ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ
ALUMINIUM-BASED CAST ALLOY

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к литейным сплавам на основе алюминия, применяемым в авиационной технике и других отраслях машиностроения для нагруженных деталей внутреннего набора фюзеляжа, деталей управления, силовых кронштейнов и др. взамен штамповок, работающих длительно до 250°C.
Известен литейный сплав на основе алюминия, содержащий (мас.%):
Cu
3,5-5,5
Mg
0,2-0,5
Zr
0,1-0,4
Ti
0,1-0,4
Al
остальное (Заявка Япония №58-5979)
Сплав обладает пониженными значениями механических и литейных свойств.
Известен высокопрочный литейный сплав на основе алюминия, содержащий (мас.%):
Cu
4,5-5,1
Mn
0,35-0,8
Ti
0,15-0,35
Cd
0,07-0,25
Al
остальное (ГОСТ 1583-93)
Известен также высокопрочный литейный сплав на основе алюминия, содержащий (мас.%):
Cu
5,0-6,5
Mn
0,15-0,5
Ti
0,05-0,3
Cr
0,1-0,25
Cd
0,05-0,2
Al
остальное (a.c. СССР №678889)
Известные сплавы имеют низкую технологичность при литье в песчаные формы.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является литейный сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, титан, цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Cu
3,5-5,0
Mg
0,55-1,0
Ti
0,21-0,5
Zr
0,10-0,5
Al
остальное (Патент РФ №2080407)
Недостатком сплава-прототипа являются недостаточно высокие литейные свойства, предел прочности и качество отливок.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание литейного сплава на основе алюминия, обладающего повышенными литейными свойствами (жидкотекучестью и горячеломкостью), пределом прочности, что позволит повысить качество сложных по конфигурации фасонных отливок.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен литейный сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, титан, цирконий, отличающийся тем, что дополнительно содержит марганец, цинк, скандий при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Cu
3,5-6,0
Mg
0,2-0,9
Ti
0,1-0,4
Zr
0,1-0,5
Mn
0,2-1,2
Zn
0,5-2,5
Sc
0,15-0,5
Al
остальное
Установлено, что при заявленном соотношении и содержании компонентов при введении марганца, цинка, скандия повышаются литейные и прочностные свойства.
Примеры осуществления
Пример 1.
Приготовление опытного сплава в электропечи состава Al - 3,5% Cu - 0,2% Mg - 0,1% Ti - 0,1% Zr - 0,2% Mn - 0,5% Zn - 0,15% Sc.
В предварительно нагретую электропечь загрузили и расплавили чушковой алюминий. Затем вводили лигатуры Al-Cu, Al-Mn и Al-Ti, Al-Sc, Al-Zr, магний и цинк, расплав перемешивали, выстаивали, обрабатывали фторцирконатом калия. Состав опытного сплава и значения механических и технологических свойств приведены в таблицах 1, 2.
Примеры 2, 3 - аналогичны примеру 1, пример 4 - прототип. Составы сплавов приведены в таблице 1.
В таблице 2 приведены механические и технологические свойства образцов, вырезанных из отливок предлагаемого сплава и сплава-прототипа, системы Al-Cu-Mg.
Механические свойства определялись после термообработки по режиму Т5: закалка + искусственное старение, для сплава-прототипа по режиму Т4: закалка + естественное старение.
Из таблицы 2 следует, что для отливок (корпуса, крышки) из предлагаемого сплава технологические свойства значительно выше по сравнению с прототипом: жидкотекучесть повышается на 20-24%, горячеломкость снижается на 60%, линейная усадка снижается на 15%. Предел прочности возрастает на 5-7,5%.
Фасонные отливки прошли контроль качества. Брака по литью не обнаружено.
Таким образом, применение предлагаемого сплава системы Al-Cu-Mg в изделиях для фасонных отливок сложной конфигурации деталей внутреннего набора позволит получать качественные отливки с высокими технологическими свойствами при прочностных свойствах на уровне прототипа. Это снизит металлоемкость и повысит надежность в эксплуатации и ресурс изделий.