[go: up one dir, main page]

RU1836476C - Aluminium based casting alloy - Google Patents

Aluminium based casting alloy

Info

Publication number
RU1836476C
RU1836476C SU925025490A SU5025490A RU1836476C RU 1836476 C RU1836476 C RU 1836476C SU 925025490 A SU925025490 A SU 925025490A SU 5025490 A SU5025490 A SU 5025490A RU 1836476 C RU1836476 C RU 1836476C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
silicon
aluminum
copper
mpa
Prior art date
Application number
SU925025490A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Маркович Лебедев
Алексей Викторович Гаврилин
Анатолий Викторович Савосин
Иван Алексеевич Заварзин
Анатолий Васильевич Кузнецов
Надежда Рафаиловна Никитина
Лидия Абрамовна Сидлина
Original Assignee
Вячеслав Маркович Лебедев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вячеслав Маркович Лебедев filed Critical Вячеслав Маркович Лебедев
Priority to SU925025490A priority Critical patent/RU1836476C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1836476C publication Critical patent/RU1836476C/en

Links

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Литейный сплав на основе алюмини . Изобретение относитс  к литейным сплавам на основе алюмини , предназначенным дл  применени  в качестве конструкционИзобретение относитс  к цветной металлургии , а именно к легким материалам дл  применени  в авиационно-космической технике и других отрасл х народного хоз йства . Самые высокие значени  прочностных характеристик при комнатной и повышенных (до 250° С) температурах в сочетании с хорошей технологичностью имеют сплавы на основе системы AI-Si-Mg-Cu. Целью изобретени   вл етс  повышение прочности при комнатной и повышенных температур, выше уровн  известного сплава, вз того за прототип. Дл  достижени  указанной цели литейный сплав на основе алюмини , содержащий кремний, медь, титан, дополнительно легирован металлом из группы: цирконий, никель, ванадий, хром, сурьма (содержание кремни  и меди изменено) при следующем соотношении компонентов в весовых %: Кремний8,5-15,0 Медь0,5-5,5 Магний0,2-1,0 Титан0,1-0.7 ного материала. Сплав содержит, мас.%: кремний 8,5-15,0; медь 0,5-5,5; магний 0,1- 1,0; титан 0,1-0,7; по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей цирконий 0,01-0,5; никель 0,01-1,0; ванадий 0,01-0,05; хром 0,01-0,5; сурьма 0.01-0,4; алюминий - остальное. Свойства сплава следующие: ав 380-450 МПа; 220° С 5з50 4-6%; OIQO 150 МПа. споо 250° С 350° С 100 МПа, moo 2 табл. 35 МПа; НВ - 120-130. металл, выбранный из группы, содержащий: Цирконий0,01-0,5 Никель0,01-1,0 Ванадий0,01-0,5 Хром0,01-0,5 Сурьма0,01-0.4 АлюминийОстальное Дл  получени  высокопрочного и жаропрочного литейного сплава в основу разработки были положены следующие соображени : -дл  обеспечени  высоких литейных свойств сплав должен содержать не менее 8% кремни ; -двойной сплав, содержащий 8-15% кремни , необходимо легировать медью и магнием в соотношени х, чтобы в закаленном состо нии обеспечить высокую степень пересыщени  твердого раствора, а при старении - многоступенчатый процесс фазовых превращений: CuAl2 и W(AlxMg5SUCu4) которые могли бы создать высокую плотность микрогетерогенности внутри зерен W Ё 00 со ON Јь XI О СА)Cast aluminum alloy. FIELD OF THE INVENTION The invention relates to non-ferrous metallurgy, and in particular to light materials for use in aerospace engineering and other industries. Alloys based on the AI-Si-Mg-Cu system have the highest strength characteristics at room and elevated (up to 250 ° C) temperatures in combination with good processability. The aim of the invention is to increase the strength at room and elevated temperatures, above the level of the known alloy, taken for the prototype. To achieve this goal, an aluminum-based casting alloy containing silicon, copper, titanium is additionally alloyed with a metal from the group: zirconium, nickel, vanadium, chromium, antimony (silicon and copper content is changed) with the following ratio of components in weight%: Silicon 8.5 -15.0 Copper0.5-5.5 Magnesium0.2-1.0 Titanium0.1-0.7 material. The alloy contains, wt.%: Silicon 8.5-15.0; copper 0.5-5.5; magnesium 0.1-1.0; titanium 0.1-0.7; at least one metal selected from the group consisting of zirconium 0.01-0.5; nickel 0.01-1.0; vanadium 0.01-0.05; chrome 0.01-0.5; antimony 0.01-0.4; aluminum is the rest. The properties of the alloy are as follows: AB 380-450 MPa; 220 ° C 5z50 4-6%; OIQO 150 MPa. spoo 250? C 350? With 100 MPa, moo 2 tablets 35 MPa; HB - 120-130. a metal selected from the group containing: Zirconium 0.01-0.5 Nickel 0.01-1.0 Vanadium 0.01-0.5 Chromium 0.01-0.5 Antimony 0.01-0.4 Aluminum Other To obtain a high-strength and heat-resistant cast alloy The development was based on the following considerations: - to ensure high casting properties, the alloy must contain at least 8% silicon; -double alloy containing 8-15% silicon, it is necessary to alloy with copper and magnesium in the ratios in order to ensure a high degree of supersaturation of the solid solution in the quenched state, and during aging - a multi-stage process of phase transformations: CuAl2 and W (AlxMg5SUCu4) which could create a high microheterogeneity density inside the grains W 00 with ON Xь XI О СА)

