RU2829404C1 - Secondary wrought aluminium alloy with calcium addition - Google Patents
Secondary wrought aluminium alloy with calcium addition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2829404C1 RU2829404C1 RU2024100811A RU2024100811A RU2829404C1 RU 2829404 C1 RU2829404 C1 RU 2829404C1 RU 2024100811 A RU2024100811 A RU 2024100811A RU 2024100811 A RU2024100811 A RU 2024100811A RU 2829404 C1 RU2829404 C1 RU 2829404C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- less
- aluminum
- aluminium
- semi
- Prior art date
Links
- 239000011575 calcium Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 15
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910004706 CaSi2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 5
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229910009369 Zn Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018464 Al—Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием средних нагрузок при температурах до 150-200°С: конструктивных элементов, таких как мосты, башни, рамы для строительных проектов, конвейерные рамы для механических применений и кузова грузовых автомобилей, а также декоративных предметов, таких как оконные рамы, дверные косяки и садовая мебель. В настоящее время остро стоит задача эффективного использования вторичного сырья для получения полуфабрикатов из алюминиевых сплавов с уровнем свойств не хуже, чем у так называемых «первичных» сплавов. С точки зрения экологичности и экономичности получение алюминиевых сплавов с использованием вторичного сырья в качестве основной шихты гораздо привлекательнее по сравнению с использованием первичного алюминия. Это обусловлено не только тем, что первичный алюминий дороже алюминиевого лома, но и тем, что его производство наносит существенный вред окружающей среде. Вторичное алюминиевое сырье содержит все основные элементы, которыми легируют марочные сплавы (Cu, Si, Mg, Zn, Mn), что позволяет уменьшать количество первичных добавок и снизить стоимость приготовления сплавов (в том числе за счет сокращения времени плавки)The invention relates to the field of metallurgy of aluminum-based materials and can be used to produce articles operating under medium loads at temperatures up to 150-200°C: structural elements such as bridges, towers, frames for construction projects, conveyor frames for mechanical applications and truck bodies, as well as decorative items such as window frames, door frames and garden furniture. Currently, there is an urgent need to efficiently use secondary raw materials to produce semi-finished products from aluminum alloys with a level of properties no worse than those of the so-called "primary" alloys. From the point of view of environmental friendliness and cost-effectiveness, producing aluminum alloys using secondary raw materials as the main batch is much more attractive compared to using primary aluminum. This is due not only to the fact that primary aluminum is more expensive than aluminum scrap, but also to the fact that its production causes significant harm to the environment. Secondary aluminum raw materials contain all the main elements used to alloy grade alloys (Cu, Si, Mg, Zn, Mn), which allows for a reduction in the amount of primary additives and a reduction in the cost of alloy preparation (including by reducing melting time)
Использование вторичного сырья уже нашло достаточно большое применение для производства марочные сплавы 6-тысячной группы на основе системы Al-Mg-Si (ГОСТ 4784-2019), в частности марок АД31 (6063) и АД35 (6082). Однако для достижения высокого уровня технологичности и физико-механических характеристик для сплавов 6-тысячной группы требуется обязательное использование операций гомогенизации (для слитков) и закалки (для деформированных полуфабрикатов, что усложняет и удорожает технологический цикл.The use of secondary raw materials has already found quite a wide application for the production of 6000-group alloys based on the Al-Mg-Si system (GOST 4784-2019), in particular AD31 (6063) and AD35 (6082) grades. However, to achieve a high level of manufacturability and physical and mechanical characteristics for 6000-group alloys, it is necessary to use homogenization (for ingots) and quenching (for deformed semi-finished products) operations, which complicates and increases the cost of the technological cycle.
