×
11.06.2018
218.016.6160

ЛИГАТУРА ДЛЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002657271
Дата охранного документа
09.06.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении лигатур для легирования и модифицирования алюминиевых сплавов, содержащих цирконий и титан. Лигатура для алюминиевых сплавов систем Al-Zn-Mg-Cu и Al-Cu-Mg содержит, мас.%: медь 27-33, цирконий 3,5-4,5, титан 0,5-2,0, алюминий и неизбежные примеси остальное. Изобретение позволяет улучшить структуру слитков, снизить склонность к горячеломкости за счет уменьшенного содержания кремния, уменьшить объем шихтовых материалов и время их приготовления. 4 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении лигатур для легирования и модифицирования алюминиевых сплавов, содержащих цирконий и титан.

Полуфабрикаты из алюминиевых сплавов нашли применение в современном авиастроении и аэрокосмической технике благодаря хорошему сочетанию механических, коррозионных и конструкционных свойств. В настоящее время для строительства летательных аппаратов широко используются деформируемые высокопрочные сплавы систем Al-Zn-Mg-Cu и Al-Cu-Mg, таких марок как 1933, 1973, В96Ц3пч, 1161. Эти сплавы обладают рядом преимуществ по конструкционным и эксплуатационным характеристикам в сравнении с традиционными сплавами, например В95пч и Д16ч. В химическом составе сплавов с повышенными характеристиками в качестве легирующих элементов совместно присутствуют переходные металлы: цирконий и титан, обладающие выраженным модифицирующим действием. При комплексном легировании алюминиевых сплавов цирконием и титаном, как правило, повышается температура рекристаллизации сплавов, увеличивается термическая стабильность полуфабрикатов с нерекристаллизованной структурой, уменьшается вероятность крупнозернистых структур. При литье алюминиевых сплавов цирконий и титан традиционно вводятся в расплав с помощью лигатур систем Al-Zr и Al-Ti (Al-Ti-B). Однако, как показывает производственный опыт, их использование связано с определенными проблемами в части получения мелкозернистой и однородной структуры по всему объему слитка. Причины кроются как в качестве самих лигатур, так и в технологии введения их в расплав. В процессе литья слитков из алюминиевых сплавов часть наследуемых от лигатуры интерметаллидов неполностью растворяется, что увеличивает вероятность образования крупных интерметаллидов в слитке и приводит к значительному ухудшению качества слитков и изготовленных из них полуфабрикатов в части появления объемных внутренних дефектов при последующей деформации. Кроме того, легирование цирконием и титаном посредством двух типов лигатур, используемых в качестве шихтовых материалов, требует значительных объемов их производства, что существенно увеличивает затраты на получение лигатур и, соответственно, слитков.

Известна лигатура на основе алюминия, содержащая (масс. %):

Медь 33-36
Марганец 1,5-2,5
Титан 0,7-1,7
Хром 0,7-1,3
Цирконий 0,3-0,6
Алюминий остальное

(а.с. СССР №1138434, публ. 07.02.1985).

Недостатком известной лигатуры является наличие марганца и хрома, а также низкое соотношение циркония к титану, что значительно ограничивает область ее применения. Кроме того, лигатура имеет низкое содержание циркония и титана, что приводит к увеличению объемов ее потребления.

Известна лигатура для легирования и модифицирования алюминиевых сплавов с цирконием, содержащая (масс. %):

Цирконий 9-12
Алюминий 9-11
Медь остальное

(Патент РФ №2026395, публ. 09.01.1995) - прототип.

Недостатком прототипа является высокое содержание меди, что требует наличия специализированного плавильного оборудования для получения сплава на медной основе. Кроме того, в составе прототипа отсутствует титан, что приводит к необходимости дополнительного его введения в расплав виде лигатуры Al-Ti. При этом легирование высокопрочных сплавов несколькими лигатурами приводит к повышенному содержанию кремния, тем самым изменяя регламентированное соотношение железа к кремнию, которое задано для повышения литейных свойств и возможности отливки крупногабаритных слитков в результате уменьшения их склонности к горячеломкости.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка состава лигатуры, позволяющей повысить качество слитков из алюминиевых сплавов систем Al-Zn-Mg-Cu и Al-Cu-Mg с цирконием и титаном, а также уменьшить затраты на изготовление слитков.

Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении изобретения, являются улучшение структуры слитков, снижение склонности к горячеломкости за счет уменьшенного содержания кремния, уменьшение объема шихтовых материалов и времени их приготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что лигатура для алюминиевых сплавов систем Al-Zn-Mg-Cu и Al-Cu-Mg, легированных цирконием и титаном, содержащая медь, цирконий, алюминий и неизбежные примеси, согласно изобретению лигатура дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Медь 27-33
Цирконий 3,5-4,5
Титан 0,5-2,0
Алюминий и неизбежные примеси остальное.

