×
16.05.2023
223.018.5eab

Результат интеллектуальной деятельности: Деформируемый сплав на основе алюминия

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве электропроводного конструкционного материала преимущественно для токопроводящих элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности, а также в качестве заготовки для получения электропроводов. Деформируемый сплав на основе алюминия содержит, мас.%: скандий 0,15-0,28, цирконий 0,05-0,15, железо 0,01-0,06, неизбежные примеси, в том числе магний не более 0,05, марганец не более 0,02, кремний не более 0,05, медь не более 0,05, цинк не более 0,05, титан не более 0,05, хром не более 0,02 при их суммарном содержании не более 0,15, алюминий остальное, при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75. Техническим результатом является повышение прочности и электропроводности материала. 2 табл., 1 пр.

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно в виде прессованных прутков, в качестве электропроводного конструкционного материала преимущественно для токопроводящих элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении и других отраслях промышленности, а также в качестве заготовки для получения электропроводов.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электропроводного материала, содержащий 99,5 мас.% алюминия и примеси в количестве не более, мас.%: железо 0,3, кремний 0,3, медь 0,05, цинк 0,1, титан 0,15, марганец 0,025, магний 0,05, примеси в сумме 0,7 (см. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. М.: Металлургия. 1972. С. 238).

Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.

Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве электропроводного материала (см. патент RU №2416658, МПК С22С 21/06 - прототип), следующего химического состава, мас.%:

Магний 0,55-0,85
Скандий 0,2-0,4
Гафний 0,02-0,05
Иттрий 0,0001-0,005
Алюминий Остальное.

Однако известный сплав имеет недостаточно высокую прочность и недостаточно высокую электропроводность, что утяжеляет токопроводящие элементы конструкции и снижает тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

Предлагается деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий скандий, который дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Скандий 0,15-0,28
Цирконий 0,05-0,15
Железо 0,01-0,06
Алюминий и неизбежные примеси,
в том числе магний в количестве не более 0,05
марганец в количестве не более 0,02
кремний в количестве не более 0,05
медь в количестве не более 0,05
цинк в количестве не более 0,05
титан в количестве не более 0,05
и хром в количестве не более 0,02
при суммарном содержании
примесей магния, марганца, кремния,

меди, цинка, титана и хрома не более 0,15 мас.% Остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит цирконий, железо и неизбежные примеси, основными из которых являются магний, марганец, кремний, медь, цинк, титан и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Скандий 0,15-0,28
Цирконий 0,05-0,15
Железо 0,01-0,06
Алюминий и неизбежные примеси,
в том числе магний в количестве не более 0,05
марганец в количестве не более 0,02
кремний в количестве не более 0,05
медь в количестве не более 0,05
цинк в количестве не более 0,05
титан в количестве не более 0,05
и хром в количестве не более 0,02
при суммарном содержании примесей магния, марганца,
кремния, меди, цинка, титана и хрома не более 0,15 мас.% Остальное,

при соблюдении соотношения между содержанием циркония и скандия от 0,25 до 0,75.

Технический результат - повышение прочности и электропроводности сплава, что позволяет снизить массу и габариты токопроводящих элементов конструкции, повышая тем самым характеристики весовой отдачи конструкции в целом.

При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при неизбежных технологических нагревах образуются дисперсные частицы фазы типа Al3(Sc, Zr), являющиеся продуктами распада твердого раствора скандия и циркония в алюминии и оказывающие сильное непосредственное упрочняющее действие и опосредованное за счет формирования в деформированном полуфабрикате нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры, сохраняющейся при нагревах благодаря высокой дисперсности и термической стабильности фазы Al3(Sc, Zr). Благодаря этому после высокотемпературного отжига деформированного полуфабриката, обедняющего твердый раствор, обеспечивается максимально возможный для данного химического состава уровень прочности и электропроводности отожженного полуфабриката. Дополнительное упрочнение достигается за счет образующейся в процессе кристаллизации фазы Al3Fe. Высокая электропроводность сплава достигается за счет того, что после выведения из твердого раствора скандия и циркония матрица сплава представляет собой сильно обедненный твердый раствор и электропроводность сплава приближается к электропроводности технического алюминия. Повышению электропроводности сплава способствует ограничение содержания в нем неизбежных примесей магния, марганца, кремния, меди, цинка, титана, хрома и их суммы. Предлагаемое соотношение между содержанием циркония и скандия является оптимальным с точки зрения усваиваемости этих элементов при приготовлении сплава.

Пример

Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия высокой чистоты марки А99, магния марки Мг95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий и алюминий-железо. Сплав готовили в электрической печи сопротивления и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 370 мм.

Химический состав сплава приведен в таблице 1.