Description

твердого раствора, что обуславливает высокие прочностные характеристики сплаву;solid solution, which leads to high strength characteristics of the alloy;

- дл  торможени  движени  дислокаций границы зерен необходимо блокировать сравнительно плотно прилегающими к периферийным зонам зерен твердого раствора частицами вторых фаз. Кроме того, следует предусмотреть модифицирующие добавки Zr, TI и др, дл  создани  мелкозернистой структуры сплава, что дополнитель- но способствует повышению их прочности и пластичности.- to inhibit the movement of dislocations, the grain boundaries must be blocked by particles of the second phases relatively densely adjacent to the peripheral zones of the solid solution grains. In addition, modifying additives Zr, TI, etc., should be provided to create a fine-grained structure of the alloy, which further contributes to an increase in their strength and ductility.

Исследование показало, что содержание кремни  в сплаве должно быть 8,5-15,0%. Это обеспечивает высокие литейные свой- ства и меньшую склонность к образованию пористости гор чих трещин. Кремний с алюминием не образует химических соединений и присутствует в виде отдельных первичных включений в заэвтектических сплавов, а также входит в состав двойной эвтектики L+SI с температурой плавлени  577° С. количество которой увеличиваетс  с повышением содержани  кремни  до 11,7%. Если детали из сплава длительно ра- ботают при высоких температурах, содержание кремни  следует поддерживать на нижнем уровне. Сплав с содержанием кремни  ниже 8,5% приводит к резкому снижению литейных свойств сплава, а увеличение содержани  выше 15,0% приводит к снижению жаропрочности сплава.The study showed that the silicon content in the alloy should be 8.5-15.0%. This provides high casting properties and a lower tendency to form porosity of hot cracks. Silicon with aluminum does not form chemical compounds and is present as separate primary inclusions in hypereutectic alloys, and is also part of the L + SI double eutectic with a melting point of 577 ° C. The amount of which increases with increasing silicon content to 11.7%. If the alloy parts operate for a long time at high temperatures, the silicon content should be kept low. An alloy with a silicon content below 8.5% leads to a sharp decrease in the casting properties of the alloy, and an increase in the content above 15.0% leads to a decrease in the heat resistance of the alloy.