В составе заявленной лигатуры содержатся цирконий и титан, являющиеся общими элементами для ряда сплавов систем Al-Zn-Mg-Cu и Al-Cu-Mg. Соотношение циркония и титана определено исходя из требований химического состава алюминиевых сплавов. Увеличение содержания циркония и титана в лигатуре сверх максимальных пределов значительно повышает температуру плавления лигатуры, что негативно отражается на качестве слитков в части количества и размеров интерметаллидов циркония и титана. Содержание циркония и титана ниже указанных минимальных значений приводит к увеличению расхода лигатуры. Для снижения температуры плавления лигатуры и улучшения растворимости элементов в алюминиевой матрице в состав лигатуры введена медь. Кроме того, содержание меди в указанном диапазоне минимизирует пористость и значительно увеличивает жидкотекучесть лигатуры за счет образования химического соединения алюминия и меди (CuAl2). За счет высокой теплоемкости меди существенно уменьшается время приготовления лигатуры, по сравнению с известной, до 2 раз.

Промышленную применимость предлагаемого изобретения подтверждает следующий пример конкретного выполнения.

Для приготовления лигатуры с целевым составом Al-30Cu-4Zr-1Ti использовали следующие шихтовые материалы: первичный алюминий 3N8, медь катодную М00к, отходы титанового сплава Вт1-0, цирконий йодидный. Шихту загружали в индукционную плавильную печь типа «АЯКС» и доводили расплав до температуры 1150°С. После чего осуществляли рафинирование расплава путем перемешивания и введения флюса, состоящего из криолита, хлорида натрия, хлорида калия. Далее производили снятие шлака и разливали в чушки массой 6 кг. Продолжительность плавки составила 40 минут.

Результаты определения химического состава полученной лигатуры приведены в табл.1.

Исследование лигатуры осуществляли металлографическим способом. Результаты анализа микроструктуры приведены в табл. 2.

Затем полученную лигатуру использовали при отливке плоских слитков из сплава 1973, предназначенных для изготовления прессованных профилей. Сплав приготавливали в электрической печи сопротивления. Для приготовления сплава потребовалось 1,4% полученной лигатуры от массы шихтовых материалов, в то время как по известной технологии требовалось 3,1-3,4% двойных лигатур Al-Ti и Al-Zr. Приготовленный сплав рафинировали в ковше плавленым криолитсодержащим флюсом. После рафинирования расплав переливали в миксер и вакуумировали в течение 45 минут. Из полученного сплава отливали плоские слитки с поперечным сечением 510×1200 мм. Отливку слитка производили на литейной машине с тросовым приводом. После отливки осуществляли гомогенизацию слитков по известным режимам. Химический состав сплава указан в табл. 3. Результаты исследования слитков приведены в табл. 4.

Из отлитых и фрезерованных слитков изготовлены крупногабаритные прессованные профили с площадью поперечного сечения 670 см. После прессования профили подвергались закалке, правке и искусственному старению. Качество профилей после ультразвукового контроля, испытаний механических свойств и металлографического анализа в полной мере соответствует нормативно-технической документации.

Полученные результаты исследования лигатуры, слитков и прессованных профилей показали, что использование предлагаемого изобретения позволяет улучшить качество слитков в части ограничения размера интерметаллидов, снизить склонность к горячеломкости, а также дает возможность уменьшить объем шихтовых материалов и сократить время их приготовления.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 37 items.
27.11.2015
№216.013.9468

Способ изготовления плит из высоколегированного титанового сплава

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению плоского проката из высоколегированного титанового сплава. Способ изготовления плит из высоколегированного титанового сплава Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr включает деформацию слитка в сляб путем ковки при температурах в β- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569611
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.05.2016
№216.015.3dea

Экономнолегированный титановый сплав

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к титановым сплавам, полученным из вторичного сырья и обладающим заданными характеристиками прочности и пластичности. Сплав содержит Al 0,1-3,0, Fe 0,3-3,0, Cr 0,1-1,0, Ni 0,05-1,0, Si 0,02-0,3, N 0,02-0,2, O 0,05-0,5, C 0,02-0,1, Ti...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583556
Дата охранного документа: 10.05.2016
20.08.2016
№216.015.4e89

Способ получения листов из псевдо-альфа титановых сплавов

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления листов методом холодной прокатки из псевдо-альфа титановых сплавов. Способ получения листов из псевдо-альфа титановых сплавов включает деформацию слитка в сляб, механическую обработку сляба,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595196
Дата охранного документа: 20.08.2016
12.01.2017
№217.015.5e0b

Способ изготовления флюса

Изобретение может быть использовано при сварке плавящимся электродом плит толщиной до 60 мм и более из медных сплавов, в частности из хромистой бронзы с использованием стекловидных кислых флюсов. При подготовке шихтовых материалов в процессе изготовления флюса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590462
Дата охранного документа: 10.07.2016
25.08.2017
№217.015.bb6b

