×
19.06.2019
219.017.8c2b

Результат интеллектуальной деятельности: СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к высокопрочным деформируемым термически упрочняемым свариваемым сплавам на основе алюминия, в частности системы Al - Cu - Li, используемым в качестве конструкционных материалов в изделиях авиакосмической техники, таких как сварные топливные баки для работы при температуре от +20°С до -253°С, различные элементы силового набора и обшивки фюзеляжа и крыла, как сжатой, так и в растянутой зоне самолетных конструкций, работающих при температуре от +175°С до -70°С. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава с повышенными характеристиками пластичности и вязкости разрушения, пониженной скоростью роста трещины усталости и повышенной технологической пластичностью при холодной деформации. Изделия из этого сплава будут иметь пониженную массу, повышенные характеристики прочности и надежности при эксплуатации. Сплав содержит следующие компоненты, мас. %: медь 2,5 - 3,5; литий 1,5 - 1,95; цирконий 0,05 - 0,15; скандий 0,01 - 0,15; кальций 0,001 - 0,05; хром 0,01 - 0,3; водород 1,5 · 10 - 5,0 · 10; по крайней мере один элемент из группы, содержащей магний 0,01 - 0,6; марганец 0,005 - 0,6; титан 0,005 - 0,009; ванадий 0,01 - 0,15; бор 0,0002 - 0,07; церий 0,005 - 0,2; железо 0,01 - 0,5 и по крайней мере один элемент из группы, содержащей цинк 0,01 - 0,8; бериллий 0,0001 - 0,2; олово 0,005 - 0,1, натрий 0,0003 - 0,001; никель 0,005 - 0,15; остальное алюминий. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным деформируемым термическим упрочняемым свариваемым сплавам пониженной плотности системы Al-Cu-Li, предназначенным для применения в качестве конструкционных материалов в авиакосмической технике. Из этого сплава изготавливаются такие изделия, как: сварные топливные баки для работы при температуре от +20oC до -253oC, различные элементы силового набора и обшивки фюзеляжа и крыла, как в сжатой, так и в растянутой зоне самолетных конструкций, работающих при температуре от +175oC до -70oC.

Известен и применяется в промышленности сплава системы Al-Cu-Li марки 1230 (ВАД23) следующего состава, мас.%:
Медь - 4,8 - 5,8
Литий - 0,9 - 1,4
Марганец - 0,4 - 0,8
Кадмий - 0,1 - 0,25
Алюминий - Остальное
(см. Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы. Справочник. 2-е изд., М., "Металлургия", 1984, с. 396).

Однако этот сплав не обладает достаточно низкой плотностью, имеет низкий модуль упругости и в искусственно состаренном состоянии пониженную пластичность и повышенную чувствительность к концентраторам напряжений. Сплав не сваривается, непригоден для работы при криогенных температурах. Изделия из этого сплава имеют ограниченное применение, используются в качестве стабилизаторов летательных аппаратов с малым ресурсом.

Известен также сплав марки 2090 американской фирмы ALCOA. Сплав имеет следующий состав, мас.%:
Медь - 2,4 - 4,0
Литий - 1,4 - 2,7
Магний - 0 - 0,8
Хром - 0 - 0,3
Цирконий - 0 - 0,1
Бериллий - 0 - 0,02
Кремний - 0 - 0,1
Марганец - 0 - 0,1
Алюминий - Остальное
(см. патент Франции N 2.561.260, МКИ C 22 C 21/12).

Этот сплава при достаточно высокой удельной прочности (отношение предела прочности к плотности сплава) имеет низкие характеристики пластичности и трещиностойкости, поэтому применяется для обшивки крыла только в сжатой зоне и не применяется в сварных конструкциях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является свариваемый сплав системы Al-Cu-Li следующего химического состава, мас.%:
Медь - 1,4 - 6,0
Литий - 1,0 - 4,0
Цирконий - 0,02 - 0,3
Титан - 0,01 - 0,15
Бор - 0,0002 - 0,07
Церий - 0,005 - 0,15
Железо - 0,03 - 0,25
по крайней мере один из элементов из группы, содержащей, мас.%:
Неодим - 0,0002 - 0,1
Скандий - 0,1 - 0,35
Ванадий - 0,01 - 0,15
Марганец - 0,05 - 0,6
Магний - 0,6 - 2,0
Алюминий - Остальное
(см. патент РФ 1584414, БИ N 19, 1994 г.).

