×
10.08.2015
216.013.6a76

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ АЛЮМИНИЕВЫЙ ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к производству фасонных отливок из сплава на основе алюминия, применяемых в качестве нагруженных деталей, длительно работающих при температурах до 300°C в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Сплав содержит, мас. %: Cu 2,0-5,5, Mn 0,1-2,5, Cd 0,01-1,5, Si 0,01-1,0, Mg 0,01-0,9, Fe 0,01-1,0, по меньшей мере один элемент из группы: Ti 0,01-0,5, Zr 0,01-0,5, Y 0,001-0,5, In 0,001-0,5, Al - остальное. Техническим результатом изобретения является получение для сплавов данного типа высоких прочностных характеристик при комнатной и повышенной температурах, низкой горячеломкости, удовлетворительной жидкотекучести и линейной усадки. 2 пр., 2 табл.
Основные результаты: Высокопрочный алюминиевый литейный сплав, содержащий медь, марганец, кремний, магний, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кадмий и по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из титана, циркония, иттрия, индия, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к производству фасонных отливок из сплава на основе алюминия, применяемых в качестве нагруженных деталей, длительно работающих при температурах до 300°C в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Известен литейный сплав на основе алюминия, содержащий, масс. %:

Cu 4,5-5,3;

Mn 0,6-1,0;

Ti 0,25-0,45;

Fe, Si, Mg, Zr, Zn, Ni - примеси с общим содержанием до 0,9;

Al - остальное.

(А.с. СССР №114063, опубл. 06.04.1957.)

Недостатками сплава являются невысокие механические свойства (предел прочности до 350 МПа) и низкие технологические свойства относительно настоящего изобретения.

Известен также сплав на основе алюминия, содержащий, масс. %:

Cu 4,7-9,0;

Mn 0,01-1,0;

Ti 0,1-0,5;

Si <1,0;

Fe <0,6;

Sb, Be, Bi, В, Cd, Ca, Ce, Cr, Co, Pb, Li, Mo, Nb, Ni, Ag, Та, Те, Tl, Th, W, V, Zn, Zr, Y - примеси с общим содержанием до 1,5;

Al - остальное.

(Патент Великобритании GB 578222, дата публикации 20.06.1946.)

Недостатками сплава являются невысокие механические свойства (предел прочности до 430 МПа) и большой процент общего содержания примесей, который ведет к нестабильности свойств.

В настоящее время предъявляются повышенные требования к сплавам по механическим свойствам, таким образом, существующие сплавы уже не могут полностью удовлетворять конструкторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сплав на основе алюминия, содержащий медь, марганец, магний, титан, серебро, цирконий и, опционно, ванадий при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Si 0,1-1,0;

Cu 3,0-7,0;

Mn 0,05-1,5;

Mg 0,01-2,0;

Ti 0,01-0,10;

Ag 0,05-1,0;

Zr до 0,1;

V до 0,15;

Fe до 0,15;

Al - остальное.

(Европейский патент ЕР 2719784, публикация от 16.04.2014 г.)

Недостатком сплава-прототипа являются сложность последующей обработки, низкие литейные свойства, дороговизна некоторых добавок. Так, обработка сплава-прототипа включает в себя гомогенизацию, горячую ковку, закалку, холодное прессование, полное искусственное старение. Такой сплав нельзя применять для производства фасонных отливок.

Задачей предлагаемого изобретения является создание высокопрочного литейного сплава на основе алюминия с высокими механическими свойствами при комнатной и повышенной (до 300°C) температурах.

Технический результат: получение высоких прочностных характеристик при комнатной и повышенной температурах, при сохранении низкой горячеломкости, удовлетворительной жидкотекучести и линейной усадки, характерных для сплавов данного типа.

Технический результат достигается тем, что предложен литейный сплав на основе алюминия, содержащий медь, марганец, магний, железо, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кадмий и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из титана, циркония, иттрия, индия, что упомянутые элементы содержатся при следующем соотношении, масс. %:

Cu 2,0-5,5;

Mn 0,1-2,5;

Cd 0,01-1,5;

Si 0,01-1,0;

Mg 0,01-0,9;

Fe 0,01-1,0;

по меньшей мере один элемент из группы:

Ti 0,01-0,5;

Zr 0,01-0,5;

Y 0,001-0,5;

In 0,001-0,5;

Al - остальное.

Ниже приводятся данные по влиянию химических элементов на характеристики сплава при заявленных соотношениях компонентов.

Медь образует с алюминием фазу CuAl2, которая растворяется в твердом растворе после закалки и старения и обеспечивает упрочнение сплава. При введении марганца образуется фаза Т (Al12Mn2Cu), которая имеет повышенную твердость и пониженную склонность к коагуляции при длительном воздействии температуры. Мельчайшие частицы этой фазы образуются в процессе распада α-твердого раствора как при охлаждении в процессе кристаллизации, так и при нагреве под закалку и располагается достаточно равномерно внутри зерен α-твердого раствора, способствуя повышению прочности при комнатной и повышенных температурах. Кадмий, атомный радиус которого больше, чем у алюминия (rCd=1.49 Å, rA1=1.43 Å), захватывает избыточные вакансии. Такие группы, тормозя передвижение атомов меди при старении, создают предпосылки для ограничения роста размеров зон Гинье-Престона (ЗГП), увеличивают их общее объемное содержание. Происходящее при этом значительное искажение кристаллической решетки обеспечивает упрочнение сплава.

Комплексное модифицирование титаном, цирконием, иттрием и индием способствует более эффективному измельчению зерна и значительному повышению прочности и пластичности сплава. Введение иттрия способствует повышению технологических свойств - снижается горячеломкость и повышается жидкотекучесть.