Известен сплав на основе алюминия, раскрытый в патенте RU 2713526 05.02.2020 Бюл. №4. Этот сплав содержит 6,0-6,5% Zn, 1,0-1,5% Ca, 1,5-2,0% Mg, 0,5-0,8% Fe, Техническим результатом является создание нового литейного высокопрочного сплава, не требующего термической обработки. В частных случаях сплав может быть выполнен в виде фасонных отливок, обладающих в состоянии после литья (т.е. без термической обработки) следующими механическими свойствами на растяжение: временное сопротивление (σв) - не менее 330 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 4%.An aluminum-based alloy is known, disclosed in patent RU 2713526 05.02.2020 Bulletin No. 4. This alloy contains 6.0-6.5% Zn, 1.0-1.5% Ca, 1.5-2.0% Mg, 0.5-0.8% Fe. The technical result is the creation of a new high-strength casting alloy that does not require heat treatment. In special cases, the alloy can be made in the form of shaped castings that have the following tensile mechanical properties in the as-cast state (i.e. without heat treatment): tensile strength (σв) - at least 330 MPa, relative elongation (δ) - at least 4%.
Главным недостатком данного сплава является то, что для достижения заданного высокого комплекса механических свойств, в нем отсутствует полный спектр примесей (кремний, медь, марганец), присутствующих в основных видах вторичного сырья. А значит, для его производства ограничено использование вторичного сырья. Кроме того, в сплаве присутствует повышенные концентрации цинка и магния (в сумме более 7,5%), что ухудшает технологичность слитков при деформационной обработке. Поэтому данный сплав не рассматривается для получения деформированных полуфабрикатов.The main disadvantage of this alloy is that in order to achieve the specified high complex of mechanical properties, it lacks the full range of impurities (silicon, copper, manganese) present in the main types of secondary raw materials. This means that the use of secondary raw materials for its production is limited. In addition, the alloy contains increased concentrations of zinc and magnesium (more than 7.5% in total), which worsens the processability of ingots during deformation processing. Therefore, this alloy is not considered for the production of deformed semi-finished products.
Наиболее близким к предложенному является сплав на основе алюминия, раскрытый в патенте, RU 2 790 117, публ. 14.02.2023 Бюл. № 5. Этот сплав на основе алюминия содержит: масс.%: кальций 2,0- 3,0 , марганец 1,2-2,0, железо 0,2-0,4, кремний 0,1-0,3, медь 0,05-0,3, цинк 0,1-1.0, алюминий-остальное, причем суммарное содержание кальция, марганца и железа должно находиться в пределах от 4,6 до 6,0 масс.%. Техническим результатом изобретения является создание нового экономнолегированного коррозионностойкого алюминиевого сплава, выплавляемого на основе вторичного сырья, не требующего термической обработки и предназначенного для получения, как фасонных отливок, так и деформированных полуфабрикатов (в частности, листов и прутков), обладающих стабильными механическими свойствами:The closest to the proposed one is an aluminum-based alloy disclosed in patent RU 2 790 117, published 14.02.2023 Bulletin No. 5. This aluminum-based alloy contains: mass%: calcium 2.0-3.0, manganese 1.2-2.0, iron 0.2-0.4, silicon 0.1-0.3, copper 0.05-0.3, zinc 0.1-1.0, aluminum - the rest, and the total content of calcium, manganese and iron should be in the range from 4.6 to 6.0 mass%. The technical result of the invention is the creation of a new economically alloyed corrosion-resistant aluminum alloy, smelted on the basis of secondary raw materials, which does not require heat treatment and is intended for the production of both shaped castings and deformed semi-finished products (in particular, sheets and rods) with stable mechanical properties:
Листы: временное сопротивление разрыву (σв) - не менее 240 МПа, предел текучести (σ0,2) - не менее 140 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%;Sheets: tensile strength (σ in ) - not less than 240 MPa, yield strength (σ 0.2 ) - not less than 140 MPa, relative elongation (δ) - not less than 5%;
Прутки: временное сопротивление разрыву (σв ) - не менее 260 МПа, предел текучести (σ0,2) - не менее 160 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%.Rods: tensile strength (σ in ) - not less than 260 MPa, yield strength (σ 0.2 ) - not less than 160 MPa, relative elongation (δ) - not less than 5%.