Сплав обладает хорошей свариваемостью и повышенными прочностными свойствами.

Недостатками этого сплава являются низкие значения пластичности, вязкости разрушения, высокая скорость развития трещины усталости, а также низкая технологическая пластичность при холодной деформации. Поэтому этот сплав непригоден для применения в авиационной технике и может найти ограниченное применение в некоторых сварных изделиях ракетной техники.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава с повышенными характеристиками пластичности и вязкости разрушения, пониженной скоростью роста трещины усталости и повышенной технологической пластичностью при холодной деформации. Изделия из этого сплава будут иметь пониженную массу, повышенные характеристики прочности и надежности при эксплуатации.

Для достижения поставленной задачи предлагается сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:
Медь - 2,5 - 3,5
Литий - 1,5 - 1,95
Цирконий - 0,05 - 0,15
Скандий - 0,01 - 0,15
Кальций - 0,001 - 0,05
Хром - 0,01 - 0,3
Водород - 1,5 · 10-5 - 5,0 · 10-5
по крайней мере один элемент из группы, содержащей, мас.%:
Магний - 0,01 - 0,6
Титан - 0,005 - 0,009
Бор - 0,0002 - 0,007
Марганец - 0,005 - 0,6
Ванадий - 0,01 - 0,15
Церий - 0,005 - 0,2
Железо - 0,01 - 0,5
и по крайней мере один элемент из группы, содержащей, мас.%:
Цинк - 0,01 - 0,8
Олово - 0,0005 - 0,1
Никель - 0,005 - 0,15
Бериллий - 0,0001 - 0,2
Натрий - 0,0003 - 0,001
Алюминий - Остальное
В сплаве поддерживается определенное соотношение концентраций меди и лития, необходимое для достижения относительно низкой плотности. При этом сохранение положительного влияния меди на прочностные свойства достигается за счет введения в сплав дополнительных легирующих элементов.

Введение в сплав кальция повышает технологичность при холодной деформации, так как кальций связывает кремний (примесь в алюминии) и снижает поверхностное натяжение, способствуя образованию более округлой формы выделившихся избыточных интерметаллидов.

Хром вместе с цирконием, скандием и водородом, который образует дисперсные гидриды лития, способствуют формированию однородной мелкозернистой структуры в полуфабрикатах и повышению технологической пластичности при холодной прокатке, повышению характеристик вязкости разрушения и улучшению свариваемости всеми видами сварки.

Натрий, бериллий, олово, никель, цинк измельчают частицы кремния, а также связывают свободный кремний, что приводит к повышению технологичности при прокатке.

Магний, титан, бор, ванадий, марганец, железо и церий способствуют упрочнению сплава, облагораживают форму выделившихся избыточных интерметаллидов, способствуя округлости их формы, что, в свою очередь, благотворно сказывается на технологичности сплава. Изделия из предлагаемого сплава, такие как: сварные топливные баки, в том числе для низких температур, различные элементы силового набора и обшивки фюзеляжа и крыла будут иметь пониженную массу, повышенные характеристики прочности и надежности при эксплуатации.

Пример осуществления:
Из слитков, состав которых приведен в табл. 1, после гомогенизации при температуре 530oC в течение 24 часов, были изготовлены листы. Листы изготавливались путем горячей прокатки при температуре 430oC до толщины 4,5 мм и затем после отжига при температуре 400oC путем холодной прокатки до толщины 2,5 мм. Листы подвергали закалке с температуры 530oC с охлаждением в воде, правке растяжением со степенью деформации 1,5% и искусственному двухступенчатому старению по режиму: первая ступень - при температуре 130oC, 8 час и вторая ступень - при температуре 160oC, 14 час.

