×
20.03.2015
216.013.3238

Результат интеллектуальной деятельности: АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано преимущественно для изготовления катанки электротехнического назначения, а также деформированных полуфабрикатов, используемых в строительстве, машиностроении и других областях народного хозяйства. Сплав содержит следующие компоненты, мас.%: цирконий 0,15-0,40, кремний 0,03-0,15, железо 0,15-0,35, магний 0,01-0,60, медь 0,005-0,01, цинк 0,005-0,02, бор 0,001-0,003, сумму примесей титана, хрома, ванадия, марганца до 0,030, алюминий - остальное. Использование предлагаемого сплава дает возможность расширения технологических возможностей изготовленных из него изделий за счет требуемого комплекса прочностных, электрических и эксплуатационных свойств, что приводит к энергосбережению электроэнергии и увеличению срока службы изготовленных из этого сплава изделий. 2 табл.
Основные результаты: Алюминиевый сплав, содержащий цирконий, кремний, железо, алюминий и примеси титана, хрома, ванадия и марганца, отличающийся тем, что он дополнительно содержит магний, медь, цинк и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления катанки электротехнического назначения со специальными физическими свойствами, удовлетворяющей требованиям потребителей, и деформированных полуфабрикатов, используемых в строительстве, машиностроении и других областях народного хозяйства.

Известен сплав, содержащий, мас.%: алюминий 4-8, хром 16-24, кремний 0,05-1, марганец 0,001-0,5, иттрий 0,02-0,2, цирконий 0,1-0,3 или цирконий 0,1-0,3 и гафний 0,02-0,2, углерод 0,003-0,05, магний 0,0002-0,05, кальций 0,0002-0,05, азот макс. 0,04, фосфор макс. 0,04, серу макс. 0,01, медь макс. 0,5, железо и обычные, обусловленные плавкой, примеси остальное. Гафний может быть полностью или частично заменен одним или несколькими из элементов, выбранных из группы: скандий, титан, ванадий, ниобий, тантал или церий (RU, патент РФ №2344192, МПК C22C 38/28, опубл. 20.01.2009).

Однако уровень прочностных свойств данного сплава не достаточен для того, чтобы использовать эти материалы для изготовления из них конструкций и деталей, работающих в условиях одновременного воздействия значительного механического нагружения и высоких температур. Кроме того, конструкции и изделия из таких сплавов характеризуются недостаточной электропроводностью.

Известен также сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: кремний 0,01-0,1, железо 0,08-0,20, цирконий 0,01-0,08, сумма примесей титана, хрома, ванадия и марганца 0-0,1, алюминий - остальное (CN, патент №1428449 A, МПК C22C 21/00, опубл. 09.07.2003).

Однако температурный уровень эксплуатации таких алюминиевых сплавов обычно не превышает 100°C, что является не достаточным для использования этих материалов в изделиях, длительно работающих в условиях высоких температур.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является алюминиевый сплав, содержащий мас.%: цирконий 0,10-0,19; кремний 0,11-0,15; железо 0,21-0,35 и сумму примесей титана, хрома, ванадия и марганца до 0,015 мас.% (RU, патент РФ №2458151, МПК C21C 1/02, опубл. 10.08.2012).

Однако во многих случаях эксплуатация проводов из таких сплавов, особенно для линий электропередач (ЛЭП), требует комплекса потребительских свойств при температурах 230°C и значительных механических нагрузках, который не достигается при применении данного сплава.

В основу изобретения положена задача расширения арсенала алюминиевых сплавов, характеризующихся высокими прочностными свойствами при повышенных температурах и высокой электропроводностью.

При этом техническим результатом является реализация этого назначения.

Технический результат достигается тем, что алюминиевый сплав, содержащий цирконий, кремний, железо, примеси титана, хрома, ванадия и марганца, дополнительно содержит магний, медь, цинк и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цирконий 0,15-0,40;

кремний 0,03-0,15;

железо 0,15-0,35;

магний 0,01-0,60;

медь 0,005-0,01;

цинк 0,005-0,02;

бор 0,001-0,003;

примеси титана, хрома, ванадия и марганца до 0,030;

алюминий - остальное

Дополнительное введение в алюминиевый сплав магния, меди, цинка и бора при указанном соотношении компонентов обеспечивает его высокие прочностные свойства при повышенных температурах и высокую электропроводность.

В качестве легирующего элемента, повышающего термостойкость алюминия, выбран цирконий в концентрациях 0,15-0,40 мас.%. Снижение содержания циркония в количествах меньше 0,15 мас.% приводит к снижению термостойкости. Увеличение содержания циркония в количествах выше 0,40 мас.% приводит к увеличению удельного электросопротивления и незначительному росту термостойкости.

