литейный сплав на основе алюминия

Формула изобретения

Литейный сплав на основе алюминия, содержащий магний, кремний, марганец, титан, железо и бериллий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит один более элементов, выбранных из группы, содержащей скандий, висмут, карбид кремния, нитрид кремния, окись алюминия, окись циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний - 6,5 - 7,5

Кремний - 0,1 - 0,6

Марганец - 0,2 - 0,6

Титан - 0,05 - 0,3

Железо - 0,05 - 0,2

Бериллий - 0,01 - 0,1

Один или более элементов, выбранных из группы, содержащей

Скандий - 0,01 - 0,2

Висмут - 0,01 - 0,4

Карбид кремния - 1,0 - 5,0

Нитрид кремния - 0,1 - 7,0

Окись алюминия - 1,0 - 5,0

Окись циркония - 1,0 - 5,0

Алюминий - Остальное

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия и может найти применение в производстве изделий, работающих в условиях трения и повышенных ударных нагрузок.

Известен сплав на основе алюминия, содержащий следующие компоненты в мас.%:

Магний 6,0 - 7,0

Цирконий 0,05 - 0,20

Бериллий 0,02 - 0,10

Титан 0,05 - 0,15

Алюминий Остальное

[ГОСТ 1583. Сплавы алюминиевые литейные. Стр. 6]

Недостатком этого сплава являются сравнительно низкие механические свойства в литом состоянии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является сплав на основе алюминия, содержащий следующие компоненты в мас.%:

Магний 5,5 - 6,5

Кремний 0,8 - 1,2

Марганец 0,2 - 0,4

Титан 0,05 - 0,2

Цирконий 0,05 - 0,2

Бериллий 0,001 - 0,05

Железо До 0,2

Медь До 0,1

Цинк До 0,1

Алюминий Остальное

[авт. св. СССР N 324287, 23.11.72]

Недостатками этого сплава являются низкие пластичность и ударная вязкость. Указанные недостатки обусловлены тем, что наличие в структуре сплава интерметаллидных фаз Mg₅Al₈, Mg₂Si, MnAl₆ наряду с увеличением прочности снижает пластичность и ударную вязкость.

Задачей настоящего изобретения является повышение пластичности с одновременным повышением ударной вязкости путем дополнительного легирования алюминиевого твердого раствора, измельчения всех структурных составляющих и введения в сплав дисперсного упрочнителя в виде неметаллических частиц.

Поставленная задача решается тем, что в предложенном сплаве на основе алюминия содержится магний, кремний, марганец, титан, железо и бериллий, согласно изобретению дополнительно содержится один или более элементов из группы; скандий, висмут, карбид кремния, нитрид кремния, окись алюминия и окись циркония при следующем соотношении компонентов в мас.%:

Магний 6,5 - 7,5

Кремний 0,1 - 0,6

Марганец 0,2 - 0,6

Титан 0,05 - 0,3

Железо 0,05 - 0,2

Бериллий 0,01 - 0,1

Один или более элементов из группы

Скандий 0,01 - 0,2

Висмут 0,01 - 0,4

Карбид кремния 1,0 - 5,0

Нитрид кремния 0,1 - 7,0

Окись алюминия 1,0 - 5,0

Окись циркония 1,0 - 5,0

Алюминий - остальное

Для опробования предложенного сплава были приготовлены композиции, состав которых приведен в таблице 1.

Упрочнение предложенного сплава достигается путем более высокой степени легирования и микролегирования твердого раствора железом, висмутом или скандием и за счет введения в сплав керамических частиц. Висмут при содержании до 0,3% растворяется в твердом растворе. При содержании висмута более 0,3% в структуре появляются включения, размеры которых не превышают 1-3 мкм и которые действуют как дисперсные упрочнители висмута более 0,3% в структуре появляются включения, размеры которых не превышают 1-3 мкм и которые действуют как дисперсные упрочнители. Кроме того введение висмута обеспечивает повышение коррозионной стойкости под напряжением и улучшает обрабатываемость резанием. Скандий помимо микролегирующего действия является эффективным модификатором. Его введение в комплексе с титаном обеспечивает получение мелкокристаллической структуры, что в свою очередь приводит к повышению механических и технологических свойств. Карбид кремния, нитрид кремния, окись алюминия или окись циркония введены в состав сплава в качестве дисперсного упрочнителя (размер частиц 3-7 мкм). Наличие в структуре сплава большого количества равномерно распределенных мелкодисперсных частиц обеспечивает повышение временного сопротивления разрыву, модуля упругости и ударной вязкости. При введении в сплав железа образуется четвертая фаза, в состав которой входит алюминий, марганец, кремний и железо, выделяющаяся при кристаллизации в виде мелкодисперсных глобулярных частиц. Некоторое изменение содержания других элементов, входящих в состав сплава, по сравнению с прототипом произведено с целью обеспечения ему более благоприятной структуры. При этом несколько уменьшается количество фаз Mg₅Al₈ и MnAl₆ и повышается пластичность.

В таблице 2 приведены свойства предложенного сплава в сопоставлении с известным сплавом.

При содержании компонентов ниже и выше защищаемых пределов требуемый уровень свойств не достигается. При варьировании соотношений ингредиентов получают желаемые характеристики для каждого конкретного случая в зависимости от технологических условий получения деталей и предъявляемых требований.