Сплав на основе алюминия

 

Сплав предназначен для применения в качестве конструкционного материала. Сплав содержит, мас. % : кремний 1,2 - 2,8; железо 1,2 - 2,7; медь 0,5 - 2,0; магний 0,4 - 1,2; марганец 0,1 - 0,6; цинк 0,1 - 1,5; нитрид титана 0,002 - 0,005; лантан 0,005 - 0,15; алюминий остальное. Свойства сплава следующие: в литом состоянии предел прочности 225 - 238 МПа, предел текучести 130 - 142 МПа, относительное удлинение 4,6 - 6,5% , в состоянии Т6: предел прочности 358 - 378 МПа, предел текучести 295 - 310 МПа, относительное удлинение 5,2 - 6,0% . 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, предназначенных преимущественно для получения отливок методом литья в металлические формы.

Известен сплав АК5М (ГОСТ1583-89, с. 4-5), содержащий, мас. % : кремний 4,5-5,5 медь 1,0-1,5 магний 0,35-0,6 марганец до 0,5 железо до 1,0 (кокиль) цинк до 0,3 алюминий остальное К недостаткам сплава АК5М относятся: невысокий уровень механических свойств и ограничение по концентрации железа, что не позволяет использовать для его производства дешевые высокожелезистые шихтовые материалы.

Наиболее близким к предлагаемому является сплав, который содержит, мас. % : кремний 2,0-3,0 железо 2,0-3,0 медь 1,0-4,0 магний 0,2-0,8 марганец 0,2-0,8 цинк 0,2-1,5 титан 0,02-0,15 хром 0,02-0,15 цирконий 0,02-0,15 церий 0,005-0,05 алюминий остальное Этот сплав содержит более 2,0 мас. % Fe и позволяет достигнуть более высокого уровня механических свойств по сравнению с АК5М, однако они остаются на недостаточном уровне.

Целью изобретения является повышение механических свойств, преимущественно в отливках, полученных методом жидкой штамповки.

Для достижения поставленной цели сплав на основе алюминия, содержащий кремний, железо, медь, магний, марганец и цинк, дополнительно содержит нитрид титана и лантан при следующем соотношении компонентов, мас. % : кремний 1,2-2,8 железо 1,2-2,7 медь 0,5-2,0 магний 0,4-1,2 марганец 0,1-06 цинк 0,1-1,5 нитрид титана 0,002-0,05 лантан 0,005-0,15 алюминий остальное Заявленные концентрации кремния, железа и марганца обеспечивают формирование эвтектики (Al)+(FeSiMnAl) с дисперсным строением, особенно в случае жидкой штамповки. Выход за эти концентрации может привести к образованию фаз FeAl₃ или (FeSiAl₅), имеющих неблагоприятную морфологию и отрицательно влияющих на механические свойства. Выбор концентраций меди, магния и цинка связан с получением оптимальной легированности алюминиевого твердого раствора и, соответственно, обеспечением требуемого уровня прочности и пластичности.

Нитрид титана способствует повышению дисперсности эвтектики (Al)+ (FeSiMnAl) и равномерности распределения ее колоний. Лантан положительно влияет на процесс распада алюминиевого твердого раствора при старении, что приводит к росту механических свойств. При концентрациях La и TiN менее нижнего предела их действие незначительно, а при концентрации свыше верхнего предела возникает опасность появления микроструктурных неоднородностей.

Авторам неизвестно использование нитрида титана и лантана в алюминиевых сплавах, структура которых в основном состоит из эвтектических колоний (Al)+ (FeSiMnAl), что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения требованию критерия "Существенные отличия".

Для опробования предлагаемого сплава в лабораторных условиях были приготовлены 6 составов, включая заявленные концентрации, и средний состав известного сплава. Сплавы готовили в электрической печи сопротивления из чистых шихтовых материалов (Al, Si, Cu, Mg, Zn), лигатур (Al-Fe, Al-Mn, Al-La) и порошка TiN. Механические свойства определяли на образцах, вырезанных из цилиндрических жидкоштампованных отливок, в литом и термообработанном состояниях.

Результаты испытания, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый сплав (составы 2-4) превосходит известный (состав 6) как по прочностным свойствам (_B) и _0,2, так и по пластичности.

Сплав рекомендуется для получения деталей с использованием жидкой штамповки взамен обработки резанием деформированных полуфабрикатов из сплавов типа Д16, что позволит добиться существенной экономии материала.

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, содержащий кремний, железо, медь, магний, марганец, цинк, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, он дополнительно содержит лантан и нитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас. % : Кремний 1,2 - 2,8 Железо 1,2 - 2,7 Медь 0,5 - 2,0 Магний 0,4 - 1,2 Марганец 0,1 - 0,6
Цинк 0,1 - 1,5
Нитрид титана 0,002 - 0,050
Лантан 0,005 - 0,150
Алюминий Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1