Состав сплава N 1 соответствует прототипу, остальные сплавы N 2-10 являются предлагаемыми.

Образцы из листов испытывали при статическом растяжении с определением предела прочности, предела текучести, относительного удлинения, определяли характеристики вязкости разрушения и трещиностойкости (Kcy, СРТУ). Технологическая пластичность оценивалась по уровню степени холодной деформации при холодной прокатке, при которой появлялись боковые трещины величиной более 10 мм (εКР) .

Из табл. N 2 видно, что предлагаемый состав нового сплава превосходит известный сплав (прототип) по характеристике вязкости разрушения (Kcy) в 1,4 - 1,6 раз, по пластичности в 1,6 - 2,0 раз по технологической пластичности при холодной деформации в 1,9 - 2,3 раза. Новый сплав имеет меньшую скорость развития трещины усталости (СРТУ) в 1,8 - 3,0 раз при практически одинаковом уровне предела прочности и предела текучести.

Таким образом, предлагаемый сплав обеспечивает достижение поставленной цели - повышение характеристик пластичности и вязкости разрушения, понижение скорости роста трещины усталости и повышение технологической пластичности при холодной деформации, по сравнению с известными сплавами.

Новый сплав с такими повышенными характеристиками и с пониженной плотностью позволяет изготавливать необходимую номенклатуру полуфабрикатов на существующем металлургическом оборудовании. Применение полуфабрикатов из предлагаемого сплава в изделиях, таких как: сварные топливные баки для работы при температуре от +20oCo до -253oC, различные элементы силового набора и обшивки фюзеляжа и крыла, как в сжатой, так и в растянутой зоне самолетных конструкций, работающих при температуре от +175oC до -70oC позволит обеспечить снижение их массы на 15 - 35%, повысить надежность и ресурс эксплуатации.

1.Сплавнаосновеалюминия,содержащиймедь,литий,цирконий,скандий,покрайнеймереодинэлементизгруппы,содержащеймагний,титан,бор,марганец,ванадий,железо,церий,отличающийсятем,чтоондополнительносодержиткальций,хром,водородипокрайнеймереодинэлементизгруппы,содержащейцинк,олово,никель,бериллий,натрийприследующемсоотношениикомпонентов,мас.%:Медь-2,5-3,5Литий-1,5-1,95Цирконий-0,05-0,15Скандий-0,01-0,15Кальций-0,001-0,05Хром-0,01-0,3Водород-1,5·10-5,0·10покрайнеймереодинэлементизгруппы,содержащей:Магний-0,01-0,6Титан-0,005-0,009Бор-0,0002-0,007Марганец-0,005-0,6Ванадий-0,01-0,15Церий-0,005-0,2Железо-0,01-0,5ипокрайнеймереодинэлементизгруппы,содержащей:Цинк-0,01-0,8Олово-0,005-0,1Никель-0,005-0,15Бериллий-0,0001-0,2Натрий-0,0003-0,001Алюминий-Остальное2.Изделиеизсплаванаосновеалюминия,отличающеесятем,чтовыполненоизсплаваследующегохимическогосостава,мас.%:Медь-2,5-3,5Литий-1,5-1,95Цирконий-0,05-0,15Скандий-0,01-0,15Кальций-0,001-0,05Хром-0,01-0,3Водород-1,5·10-5,0·10покрайнеймереодинэлементизгруппы,содержащей:Магний-0,01-0,6Титан-0,005-0,009Бор-0,0002-0,007Марганец-0,005-0,6Ванадий-0,01-0,15Церий-0,005-0,2Железо-0,01-0,5ипокрайнеймереодинэлементизгруппы,содержащей:Цинк-0,01-0,8Олово-0,005-0,1Никель-0,005-0,15Бериллий-0,0001-0,2Натрий-0,0003-0,001Алюминий-Остальное1
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-11 из 11.
19.06.2019
№219.017.8c32

Способ азотирования жаропрочных сплавов на никелевой, железоникелевой, никель-кобальтовой и кобальтовой основе

