ДЕФОРМИРУЕМЫЙ ТЕРМИЧЕСКИ НЕУПРОЧНЯЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ
DEFORMED, NOT THERMALLY HARDENABLE ALLOY ON BASE OF ALUMINIUM

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым термически неупрочняемым сплавам, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала преимущественно для токопроводящих и теплопроводных элементов конструкции в авиакосмической технике, судостроении, криогенном машиностроении и других отраслях промышленности.
Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве теплопроводного материала, следующего химического состава (мас.%):
Марганец
1,0-1,6
Алюминий
остальное
(см. Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд. / Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984, с.29).
Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.
Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, применяемый в качестве теплопроводного материала, следующего химического состава (мас.%):
Магний
1,8-2,8
Марганец
0,2-0,6
Алюминий
остальное
(см. Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд. / Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1984, с.44), прототип.
Недостатком известного сплава является низкая прочность, низкая электропроводность и низкая теплопроводность и, как следствие, увеличенный вес элементов конструкции и пониженные характеристики весовой отдачи всей конструкции.
Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, который дополнительно содержит скандий, гафний и иттрий при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Магний
0,55-0,85
Скандий
0,2-0,4
Гафний
0,02-0,05
Иттрий
0,0001-0,005
Алюминий
остальное.
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит скандий, гафний и иттрий и компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):
Магний
0,55-0,85
Скандий
0,2-0,4
Гафний
0,02-0,05
Иттрий
0,0001-0,005
Алюминий
остальное.
Технический результат - повышение прочности, электропроводности и теплопроводности сплава, что позволит снизить массу и габариты элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом.
При предлагаемом содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при неизбежных технологических нагревах (нагрев под деформацию, отжиг) происходит выделение вторичных мелкодисперсных интерметаллидов, содержащих в своем составе алюминий, скандий и другие переходные металлы, входящие в состав сплава, упрочняющих сплав, причем максимальное упрочнение достигается при нагреве до температуры 288°С и выдержке при этой температуре, при этом матрица сплава, представляющая собой, в основном, низкоконцентрированный твердый раствор магния в алюминии, обеспечивает необходимый уровень электро- и теплопроводности.
Пример
Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А99, магния МГ95, иттрия и двойных лигатур алюминий-скандий и алюминий-гафний. Сплав готовили в электрической тигельной плавильной печи и отливали плоские слитки размером 16×160×200 мм. Химический состав сплава приведен в табл.1.
Слитки механически обрабатывали до толщины 14 мм, после чего нагревали до 288°С и прокатывали вгорячую до толщины 6 мм, затем вхолодную до толщины 3 мм. Холоднокатаные заготовки подвергали отжигу при 288°С в течение 8 ч. Полученные таким образом отожженные листы толщиной 3 мм подвергали правке на роликоправильной машине, после чего испытывали при комнатной температуре с определением предела текучести, удельной электрической проводимости γ и теплопроводности λ. Также проводили испытания изготовленных тем же способом листов из сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1.
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 1
Сплав
Химический состав, мас.%
Магний
Марганец
Скандий
Гафний
Иттрий
Алюминий
Предлагаемый
0,6
-
0,22
0,027
0,0025
Остальное
Прототип
2,5
0,3
-
-
-
Остальное
Таблица 2
Сплав
Прочность, электро- и теплопроводность отожженных листов
Предел текучести, σ<sub>0,2</sub>, МПа
Удельная электрическая проводимость, γ, МСм/м
Теплопроводность, λ, Вт/мК
Предлагаемый
255
30
188
Прототип
184
19,6
151
Таким образом, предлагаемый сплав имеет в 1,3 раза более высокий предел текучести, в 1,5 раза более высокую электропроводность и в 1,25 раза более высокую теплопроводность, что позволит в 1,2-1,3 раза снизить массу и габариты токопроводящих и теплопроводных элементов конструкции и соответственно повысить характеристики весовой отдачи конструкции в целом, что принципиально важно для авиакосмической техники, судостроения и других отраслей промышленности.