Установлено, что при данном соотношении и содержании введенных компонентов сплав имеет высокие механические и технологические показатели, позволяющие получать фасонные отливки, длительно работающие при температурах до 300°C.

При этом литейные свойства сплава следующие:

- горячеломкость (ширина кольца) 25 мм;

- жидкотекучесть 250 мм;

- линейная усадка 1,25%.

Механические свойства при 20°C, режим термообработки Т5:

σв=430-480 МПа, σ0,2=290-320 МПа, δ=10-14%.

Примеры осуществления

Пример 1

Сплав разного состава (см. Таблицу 1) готовили в электрических печах сопротивления в графитово-шамотных тиглях. Литьем в металлические формы отливали стандартные образцы ⌀12 мм для определения механических свойств при комнатной температуре. Образцы испытывали после закалки и искусственного старения.

Отливали в песчаные формы прутковую пробу на жидкотекучесть (диаметр прутков 5 мм). Средняя длина прутков получилась равной 250 мм при максимально возможной длине 600 мм.

Отливали в песчаные формы кольца для определения горячеломкости (СМИ 222-55). Толщина кольца - 5 мм, наружный диаметр - 107 мм. Кольцо шириной 25 мм имело трещины, кольца шириной от 27,5 мм трещин не имели.

Пример 2.

Изделие (фасонная отливка), выполненное из предлагаемого сплава. Фасонные отливки, изготовленные из сплава по настоящему изобретению, прошли контроль качества. Брака по литью не обнаружено.

В Таблице 1 приведен химический состав предлагаемого сплава и сплава-прототипа.

В Таблице 2 приведены механические и технологические (литейные) свойства. Из Таблицы 2 следует, что по сравнению со сплавом-прототипом, предлагаемый сплав имеет лучшие механические свойства при комнатной температуре и лучшие механические свойства при повышенных температурах.

Таким образом, предлагаемый сплав на основе алюминия рекомендуется применять в изделиях самолетостроения и автомобилестроения в качестве нагруженных деталей при комнатной и повышенной температурах.

Высокопрочный алюминиевый литейный сплав, содержащий медь, марганец, кремний, магний, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кадмий и по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из титана, циркония, иттрия, индия, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 371 items.
10.01.2013
№216.012.18ce

Клеевая композиция

Изобретение относится к клеевой композиции для крепления резин на основе полярных и неполярных каучуков между собой и к металлам в изделиях авиационной, автомобильной промышленности и судостроения. Клеевая композиция включает бутадиеннитрильный каучук, фенолоформальдегидный олигомер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471842
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18fb

Способ нанесения покрытия для защиты от высокотемпературного окисления поверхности внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения жаростойких хромоалюминидных покрытий, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении. Проводят насыщение поверхности внутренней полости лопатки углеродом путем заполнения внутренней полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471887
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7d

Состав для получения защитного покрытия на стальных деталях

Изобретение относится к химической поверхностной обработке стальных деталей и может быть использовано при изготовлении валов газотурбинных двигателей, шасси вертолетов и других деталей для защиты от коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, в том числе при повышенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480534
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.06.2013
№216.012.50c9

Способ изготовления листов из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности сплавов систем Al-Mg-Si и Al-Zn-Mg, используемых в качестве конструкционных и обшивочных листов в авиакосмической технике, судостроении и транспортном машиностроении, в том числе и в сварных конструкциях. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486274
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.5951

Способ изготовления полых изделий из композиционных материалов

Изобретение относится к области технологии формования конструкций из полимерных композиционных материалов, предназначенных для изготовления быстровозводимых арочных мостов, при сооружении тоннелей, ангаров и других строительных конструкций. Согласно способу заполняют газом надувную внутреннюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488486
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6531

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции

Использование: для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции. Сущность: заключается в том, что устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции включает приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491542
Дата охранного документа: 27.08.2013
Showing 1-10 of 341 items.
10.01.2013
№216.012.18ce

Клеевая композиция

Изобретение относится к клеевой композиции для крепления резин на основе полярных и неполярных каучуков между собой и к металлам в изделиях авиационной, автомобильной промышленности и судостроения. Клеевая композиция включает бутадиеннитрильный каучук, фенолоформальдегидный олигомер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471842
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18fb

Способ нанесения покрытия для защиты от высокотемпературного окисления поверхности внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения жаростойких хромоалюминидных покрытий, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении. Проводят насыщение поверхности внутренней полости лопатки углеродом путем заполнения внутренней полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471887
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7d

Состав для получения защитного покрытия на стальных деталях

Изобретение относится к химической поверхностной обработке стальных деталей и может быть использовано при изготовлении валов газотурбинных двигателей, шасси вертолетов и других деталей для защиты от коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, в том числе при повышенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480534
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.06.2013
№216.012.50c9

Способ изготовления листов из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности сплавов систем Al-Mg-Si и Al-Zn-Mg, используемых в качестве конструкционных и обшивочных листов в авиакосмической технике, судостроении и транспортном машиностроении, в том числе и в сварных конструкциях. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486274
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.5951

Способ изготовления полых изделий из композиционных материалов

Изобретение относится к области технологии формования конструкций из полимерных композиционных материалов, предназначенных для изготовления быстровозводимых арочных мостов, при сооружении тоннелей, ангаров и других строительных конструкций. Согласно способу заполняют газом надувную внутреннюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488486
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6531

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции

Использование: для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции. Сущность: заключается в том, что устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции включает приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491542
Дата охранного документа: 27.08.2013
+ добавить свой РИД