Способ азотирования жаропрочных сплавов на никелевой, железоникелевой, никель-кобальтовой и кобальтовой основе включает продувку потоком азота, нагрев до 1150-1250°С, последующую выдержку при этой температуре в потоке азота, который подается со скоростью 3-10 л/мин, и охлаждение со скоростью не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02164964
Дата охранного документа: 10.04.2001
Показаны записи 41-50 из 68.
09.05.2019
№219.017.4b7a

Способ термической обработки изделий из жаропрочных, деформируемых, дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке изделий из жаропрочных, деформируемых, дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе. Предложен способ термической обработки изделий из жаропрочных, деформируемых, дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002256723
Дата охранного документа: 20.07.2005
09.05.2019
№219.017.4b7e

Жаростойкий сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным жаростойким сплавам на основе интерметаллида NiAl и изделиям, получаемым методом точного литья по выплавляемым моделям с монокристаллической структурой, таким как, например, рабочие и сопловые лопатки, проставки соплового аппарата...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002256714
Дата охранного документа: 20.07.2005
09.05.2019
№219.017.4b7f

Жаропрочный литейный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению жаропрочных литейных сплавов на основе никеля, и может быть использовано для получения методом направленной кристаллизации деталей узлов газотурбинных двигателей и установок, преимущественно турбинных лопаток с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002256715
Дата охранного документа: 20.07.2005
09.05.2019
№219.017.4baf

Клеевая композиция

Изобретение относится к области получения клеевых композиций для склеивания сырых (невулканизованных) резин с металлами в процессе вулканизации при изготовлении резинометаллических конструкций в авиационной, автомобильной технике и судостроении. Технической задачей предлагаемого изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02230765
Дата охранного документа: 20.06.2004
09.05.2019
№219.017.50c2

Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к созданию титановых сплавов, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала, работающего при повышенных температурах. Сплав имеет следующий химический состав, мас.%: алюминий 4,5-7,3, молибден 0,4 - 3,8, цирконий 3,0-5,0, олово 1,5-3,5, ниобий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02175992
Дата охранного документа: 20.11.2001
09.05.2019
№219.017.50fd

Конструкционная сталь и изделие, выполненное из нее

Изобретение относится к металлургии, а именно к созданию конструкционных высокопрочных коррозионно-стойких сталей. Предложена конструкционная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 1,4-1,55; кремний 1,25-2,0; марганец 0,1-0,35; хром 14-16; ванадий 3,0-4,5; молибден...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02184172
Дата охранного документа: 27.06.2002
09.05.2019
№219.017.5105

Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам алюминиевых сплавов, и может быть использовано в разработке конструкционных материалов для изготовления изделий авиакосмической техники, в том числе и работающих при криогенных температурах. Сплав также может использоваться в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02180929
Дата охранного документа: 27.03.2002
09.05.2019
№219.017.5135

Способ изготовления листов из алюминиевых сплавов

Способ изготовления листов из алюминиевых сплавов включает гомогенизацию, охлаждение со скоростью 5-50°С/ч до 100-150°С, нагрев до температуры горячей прокатки 360-450°С, горячую прокатку, отжиг горячекатаной заготовки, перед холодной прокаткой листовую заготовку отжигают при температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002158783
Дата охранного документа: 10.11.2000
09.06.2019
№219.017.76b2

Теплостойкий пеногерметик

Описывается теплостойкий пеногерметик, включающий полиорганосилоксановый каучук, оксид цинка, олигогидридсилоксан, аминосоединение и катализатор вулканизации, отличающийся тем, что в качестве полиорганосилоксанового каучука он содержит полидиметилметилфенилсилоксандиол, в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002263130
Дата охранного документа: 27.10.2005
09.06.2019
№219.017.76ed

Препрег и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и полимерных связующих, которые могут быть использованы в авиационной промышленности, в машино-, судостроении и других областях техники. Описывается препрег, включающий полимерное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002264295
Дата охранного документа: 20.11.2005
+ добавить свой РИД