Главным недостатком данного сплава является то, что он обладает недостаточно высокими прочностными свойствами, не превышающими свойства используемых в настоящее время деформируемых сплавов типа АД31.The main disadvantage of this alloy is that it does not have high enough strength properties, not exceeding the properties of currently used deformable alloys such as AD31.
Техническим результатом изобретения является создание деформируемого экономнолегированного алюминиевого сплава, предназначенного для выплавки на основе вторичного сырья и получения различных деформированных полуфабрикатов (в частности листов и прутков) и не требующего операций гомогенизации (для слитков) и закалки (для деформированных полуфабрикатов).The technical result of the invention is the creation of a deformable, economically alloyed aluminum alloy intended for smelting based on secondary raw materials and obtaining various deformed semi-finished products (in particular sheets and rods) and not requiring homogenization operations (for ingots) and hardening (for deformed semi-finished products).
Технический результат достигается за счет того, что сплав на основе алюминия, содержащий цинк, кальций, железо, кремний, медь и марганец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит магний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved due to the fact that the aluminum-based alloy, containing zinc, calcium, iron, silicon, copper and manganese, is characterized in that it additionally contains magnesium, with the following ratio of components, wt.%:
Диапазоны концентраций цинка и магния обосновываются необходимостью обеспечения в условиях литья среднеразмерных слитков (в частности, цилиндрических диаметром 100-200 мм) достаточного содержания этих элементов в алюминиевом твердом растворе (далее (Al)): не менее 3 мас.%Zn и не менее 1 мас.% Mg.The ranges of zinc and magnesium concentrations are justified by the need to ensure, under the conditions of casting medium-sized ingots (in particular, cylindrical ones with a diameter of 100-200 mm), a sufficient content of these elements in the aluminum solid solution (hereinafter (Al)): not less than 3 wt.% Zn and not less than 1 wt.% Mg.
Концентрации цинка в сплаве менее 5 мас. % будет недостаточно для обеспечения высоких механических свойств, концентрация выше 5,8 мас. % приведет к излишне высокому количеству эвтектики [(Al)+(Al,Zn)4Ca], что скажется на формировании иглообразных включений фазы Al3Fe за счет меньшего количества эвтектики [(Al)+(Al,Zn)4Ca+Al10CaFe2], а также на повышении количества фазы Т (Al2Mg3Zn3), что приведет к снижению механических свойств.A zinc concentration in the alloy of less than 5 wt.% will be insufficient to ensure high mechanical properties, a concentration above 5.8 wt.% will lead to an excessively high amount of eutectic [(Al)+(Al,Zn) 4Ca ], which will affect the formation of needle-shaped inclusions of the Al3Fe phase due to a smaller amount of eutectic [(Al)+(Al,Zn) 4Ca + Al10CaFe2 ], as well as an increase in the amount of the T phase ( Al2Mg3Zn3 ), which will lead to a decrease in mechanical properties.
Концентрация магния в сплаве ниже 1,2 мас. % приведет к снижению механических свойств из-за уменьшения его количества в алюминиевом твердом растворе в процессе кристаллизации. Концентрация магния выше 1,6 мас. % скажется на повышении количества эвтектических включений фазы Т (Al2Mg3Zn3), что приведет к снижению пластичности Диапазоны концентраций кальция, железа, кремния, меди и марганца обосновываются необходимостью получения в результате кристаллизации дисперсной кальций-содержащей эвтектики, что позволит повысить технологичность при литье слитков и избежать образования иглообразных включений Fe- и Si- содержащих фаз.Magnesium concentration in the alloy below 1.2 wt. % will result in a decrease in mechanical properties due to a decrease in its amount in the aluminum solid solution during crystallization. Magnesium concentration above 1.6 wt. % will result in an increase in the amount of eutectic inclusions of the T phase (Al 2 Mg 3 Zn 3 ), which will result in a decrease in ductility. The ranges of calcium, iron, silicon, copper and manganese concentrations are justified by the need to obtain a dispersed calcium-containing eutectic as a result of crystallization, which will improve the processability during casting of ingots and avoid the formation of needle-shaped inclusions of Fe- and Si-containing phases.