Способ изготовления тонколистового проката из сплава ti - 10, 0-15, 0 al - 17, 0-25, 0 nb - 2, 0-4, 0 v - 1, 0-3, 0 mo - 0, 1-1, 0 fe - 1, 0-2, 0 zr - 0,3-0,6 si

Изобретение относится к обработке металлов и сплавов давлением, а именно к способам изготовления тонколистового проката на основе алюминидов титана. Способ изготовления тонколистового проката из сплава Ti - 10,0-15,0 Al - 17,0-25,0 Nb - 2,0-4,0 V - 1,0-3,0 Mo - 0,1-1,0 Fe – 1,0-2,0 Zr – 0,3-0,6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615761
Дата охранного документа: 11.04.2017
26.08.2017
№217.015.de8b

Способ изготовления листов из сплава ti - 6al - 2sn - 4zr - 2mo с регламентированной текстурой

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам создания текстуры в тонких листах из титанового сплава Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo методом горячей прокатки. Способ получения листов из жаропрочного сплава Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Мо включает предварительную обработку слитка ковкой или штамповкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624748
Дата охранного документа: 06.07.2017
26.08.2017
№217.015.edac

Способ диагностики структуры тонкостенных труб из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к исследованию свойств материалов с помощью электрических измерений и может быть использовано для неразрушающего контроля структуры изделий из алюминиевых сплавов. Сущность: способ включает определение удельной электропроводимости материала и анализ полученных значений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628870
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.fd6f

Способ изготовления сварных прямошовных труб из титановых сплавов

Изобретение относится к производству электросварных прямошовных труб из титановых сплавов. Способ включает формовку штрипса в трубную заготовку в виде овального цилиндра, сварку и калибровку. Повышение точности геометрических размеров труб обеспечивается за счет того, что формовку выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638476
Дата охранного документа: 13.12.2017
19.01.2018
№218.016.07d5

Способ изготовления стандартных образцов лигатур на основе алюминия

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам изготовления стандартных образцов состава лигатур на основе алюминия с аттестованным содержанием одного или нескольких легирующих химических элементов. Способ включает приготовление шихты, получение расплава, изготовление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631544
Дата охранного документа: 25.09.2017
20.01.2018
№218.016.1910

Способ обезвреживания пульпы гипохлорита кальция

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при обезвреживании гипохлоритных пульп, образующихся в процессе очистки отходящих хлорсодержащих газов от хлора известковым молоком. Способ обезвреживания пульпы гипохлорита кальция включает термическое разложение гипохлорита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636082
Дата охранного документа: 20.11.2017
Showing 1-5 of 5 items.
27.08.2015
№216.013.7536

Способ изготовления крупногабаритных слитков прямоугольного сечения из высокопрочных алюминиевых сплавов системы al-zn-mg-cu-zr

Изобретение относится к металлургии. Лигатуру алюминий-цирконий, технический алюминий и отходы загружают в центральную часть печного пространства с температурой 740-750°C. В расплав вводят лигатуру алюминий-бериллий при температуре 730-740°C, магний и цинк с температурой 710-730°C и после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561581
Дата охранного документа: 27.08.2015
25.08.2017
№217.015.c5e1

Способ переработки комплексного ванадий-, магний-, марганецсодержащего сырья

Изобретение относится к способу переработки марганецсодержащего сырья. В качестве исходного сырья используют ванадий-, магний-, марганецсодержащие кеки содового выщелачивания металлургических шлаков или марганцевых карбонатных руд. Выщелачивание осуществляют раствором серной кислоты по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618591
Дата охранного документа: 04.05.2017
26.08.2017
№217.015.edac

Способ диагностики структуры тонкостенных труб из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к исследованию свойств материалов с помощью электрических измерений и может быть использовано для неразрушающего контроля структуры изделий из алюминиевых сплавов. Сущность: способ включает определение удельной электропроводимости материала и анализ полученных значений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628870
Дата охранного документа: 22.08.2017
19.01.2018
№218.016.07d5

Способ изготовления стандартных образцов лигатур на основе алюминия

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам изготовления стандартных образцов состава лигатур на основе алюминия с аттестованным содержанием одного или нескольких легирующих химических элементов. Способ включает приготовление шихты, получение расплава, изготовление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631544
Дата охранного документа: 25.09.2017
04.04.2019
№219.016.fc53

Способ изготовления образцов

Изобретение относится к литейному производству. Разливку ведут в изложницу, содержащую полость для формирования слитка и полость для формирования образца, сообщающиеся между собой. Перед началом разливки в стандартную изложницу устанавливают разъемную вставку, высота которой составляет 0,3-0,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002355506
Дата охранного документа: 20.05.2009
+ добавить свой РИД