При содержании в алюминиевом сплаве железа, кремния и магния в концентрациях 0,15-0,35 мас.%, 0,03-0,15 мас.% и 0,01-0,60 мас.% соответственно повышаются прочностные свойства сплава. Их заявляемое количество в комплексе приводит к оптимальным показателям по прочностным свойствам сплава и электросопротивлению при высокой термостойкости (до 230°C), которую обеспечивает цирконий в заявленных концентрациях 0,15-0,40 мас.%. Снижение содержания железа меньше 0,15 мас.%, кремния меньше 0,03 мас.% и магния меньше 0,01 мас.% приводит к уменьшению прочностных характеристик сплавов и, в первую очередь, снижению временного сопротивления разрыву. Увеличение содержания железа в количествах выше 0,35 мас.%, кремния выше 0,15 мас.% и магния выше 0,60 мас.% приводит к значительному увеличению удельного электросопротивления. Поэтому указанные количественные пределы являются оптимальными для сочетания высоких прочностных свойств и термостойкости при удовлетворительных показателях электросопротивления.

Содержание в сплаве меди в количествах 0,005-0,01 мас.% и цинка в количествах 0,005-0,02 является оптимальным и способствует повышению прочностных и пластических свойств сплава. Повышение их содержания, меди выше 0,01 мас.% и цинка выше 0,02 мас.%, нецелесообразно в связи с повышением электросопротивления, а ниже 0,005 мас.% не приводит к увеличению прочностных свойств.

Бор в количествах 0,001-0,003 мас.% используется в качестве модификатора и обеспечивает мелкозернистую структуру в литых сплавах. Примеры наилучшей реализации изобретения. Было разработано несколько типов сплавов с различным содержанием компонентов. Эксперименты производились на литейно-прокатном агрегате, позволяющем получить катанку диаметром 9,5 мм из сплавов по прототипу (1, 2) и заявляемых сплавов (3-7), химический состав которых приведен в табл.1.

Термостойкость катанки определяли при температуре 230°C, с выдержкой в соответствии с требованиями IEC 62004. Остальные испытания проводили в соответствии с ГОСТ 20967.

Влияние содержания на термостойкость сплавов, удельное электросопротивление и механические характеристики сплавов приведены в табл.2.

Из таблицы видно, что заявленные концентрации циркония, железа, магния и кремния при наличии в небольших количествах меди, цинка и бора, обеспечивают высокую термостойкость и прочностные характеристики при сравнительно низких показателях удельного электросопротивления.

Таким образом, использование заявляемого сплава дает возможность расширения технологических возможностей изготовленных из него изделий за счет требуемого комплекса прочностных, электрических и эксплуатационных свойств, что приводит к энергосбережению электроэнергии и увеличению срока службы изготовленных из предлагаемого сплава изделий.

Алюминиевый сплав, содержащий цирконий, кремний, железо, алюминий и примеси титана, хрома, ванадия и марганца, отличающийся тем, что он дополнительно содержит магний, медь, цинк и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 201-210 из 256.
30.03.2019
№219.016.fa31

Пробойник для систем автоматизированного питания сырьем алюминиевых электролизеров

Изобретение относится к пробойнику для систем автоматизированного питания алюминиевого электролизера, имеющего балку-коллектор с нижним фланцем, выполненным с конической обечайкой. Пробойник содержит корпус, соединенный с корпусом пневмоцилиндр со штоком и узел герметизации. Узел герметизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683401
Дата охранного документа: 28.03.2019
10.04.2019
№219.017.072a

Способ производства металлов с керамическим анодом

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения металлов электролизом расплавленных электролитов с инертными анодами, в частности для электролитического производства алюминия из глиноземсодержащего фторидного расплава в электролизере с анодом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002452797
Дата охранного документа: 10.06.2012
23.04.2019
№219.017.36ad

Способ переработки угольной пены электролитического производства алюминия

Изобретение относится к способу переработки угольной пены. Способ включает обратную флотацию угольной пены водой с разделением ее на хвосты флотации и флотационный криолит, который после сгущения и фильтрации возвращают на электролитическое производство, выщелачивание хвостов флотации с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685566
Дата охранного документа: 22.04.2019
23.04.2019
№219.017.36d4

Система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с обожженными анодами

Изобретение относится к системе автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с обожженными анодами при поперечном или продольном их расположении в корпусе. Система содержит элементы крепления на балке-коллекторе электролизера, бункер с размещенным в нем дозатором сырья и пробойник со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685615
Дата охранного документа: 22.04.2019
25.04.2019
№219.017.3ae9