Концентрация кальция ниже 0,8 мас. % будет недостаточной для полного связывания железа в эвтектические тройные соединения, входящие в дисперсную эвтектику [(Al)+(Al,Zn)4Ca +Al10CaFe2]. Концентрация кальция выше 1,2 мас. % приведет к излишне высокому количеству эвтектики [(Al)+(Al,Zn)4Ca], что может сказаться на уменьшении количества цинка в алюминиевом твердом растворе и снижении деформационной пластичности.A calcium concentration below 0.8 wt. % will be insufficient for complete binding of iron into eutectic ternary compounds included in the dispersed eutectic [(Al)+(Al,Zn) 4Ca + Al10CaFe2 ]. A calcium concentration above 1.2 wt. % will result in an excessively high amount of eutectic [(Al)+(Al,Zn) 4Ca ], which may result in a decrease in the amount of zinc in the aluminum solid solution and a decrease in deformation plasticity.
Концентрации железа, кремния, меди и марганца менее указанных значений приведут к формированию недостаточного количества эвтектики и, как следствие, к снижению технологических свойств при литье слитков. К тому же достижение таких концентраций возможно лишь при использовании дорогостоящего сырья высокой чистоты. Концентрация данных элементов выше указанных значений приведет к огрублению структуры, что отрицательно скажется на механических свойствах и деформационной пластичности при обработке давлением (в частности, при прокатке и прессовании).Concentrations of iron, silicon, copper and manganese below the specified values will result in the formation of an insufficient amount of eutectic and, as a consequence, in a decrease in the technological properties during casting of ingots. In addition, achieving such concentrations is possible only with the use of expensive high-purity raw materials. Concentrations of these elements above the specified values will result in a coarsening of the structure, which will negatively affect the mechanical properties and deformation plasticity during pressure processing (in particular, during rolling and pressing).
Сплав может быть выполнен в виде различных деформированных полуфабрикатов, в частности:The alloy can be produced in the form of various deformed semi-finished products, in particular:
- в виде горячекатаных листов, имеющих в исходном состоянии (то есть без термической обработки) структуру, состоящую из алюминиевого твердого раствора, содержащего вторичные выделения (что можно определить как «алюминиевая матрица»), и равномерно распределенных в нем эвтектических фаз (Al,Zn)4Ca, Al10CaFe2, Al2CaSi2 округлой формы, и обладающих следующими механическими свойствами на растяжение: временное сопротивление (σв) - не менее 370 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 6%;- in the form of hot-rolled sheets, which in the initial state (i.e. without heat treatment) have a structure consisting of an aluminum solid solution containing secondary precipitates (which can be defined as an “aluminum matrix”), and uniformly distributed in it eutectic phases (Al, Zn) 4 Ca, Al 10 CaFe 2 , Al 2 CaSi 2 of a round shape, and possessing the following mechanical tensile properties: tensile strength (σ in ) - not less than 370 MPa, relative elongation (δ) - not less than 6%;
- в виде холоднокатаных листов, имеющих в состоянии после отжига (при 400°С, в течение 1 часа) структуру, состоящую из алюминиевого твердого раствора, содержащего вторичные выделения (т.е. «алюминиевая матрица»), и равномерно распределенных в нем эвтектических фаз (Al,Zn)4Ca, Al10CaFe2, Al2CaSi2 округлой формы, и обладающих следующими механическими свойствами на растяжение: временное сопротивление (σв) - не менее 360 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%.- in the form of cold-rolled sheets which, after annealing (at 400°C for 1 hour), have a structure consisting of an aluminum solid solution containing secondary precipitates (i.e., an “aluminum matrix”) and uniformly distributed eutectic phases (Al, Zn) 4 Ca, Al 10 CaFe 2 , Al 2 CaSi 2 of a rounded shape, and possess the following mechanical tensile properties: tensile strength (σ in ) - not less than 360 MPa, relative elongation (δ) - not less than 5%.
