RU2716568C1 (en) | Deformed welded aluminum-calcium alloy | |
| JP2020164893A (en) | Automotive door beam made of extruded aluminum alloy | |
| JP5379463B2 (en) | Method for producing high-strength aluminum alloy for LNG spherical tank | |
| RU2741874C1 (en) | Cast aluminum-calcium alloy based on secondary raw materials | |
| RU2699422C1 (en) | Deformed aluminum-calcium alloy | |
| RU2415193C1 (en) | Cast alloy on base of aluminium | |
| RU2639903C2 (en) | Deformable thermally refractory aluminium-based alloy | |
| JPH08144003A (en) | High strength aluminum alloy excellent in heat resistance | |
| RU2337986C2 (en) | Alloy on aluminium basis and product made of it | |
| CA3135702A1 (en) | Aluminium casting alloy | |
| RU2604084C1 (en) | Aluminium-based filler material, alloyed with rare-earth metals | |
| RU2590403C1 (en) | Aluminium-based alloy, and method for production of deformed semi-finished products thereof | |
| RU2573463C1 (en) | Aluminium-based heat-resistant electroconductive alloy | |
| RU2672977C1 (en) | ALUMINUM ALLOY OF Al-Mg-Si SYSTEM |