Результат интеллектуальной деятельности: СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия системы алюминий-магний-кремний, применяемых для изготовления изделий на линиях скоростного резания, изделий, предназначенных для последующей механической обработки.

Известен сплав на основе алюминия, следующего состава, мас.%:

(патент №2126848 RU, C22C 21/00, C22F 1/04, 1999).

Недостатками указанного сплава являются недостаточная прочность на разрыв, недостаточная обрабатываемость резанием и качество поверхности после обработки по сравнению со сплавами, легированными свинцом.

Эти недостатки обуславливаются низким содержанием марганца, отсутствием в сплаве модифицирующих элементов, что приводит к укрупнению зерна на стадии литья и последующей обработке давлением.

Наиболее близким по химическому составу и назначению к заявляемому сплаву на основе алюминия является легкообрабатываемый алюминиевый сплав серии АА6000, в частности АА6061, АА6070, АА6082, включающий один висмут или висмут и олово вместе, где висмут используется в пределах 0,1-3,0 вес.% и олово в пределах 0,1-1,5 вес.% (патент ЕР 1214456, С22С 21/00, 21/04, 21/08, 21/12, 28.12.2005).

Недостатками указанного сплава, принятого за прототип, является недостаточная обрабатываемость резанием и невысокое качество поверхности после обработки по сравнению со сплавами, легированными свинцом.

К причинам, обуславливающим возникновение указанных недостатков, относится отсутствие в сплавах серии АА6000 модифицирующих элементов, что приводит к росту зерна на стадиях литья и последующей обработки давлением, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на обрабатываемости сплава резанием.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение сплава на основе алюминия, не содержащего в своем составе свинец, с превосходной способностью к механической обработке, высокой стойкостью к коррозии и повышенной прочностью.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения:

- повышение характеристик сплава при обработке резанием;

- снижение производственных затрат за счет ускорения резанием;

- снижение загрязнения окружающей среды.

Все вышеперечисленное позволит использовать предлагаемый сплав для изготовления полуфабрикатов и изделий из них, применяемых в машиностроении, автомобилестроении, при изготовлении различных сборных систем, пресс-форм и т.п.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагается сплав на основе алюминия, содержащий магний, кремний, марганец, железо, медь, титан и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей олово и висмут, который дополнительно содержит, по крайней мере, один элемент из группы галлий и кальций и по крайней мере один элемент из группы бор и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

по крайней мере, один элемент из группы:

по крайней мере, один элемент из группы:

по крайней мере, один элемент из группы:

Сплав на основе алюминия, используемый для изготовления полуфабрикатов и изделий, отличается от известного сплава, принятого за прототип, тем, что он не содержит хром, дополнительно содержит, по крайней мере, один элемент из группы галлий и кальций и, по крайней мере, один элемент из группы бор и углерод.

Более высокое содержание марганца в предлагаемом сплаве позволяет повысить прочностные свойства изделий из указанного сплава.

Введение в сплав галлия и/или кальция, являющихся модификаторами зерна I рода, и бора и/или углерода, которые в сочетании с титаном являются модификаторами зерна II рода, позволяет уменьшить размер зерна, что ведет к повышению качества обрабатываемой поверхности, повышению скоростей резания без ухудшения качества поверхности.

Так как сплав не содержит в своем составе хром и свинец, это позволяет уменьшить вредное воздействие на промышленный персонал во время изготовления изделий и значительно снизить вредное влияние сплава на окружающую среду в процессе утилизации изделий из данного сплава.

Из предлагаемого сплава на основе алюминия могут быть получены прессованные изделия, такие как прутки, профили, трубы.

В предлагаемом изделии, выполненном из сплава на основе алюминия, используемого для изготовления полуфабрикатов, технический результат достигается тем, что в качестве материала заготовки используется сплав при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 0,6-1,2; кремний 0,6-1,2; марганец 0,3-1,0; железо 0,1-0,5; медь 0,05-1,0; титан 0,005-0,05; по крайней мере, один элемент из группы: олово 0,6-1,0, висмут 0,2-0,8; по крайней мере, один элемент из группы: галлий 0,001-0,05, кальций 0,001-0,05; по крайней мере, один элемент из группы: бор 0,0005-0,005, углерод 0,0001-0,005; алюминий остальное.

Пример выполнения.

Из слитков сплавов, химический состав которых приведен в таблице 1, были изготовлены следующие полуфабрикаты:

- квадрат 50×50 мм, длиной 6000 мм;

- прутки ⊘55 мм, ⊘41,5 мм, ⊘40 мм, длиной 6000 мм;

- профиль НП 74-574, длиной 5000 мм;

- профиль ПК 801-72 длиной 6000 мм.

Химический состав сплавов приведен в таблице 1. Полуфабрикаты подвергли термической обработке по подобранным опытным путем режимам. Механические свойства сплавов, полученные в результате испытаний, приведены в таблице 2.

Таким образом, механические свойства сплавов укладываются в следующие пределы:

Результаты испытания сплавов на обрабатываемость резанием представлены в виде диаграмм (фиг.1-4).

Таким образом, предлагаемый сплав обеспечивает достижение технической задачи - улучшение характеристик сплава при обработке резанием, что позволяет снизить производственные затраты за счет увеличения скорости резания; кроме того, снижение содержания свинца в сплаве и некоторых других вредных примесей позволяет улучшить экологичность производственных процессов приготовления сплавов и в целом окружающей среды.