- в виде прутков, имеющих в исходном состоянии (то есть без термической обработки) структуру, состоящую из алюминиевого твердого раствора, содержащего вторичные выделения (т.е. «алюминиевая матрица»), и равномерно распределенных в нем эвтектических фаз (Al,Zn)4Ca, Al10CaFe2, Al2CaSi2 округлой формы, и обладающих следующими механическими свойствами на растяжение: временное сопротивление (σв) - не менее 300 МПа, относительное удлинение (δ) - не менее 5%.- in the form of rods, which in the initial state (i.e. without heat treatment) have a structure consisting of an aluminum solid solution containing secondary precipitates (i.e. "aluminum matrix"), and uniformly distributed in it eutectic phases (Al, Zn) 4 Ca, Al 10 CaFe 2 , Al 2 CaSi 2 of a round shape, and possess the following mechanical tensile properties: tensile strength (σ in ) - not less than 300 MPa, relative elongation (δ) - not less than 5%.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показаны горячекатаные листы заявляемого сплава и его микроструктура, на фиг. 2 - прутки из заявляемого сплава и их микроструктура.The invention is illustrated by a drawing, where Fig. 1 shows hot-rolled sheets of the claimed alloy and its microstructure, and Fig. 2 shows rods of the claimed alloy and their microstructure.
Сущность изобретения состоит в следующем.The essence of the invention is as follows.
Предлагаемый сплав сконструирован таким образом, чтобы получить в литом состоянии структуру, состоящую из первичных кристаллов алюминиевого твердого раствора, в который входит не менее 3 мас.%Zn, не менее 1 мас.% Mg и дисперсной эвтектики, которая содержит интерметаллиды (Al,Zn)4Ca, Al10CaFe2, Al2CaSi2 и Al2Mg3Zn3 размером не более 5 мкм. Следует отметить, что в процессе горячей деформации может происходить не только частичное растворения эвтектических включений фазы Al2Mg3Zn3, но и формирование вторичных выделений этой фазы субмикронного размера. Эти структурные изменения при определенных параметрах деформационной обработки не оказывают существенного влияния на механические свойства полуфабриката.The proposed alloy is designed to obtain a structure in the cast state consisting of primary crystals of an aluminum solid solution containing at least 3 wt.% Zn, at least 1 wt.% Mg, and a dispersed eutectic containing intermetallics (Al,Zn) 4 Ca, Al 10 CaFe 2 , Al 2 CaSi 2 and Al 2 Mg 3 Zn 3 no larger than 5 μm. It should be noted that not only partial dissolution of eutectic inclusions of the Al 2 Mg 3 Zn 3 phase can occur during hot deformation, but also formation of secondary precipitates of this phase of submicron size. These structural changes at certain parameters of deformation treatment do not have a significant effect on the mechanical properties of the semi-finished product.
Наличие легирующих элементов в заявленных пределах позволяет обеспечить высокий уровень деформационной технологичности и механических свойств, не используя при этом операции гомогенизации (для слитков) и закалки (для деформированных полуфабрикатов)The presence of alloying elements within the stated limits allows for a high level of deformation manufacturability and mechanical properties without using homogenization (for ingots) and hardening (for deformed semi-finished products) operations.
ПРИМЕР 1.EXAMPLE 1.
Были приготовлены 6 сплавов в виде плоских слитков размером 140х200х20 мм, полученных литьем в графитовую изложницу. Скорость охлаждения составила 10°С/c, что соответствует скоростям при получении среднеразмерных слитков методом непрерывного литья (в частности, цилиндрических диаметром 100-200 мм). Составы сплавов указаны в табл. 1. Сплавы готовили в электрической печи сопротивления в графитошамотных тиглях на основе лома и отходов алюминиевых сплавов (их доля была не менее 90%), с последующей дошихтовкой металлическим кальцием.Six alloys were prepared in the form of flat ingots measuring 140x200x20 mm, obtained by casting in a graphite mold. The cooling rate was 10°C/s, which corresponds to the rates for obtaining medium-sized ingots by continuous casting (in particular, cylindrical ingots with a diameter of 100-200 mm). The alloy compositions are given in Table 1. The alloys were prepared in an electric resistance furnace in graphite-chamotte crucibles based on scrap and waste aluminum alloys (their share was not less than 90%), with subsequent additional charging with metallic calcium.