Дл  увеличени  жаропрочности (в интервале рабочих температур 200-300° С.) сплава в него ввод т медь в количестве от 0,5 до 5,5%. Исход  из тройной диаграммы состо ни  сплавов системы Al-Si-Cu доказано , что в этой системе нет тройных соединений , а фазы CuAl2 и Si образуют тройную эвтектику с температурой плавлени  525° С. Изотермы совместной растворимости меди и кремни  в алюминии показывают, что в тройном-твердом растворе может содержатьс  достаточно большое количество меди (до 5,5%), что должно способствовать упрочнению сплава при термической обработке . С повышением содержани  меди структура сплаоа системы Al-Si-Cu становитс  более гетерогенной, что обуславливает повышенную (по сравнению с другими силуминами) жаропрочность. Однако, по мере увеличени  количества меди (более 5,5%) сплав становитс  более хрупким. Если детали из сплава предназначены дл  работы при высоких температурах, содержание меди должно быть на верхнем пределе, если при комнатной температуре, но на нижнем (ни).To increase the heat resistance (in the range of operating temperatures of 200-300 ° C), copper is introduced into the alloy in an amount of from 0.5 to 5.5%. Based on the ternary state diagram of the alloys of the Al-Si-Cu system, it was proved that there are no ternary compounds in this system, and the CuAl2 and Si phases form a ternary eutectic with a melting point of 525 ° C. Isotherms of the joint solubility of copper and silicon in aluminum show that a triple-solid solution may contain a sufficiently large amount of copper (up to 5.5%), which should contribute to the hardening of the alloy during heat treatment. With an increase in copper content, the structure of the Al – Si – Cu alloy system becomes more heterogeneous, which leads to increased (compared with other silumin) heat resistance. However, as the amount of copper increases (more than 5.5%), the alloy becomes more brittle. If the alloy parts are designed to operate at high temperatures, the copper content should be at the upper limit, if at room temperature, but at the lower (s).

Дл  повышени  механических свойств en-лава в него ввод т магний в количествеTo increase the mechanical properties of en-lava, magnesium is added to it in an amount

0,1-1,0%. Магний с кремнием образуют упрочн ющую фазу MgaSI, котора  кристаллизуетс  в мелкодисперсной форме. Растворимость Mg2SI в твердом алюминии очень мала (не более 0,1%) при комнатной температуре и 1,5% при температуре закалки , Однако, процесс старени  протекает медленно и стадийно (ЗГП -р-р ), и частицы MgsSI выдел ютс  в мелкодисперсной форме; вследствие этого прочность сплава значительно увеличиваетс . При содержании магни  менее 0,1 % снижаетс  предел прочности и текучести, а при увеличении более 1,0% происходит снижение пластичности сплава.0.1-1.0%. Magnesium and silicon form the hardening phase MgaSI, which crystallizes in a finely divided form. The solubility of Mg2SI in solid aluminum is very small (not more than 0.1%) at room temperature and 1.5% at quenching temperature. However, the aging process proceeds slowly and stepwise (CHP-p-p), and MgsSI particles are released in finely divided form; as a result, the strength of the alloy is significantly increased. When the magnesium content is less than 0.1%, the tensile strength and yield strength are reduced, and with an increase of more than 1.0%, the ductility of the alloy decreases.

Легирование сплава титаном в количестве 0,1-0,7% приводит к повышению предела прочности и относительного удлинени . Титан образует с алюминием фазу AbTI, частицы которой  вл ютс  центрами кристаллизации, измельчают зерно, твердого раствора, повыша  тем самым механические свойства сплава. При содержании титана более 0,7% фаза укрупн етс  и по вл етс  в виде крупных частиц, вызыва  охрупчивание сплава. При содержании титана менее 0,1% эффект модифицировани  отсутствует.Alloying the alloy with titanium in an amount of 0.1-0.7% leads to an increase in tensile strength and elongation. Titanium forms the AbTI phase with aluminum, the particles of which are crystallization centers, grind grain and solid solution, thereby increasing the mechanical properties of the alloy. At a titanium content of more than 0.7%, the phase coarsens and appears in the form of large particles, causing the alloy to become brittle. With a titanium content of less than 0.1%, there is no modification effect.

Цирконий, как элемент переходной группы, склонен к образованию в процессе кристаллизации пересыщенного -твердого раствора в алюминии, устойчивого при повышенных температурах, а также оказывает значительный модифицирующий эффект на структуру сплава. Цирконий образует с алюминием двойное соединение AbZr, не образу  сложных соединений с кремнием и медью и не обедн ют тем самым твердый раствор. Ультрадисперсные частицы интерметаллического соединени  AbZr  вл ютс  дополнительными центрами кристаллизации . Цирконий в количестве 0,01-0,5% способствует повышению предела прочности и относительного удлинени  при комнатной и длительной прочности при повышенных температурах. Увеличение содержани  циркони  выше 0.5% снижает механические свойства сплава из-за образовани  избыточного количества фазы AlsZr.Zirconium, as an element of the transition group, is prone to the formation in the crystallization process of a supersaturated β-solid solution in aluminum, stable at elevated temperatures, and also has a significant modifying effect on the alloy structure. Zirconium forms the double AbZr compound with aluminum, not forming complex compounds with silicon and copper, and thus does not deplete the solid solution. The ultrafine particles of the AbZr intermetallic compound are additional crystallization centers. Zirconium in an amount of 0.01-0.5% helps to increase the tensile strength and elongation at room and long-term strength at elevated temperatures. An increase in the zirconium content above 0.5% decreases the mechanical properties of the alloy due to the formation of an excess AlsZr phase.