Катодное устройство алюминиевого электролизера

Изобретение относится к конструкции катодного устройства электролизера для производства алюминия электролизом. Катодное устройство содержит металлический кожух, футерованный боковыми блоками, установленными на бровку, подовые углеграфитовые блоки с токоподводящими стержнями, цоколь из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685821
Дата охранного документа: 23.04.2019
01.05.2019
№219.017.4808

Способ неразрушающей дефектоскопии анода алюминиевого электролизера

Использование: для неразрушающей дефектоскопии анода алюминиевого электролизера. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют построение расчетной модели анода (или использование заданной) с известными данными о геометрии и удельном сопротивлении анода, геометрии и координатах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686570
Дата охранного документа: 29.04.2019
24.05.2019
№219.017.5f09

Машина для прорезки периферии анода алюминиевого электролизера

Изобретение относится к машинам для технологического обслуживания самообжигающихся анодов с верхним токоподводом электролизеров получения алюминия. Машина для прорезки периферии анода алюминиевого электролизера содержит самоходную тележку, манипулятор для прорезки периферии анода, щитки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688431
Дата охранного документа: 22.05.2019
24.05.2019
№219.017.5f38

Машина для замены обожженных анодов алюминиевого электролизера

Изобретение относится к машинам для технологического обслуживания электролизеров получения алюминия. Машина для замены обожженных анодов алюминиевого электролизера содержит самоходную колесную тележку, установленные на ней моторную установку, кабину и поворотный манипулятор с захватом и ключом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688798
Дата охранного документа: 22.05.2019
29.05.2019
№219.017.62ba

Сплав на основе алюминия и изделие из него

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термически неупрочняемым коррозионностойким алюминиевым сплавам, применяемым в качестве конструкционных материалов для элементов конструкций, в том числе сварных, работающих в контакте с агрессивными средами. Сплав на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688314
Дата охранного документа: 21.05.2019
30.05.2019
№219.017.6b93

Установка для непрерывного литья, прокатки, прессования и волочения сварочной проволоки и лигатурных прутков из цветных металлов и сплавов

Изобретение относится к литью металла, совмещенному с его прокаткой и волочением, и может быть использовано для получения сварочной проволоки и лигатурных прутков из цветных металлов. Установка содержит печь-миксер, кристаллизатор роторного типа, валковый узел с двумя водоохлаждаемыми валками,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689460
Дата охранного документа: 28.05.2019
Показаны записи 181-186 из 186.
01.02.2020
№220.017.fc4f

Кристаллизатор для непрерывного литья заготовки

Изобретение относится к непрерывному литью металла. Кристаллизатор содержит литейное колесо (6) с открытым каналом на наружной поверхности, прилегающую к нему непрерывную ленту (4), закрывающую открытый канал, и систему охлаждения. Поперечное сечение открытого канала – равнобедренная трапеция с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712683
Дата охранного документа: 30.01.2020
20.02.2020
№220.018.0431

Установка для полунепрерывного литья плоских слитков

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления плоских слитков из алюминиевых сплавов методом полунепрерывного литья. Установка содержит устройство (1) для подачи расплавленного металла (2) в водоохлаждаемый кристаллизатор (3) с тепловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714453
Дата охранного документа: 17.02.2020
18.06.2020
№220.018.2786

Способ полунепрерывного литья плоских крупногабаритных слитков из алюминиево-магниевых сплавов, легированных скандием и цирконием

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при полунепрерывном литье плоских крупногабаритных слитков из алюминиево-магниевых сплавов, легированных скандием и цирконием. В основном периоде литья максимальную глубину лунки жидкого сплава в кристаллизаторе поддерживают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002723578
Дата охранного документа: 16.06.2020
27.06.2020
№220.018.2bc0

Устройство для бесслитковой прокатки и прессования металла

Изобретение относится к непрерывному литью, прокатке и прессованию металла. Устройство содержит печь-миксер (1), валок (3) с ручьем и валок (4) с выступом, имеющие охлаждаемые полости (5) и образующие рабочий калибр ящичного типа. На выходе из калибра в матрицедержателе (12) установлена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724758
Дата охранного документа: 25.06.2020
07.07.2020
№220.018.3084

Установка для модифицирования алюминиевого расплава

Предлагаемое изобретение относится к области литейного производства, в частности к технологии внепечного модифицирования, и может быть использовано для изготовления слитков из алюминиевых сплавов. Установка для модифицирования расплава, содержащая устройство для подачи модифицирующего прутка в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725820
Дата охранного документа: 06.07.2020
27.05.2023
№223.018.7119

Универсальный штамп для гибки листового металла

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оснастке, применяемой в листовой штамповке. Штамп для гибки листового материала содержит нижнюю и верхнюю плиты. В верхней плите закреплен шарнирный пуансон в виде четырехугольной призмы, выполненной с возможностью настройки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002766613
Дата охранного документа: 15.03.2022
+ добавить свой РИД