Слитки без предварительной гомогенизации были подвергнуты горячей прокатке при 450°С до толщины 1 мм (фиг. 1). Cплавы 1-4 и 6 проявили хорошую деформационную технологичность, отсутствовали видимые и микроструктурные дефекты. Сплав 5 был разрушен в процессе прокатки.The ingots were hot rolled at 450°C to a thickness of 1 mm without preliminary homogenization (Fig. 1). Alloys 1-4 and 6 demonstrated good deformation processability, and there were no visible or microstructural defects. Alloy 5 was destroyed during rolling.
Из табл. 2 видно, что только заявляемый сплав (составы 2-4) обеспечивает требуемые значения механических свойств (σв, и δ), что обусловлено реализацией требуемых структурных параметров. В качестве примера на фиг.1б и 2б приведена структура сплава 3. В сплаве 1 и прототипе (сплав 6) прочность намного ниже требуемого уровня, что обусловлено низкими концентрациями цинка и магния в алюминиевом твердом растворе.It is evident from Table 2 that only the claimed alloy (compositions 2-4) provides the required values of mechanical properties (σ in , and δ), which is due to the implementation of the required structural parameters. As an example, Fig. 1b and 2b show the structure of alloy 3. In alloy 1 and the prototype (alloy 6), the strength is much lower than the required level, which is due to the low concentrations of zinc and magnesium in the aluminum solid solution.
Таблица 1Table 1
Составы экспериментальных сплавов Compositions of experimental alloys
1 прототип 1 prototype
Таблица 2Table 2
Характеристики экспериментальных сплавов в горячекатаных листахCharacteristics of experimental alloys in hot rolled sheets
1 см. табл.1, 2 включая вторичные выделения 3 средний размер частиц 1 see table 1, 2 including secondary emissions 3 average particle size
Из всех сплавов полностью удовлетворяют заявленным требованиям сплавы 2-4.Of all the alloys, alloys 2-4 fully satisfy the stated requirements.
ПРИМЕР 2.EXAMPLE 2.
Листы из сплавов 2-4 были прокатаны вхолодную с толщины 1 мм до 0, 5 мм. Холоднокатаные листы отжигали при температуре 400°С в течение одного часа. В таблице 3 приведены их свойства, которые соответствуют заявленному уровню.Sheets of alloys 2-4 were cold rolled from 1 mm to 0.5 mm. Cold rolled sheets were annealed at 400°C for one hour. Table 3 shows their properties, which correspond to the declared level.
Таблица 3Table 3
Характеристики экспериментальных сплавов в виде холоднокатаных листов толщиной 0,5 мм.Characteristics of experimental alloys in the form of cold-rolled sheets with a thickness of 0.5 mm.
ПРИМЕР 3.EXAMPLE 3.
Сплав 3 был получен в виде цилиндрического слитка диаметром 40 мм и длиной 200 мм, из которого методом РСП (радиально-сдвиговой прокатки) были получены прутки диаметром 14 мм (фиг. 2). Cплав 3 проявил хорошую деформационную технологичность, отсутствовали видимые и микроструктурные дефекты. Микроструктура дисперсная, частицы интерметаллидов мелкие, округлые, равномерно распределенные в алюминиевом твердом растворе. Как видно из таблицы 4, пруток из сплава 3 обладает требуемым комплексом прочности и пластичности.Alloy 3 was obtained as a cylindrical ingot with a diameter of 40 mm and a length of 200 mm, from which rods with a diameter of 14 mm were obtained by the RSR (radial shear rolling) method (Fig. 2). Alloy 3 demonstrated good deformation processability, there were no visible and microstructural defects. The microstructure is dispersed, the particles of intermetallic compounds are small, rounded, uniformly distributed in the aluminum solid solution. As can be seen from Table 4, the rod made of alloy 3 has the required combination of strength and ductility.