Легировани  сплава элементами с низким коэффициентом диффузии (медь, никель , ванадий, хром) способствует образованию в услови х большой скорости кристаллизации пересыщенного твердого раствора, устойчивого при повышенных температурах. Кроме того, частицы вторых фаз (AUMgsSMCm, AleCuaNi и др.), которые мало взаимодействуют с твердым раствором , блокируют зерна и укрепл ют из границы , поэтому жаропрочность предлагаемогоAlloying the alloy with elements with a low diffusion coefficient (copper, nickel, vanadium, chromium) promotes the formation under conditions of a high crystallization rate of a supersaturated solid solution, stable at elevated temperatures. In addition, particles of the second phases (AUMgsSMCm, AleCuaNi, etc.), which interact little with the solid solution, block grains and strengthen from the boundary, therefore, the heat resistance of the proposed

сплава выше, чем у прототипа. Но при содержании никел , хрома, ванади  менее 0,01% увеличение жаропрочности незначительное , а при содержании никел  более 1,0%, ванади  и хрома более 0,5% происхо- дит резкое снижение механических свойств при комнатной температуре.alloy is higher than that of the prototype. But with a nickel, chromium, and vanadium content of less than 0.01%, the increase in heat resistance is insignificant, and with a nickel content of more than 1.0%, vanadium and chromium of more than 0.5%, a sharp decrease in mechanical properties occurs at room temperature.

Введение в сплав сурьмы,  вл ющейс  эффективным модификатором эвтектики Al-Si, увеличивает прочностные характери- стики сплава при комнатной температуре. Содержание сурьмы менее 0,005% не дает заметного модифицирующего эффекта, а увеличение содержани  более 0,3% не дает увеличени  прочностных характеристик. The introduction of antimony into the alloy, which is an effective modifier of Al-Si eutectic, increases the strength characteristics of the alloy at room temperature. An antimony content of less than 0.005% does not produce a noticeable modifying effect, and an increase in the content of more than 0.3% does not increase the strength characteristics.

Химический состав и свойства исследованных сплавов приводитс  в табл.1,2.The chemical composition and properties of the investigated alloys are given in Table 1.2.

Как видно из .2 предлагаемый способ в сравнении с прототипом имеет более высокие значени  механических свойств (предел прочности на 30%, относительное удлинение на 50% и жаропрочность на 40%}.As can be seen from .2, the proposed method, in comparison with the prototype, has higher mechanical properties (tensile strength by 30%, elongation by 50% and heat resistance by 40%}.

Плавки массой 30кг проводили в тигельных печах электросопротивлени . Исследо- вание механических свойств проводились в термообработанном состо нии на стандартных образцах 0 10 мм, выточенных из кокильных заготовок и образцах 0 12 мм, отлитых в песчаные формы.Smelts weighing 30 kg were carried out in crucible furnaces of electrical resistance. The study of mechanical properties was carried out in a heat-treated state on standard samples of 0 10 mm, machined from chill blanks and samples of 0 12 mm, cast in sand forms.

Анализ приведенных данных показывает , что представленный сплав имеет высокие механические свойства при комнатной температур --, а при повышенных температурах (250-350°С) свойства сплава на 3 1% превышает анэлс чные значени  систчлу Al-Si.An analysis of the data presented shows that the presented alloy has high mechanical properties at room temperature - and, at elevated temperatures (250-350 ° C), the properties of the alloy are 3 1% higher than the analogous values of the Al-Si system.

Предпагаег- Г -чав чз основе алюмини  найдет прик е::ение в качестве высокопрочного и жаропрочного материала.The pre-alloy-based alloy based on aluminum will find application as a high-strength and heat-resistant material.