Слитки гомогенизировали, после чего резали на заготовки длиной 600 мм, которые затем обтачивали до диаметра 345 мм. Обточенные заготовки прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе с максимальным усилием 5000 тс при температуре 390°С на пруток диаметром 110 мм. Пруток подвергали отжигу при температуре 390°С с выдержкой при этой температуре 1 ч. Определяли прочностные свойства (предел прочности σв и предел текучести σ0,2) и удельную электрическую проводимость у отожженных прессованных прутков. Также определяли механические свойства и удельную электрическую проводимость изготовленных тем же способом прутков из сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таким образом, предлагаемый сплав имеет в 1,2 раза более высокий предел прочности, в 1,3 раза более высокий предел текучести и в 1,11 раза более высокую электропроводность, что позволит в 1,1-1,2 раза снизить массу и габариты токопроводящих элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом, что принципиально важно для авиакосмической техники, судостроения и других отраслей промышленности.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-2 из 2.
16.05.2023
№223.018.5e2b

Деформируемый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве электропроводного конструкционного материала, в частности для токопроводящих элементов, а также в качестве заготовки для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002755836
Дата охранного документа: 22.09.2021
16.05.2023
№223.018.5e2c

Деформируемый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве электропроводного конструкционного материала, в частности для токопроводящих элементов, а также в качестве заготовки для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002755836
Дата охранного документа: 22.09.2021
Показаны записи 21-30 из 35.
19.04.2019
№219.017.3421

Способ получения сверхпластичных заготовок из алюминиевых сплавов на основе системы алюминий-магний-скандий

Изобретение предназначено для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки изделий сложной формы. Способ включает отливку слитка, получение из него заготовки равноканальным угловым прессованием с противодавлением. Сокращение продолжительности формообразующих операций,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002465365
Дата охранного документа: 27.10.2012
09.05.2019
№219.017.49d6

Устройство для удержания проволоки в печи термообработки

Изобретение относится к устройствам для удержания проволоки в печи для термообработки. Устройство содержит вертикальную несущую стойку, жестко закрепленную в центре основания, и надетые на нее в один или несколько ярусов катушки. Каждая катушка снабжена равномерно распределенными по наружной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686993
Дата охранного документа: 06.05.2019
18.05.2019
№219.017.562d

Сплав на основе алюминия

Изобретение относится к металлургии легких сплавов на основе алюминия для изготовления деформируемых полуфабрикатов, используемых в качестве конструкционного материала в летательных аппаратах. Сплав содержит следующие компоненты, мас.%: цинк 4,6-5,4, магний 1,6-2,1, медь 0,31-0,50, скандий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002343219
Дата охранного документа: 10.01.2009
19.06.2019
№219.017.86dc

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым алюминиевым сплавам, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала преимущественно для паяных конструкций теплообменников космических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002384637
Дата охранного документа: 20.03.2010
19.06.2019
№219.017.8993

Матрица для многоканального прессования труб и полых профилей

Изобретение предназначено для повышения качества изделий и увеличения производительности процесса получения труб и полых профилей из алюминиевых, магниевых и титановых сплавов, используемых в авиакосмической и других отраслях техники. Матрица включает четное количество консолей, корпус, съемные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002470730
Дата охранного документа: 27.12.2012
29.06.2019
№219.017.9cf8

Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия и изделие из него

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам системы алюминий-магний, предназначенным для использования в качестве конструкционного материала в различных областях техники: судостроении, авиакосмической и нефтегазодобывающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002387725
Дата охранного документа: 27.04.2010
29.06.2019
№219.017.a0f9

Сверхпрочный сплав на основе алюминия

Предлагается сплав на основе алюминия, предназначенный для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде листов, штамповок, прутков, труб или в другом виде для использования в газовых центрифугах, в компрессорах низкого давления, вакуумных молекулярных насосах и в других сильно нагруженных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002449037
Дата охранного документа: 27.04.2012
06.07.2019
№219.017.a6d7

Высокопрочный деформируемый сплав на основе алюминия системы al-zn-mg-cu и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии алюминиевых сплавов, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, используемым в качестве высокопрочного конструкционного материала в изделиях разового применения. Высокопрочный деформируемый сплав на основе алюминия системы Al-Zn-Mg-Cu...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693710
Дата охранного документа: 04.07.2019
08.12.2019
№219.017.eb7e

Конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов, преимущественно больших сечений, в качестве конструкционного материала. Конструкционный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708028
Дата охранного документа: 04.12.2019
16.07.2020
№220.018.3300

Свариваемый термически не упрочняемый сплав на основе системы al-mg

Изобретение относится к области металлургии легких сплавов, предназначенных для изготовления деформированных полуфабрикатов в виде плит, листов, штамповок, профилей для использования в изделиях авиакосмической отрасли. Сплав на основе алюминия содержит, мас. %: магний 5,0-6,0, скандий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726520
Дата охранного документа: 14.07.2020
+ добавить свой РИД