Таблица 4Table 4
Характеристики экспериментального сплава 3 в виде деформированных полуфабрикатовCharacteristics of experimental alloy 3 in the form of deformed semi-finished products
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2829404C1 true RU2829404C1 (en) | 2024-10-30 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008106341A (en) * | 2006-10-27 | 2008-05-08 | Kobe Steel Ltd | Aluminum alloy foam for energy absorbing members |
| RU2673593C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | High-strength aluminium-based alloy |
| RU2691476C1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-06-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | High-strength foundry aluminum alloy with calcium additive |
| RU2790117C1 (en) * | 2022-05-04 | 2023-02-14 | Акционерное общество "Завод алюминиевых сплавов" | Aluminum-calcium alloy |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008106341A (en) * | 2006-10-27 | 2008-05-08 | Kobe Steel Ltd | Aluminum alloy foam for energy absorbing members |
| RU2673593C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | High-strength aluminium-based alloy |
| US20200087756A1 (en) * | 2017-05-30 | 2020-03-19 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'yu "Obedinennaya Kompaniya "Inzhenernotekhnologicheskiy T | High-strength aluminium-based alloy |
| RU2691476C1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-06-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | High-strength foundry aluminum alloy with calcium additive |
| RU2790117C1 (en) * | 2022-05-04 | 2023-02-14 | Акционерное общество "Завод алюминиевых сплавов" | Aluminum-calcium alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3194742B2 (en) | Improved lithium aluminum alloy system | |
| CN102732763B (en) | High-strength Mg-Gd-Y-Zn-Mn alloy | |
| US20040191111A1 (en) | Er strengthening aluminum alloy | |
| CN109881062B (en) | High-strength, high-toughness and high-modulus extrusion casting magnesium alloy and preparation method thereof | |
| WO2018132134A1 (en) | Calcium-bearing magnesium and rare earth element alloy and method for manufacturing the same | |
| CN110592444B (en) | A kind of 700-720MPa strength, heat-resistant, high-intergranular corrosion-resistant aluminum alloy and preparation method thereof | |
| EP1339888B1 (en) | High strength magnesium alloy | |
| RU2165995C1 (en) | Highly string aluminium-based alloy and product made of said alloy | |
| CN107532249A (en) | Formable magnesium-based wrought alloy | |
| US20240263279A1 (en) | High strength microalloyed magnesium alloy | |
| JPH0372147B2 (en) | ||
| EP0480402B1 (en) | Process for manufacturing aluminium alloy material with excellent formability, shape fixability and bake hardenability | |
| RU2406773C2 (en) | Deformed aluminium alloy of aluminium-zinc-magnesium-scandium system and procedure for its production | |
| CN118028665B (en) | High-strength aluminum alloy section bar for solar photovoltaic frame and preparation method thereof | |
| JPH01252747A (en) | High strength titanium material with excellent ductility and its manufacturing method | |
| CN111020321B (en) | Al-Cu series casting alloy suitable for forging processing and preparation method thereof | |
| CN106148785A (en) | A kind of room temperature high ductibility wrought magnesium alloy and preparation method thereof | |
| JP7318274B2 (en) | Al-Mg-Si-based aluminum alloy cold-rolled sheet and its manufacturing method, and Al-Mg-Si-based aluminum alloy cold-rolled sheet for forming and its manufacturing method | |
| CN113481416A (en) | High-performance Al-Zn-Mg-Cu alloy | |
| RU2165996C1 (en) | Highly strong aluminium-based alloy and product thereof | |
| KR101499096B1 (en) | Aluminum alloy and manufacturing method thereof | |
| US3734785A (en) | Zinc forging alloy | |
| CN106676355B (en) | High-plastic heat-resisting AZ systems magnesium alloy extrusion of one kind and preparation method thereof | |
| RU2829404C1 (en) | Secondary wrought aluminium alloy with calcium addition | |
| CN108193101A (en) | Er, Zr, Si microalloying Al-Mg-Cu alloys and its thermomechanical treatment process |