Ф о р м / л а изобретени For m / l of the invention

Литейный сплав на основе алюмини  содержащий кремний, медь, магний итшач. отличающийс  тем, что. с цеж.к. повышени  механических свойств при комнатной и повышенной темперэтурй.ч, os-s дополнительно содержит по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей цирконий, никель, ванадий, хром и сурьму при следующем соотношении компонентов , мас.%:Aluminum-based casting alloy containing silicon, copper, magnesium, etc. characterized in that. with tsezh.k. increased mechanical properties at room and elevated temperatures. h, os-s additionally contains at least one metal selected from the group consisting of zirconium, nickel, vanadium, chromium and antimony in the following ratio of components, wt.%:

Кремний8,5-15,0Silicon 8.5-15.0

Медь0,5-5,5Copper0.5-5.5

Магний0.1-1,0Magnesium 0.1-1.0

Титан .0,1-0,7Titanium .0.1-0.7

по крайней мере, один металл, выбранный из группы, содержащий:at least one metal selected from the group comprising:

Цирконий0.01-0,5Zirconium0.01-0.5

Никель0,01-1,0Nickel 0.01-1.0

Ванадий0,01-0,5Vanadium 0.01-0.5

Хром0,01-0,5Chrome 0.01-0.5

Сурьма0,01-0,4Antimony 0.01-0.4

Алюминий . ОстальноеAluminum Rest

Таблица 1Table 1

Продолжение табл, 1Continuation of the table, 1

Т а б л и ц а 2Table 2

SU925025490A 1992-02-28 1992-02-28 Aluminium based casting alloy RU1836476C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925025490A RU1836476C (en) 1992-02-28 1992-02-28 Aluminium based casting alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925025490A RU1836476C (en) 1992-02-28 1992-02-28 Aluminium based casting alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1836476C true RU1836476C (en) 1993-08-23

Family

ID=21595986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU925025490A RU1836476C (en) 1992-02-28 1992-02-28 Aluminium based casting alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1836476C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 159039, кл, С 22 С 21/04, 1963. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100192936B1 (en) Carbide Strength Aluminum Base Alloy
EP2241644B1 (en) Heat treatable L12 aluminum alloys
US4772342A (en) Wrought Al/Cu/Mg-type aluminum alloy of high strength in the temperature range between 0 and 250 degrees C.
US4077810A (en) Aluminum alloys having improved mechanical properties and workability and method of making same
US5462712A (en) High strength Al-Cu-Li-Zn-Mg alloys
US5259897A (en) Ultrahigh strength Al-Cu-Li-Mg alloys
EP2112242A1 (en) Heat treatable L12 aluminium alloys
US4636357A (en) Aluminum alloys
JP3335732B2 (en) Hypoeutectic Al-Si alloy and casting method thereof
JPH07109536A (en) Aluminum alloy for forging and its heat treatment
EP0273600A2 (en) Aluminum-lithium alloys
CN110016593A (en) Aluminium alloy and preparation method thereof
Gupta et al. Effect of increase in heterogeneous nucleation sites on the aging behavior of 6061/SiC metal matrix composites
US4642146A (en) Alpha copper base alloy adapted to be formed as a semi-solid metal slurry
US4585494A (en) Beta copper base alloy adapted to be formed as a semi-solid metal slurry and a process for making same
JP2004256873A (en) Aluminum alloy for castings with excellent high-temperature strength
Ahmad et al. Effect of superheating on iron-rich plate-type compounds in aluminium-silicon alloys
KR102566987B1 (en) High strength aluminum-zinc-magnesium-cooper alloy thick plate and method of manufacturing the same
RU1836476C (en) Aluminium based casting alloy
JPH08144003A (en) High strength aluminum alloy excellent in heat resistance
Boyko et al. The effect of alloying additions on the structure and properties of Al-Mg-Si-Mn casting alloy–A review
JPH07258784A (en) Production of aluminum alloy material for forging excellent in castability and high strength aluminum alloy forging
JPH09296245A (en) Aluminum alloy for casting
KR100323300B1 (en) Alluminium cast alloy having no ag for high strength and low cost and manufacturing method thereof
JP2711296B2 (en) Heat resistant aluminum alloy