ДЕФОРМИРУЕМЫЙ ТЕРМИЧЕСКИ НЕУПРОЧНЯЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ
DEFORMABLE THERMALLY NON-HARDENABLE ALUMINIUM-BASED ALLOY

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве деформированных полуфабрикатов из термически неупрочняемых сплавов на основе алюминия, применяемых в качестве конструкционного и проводникового материала преимущественно в авиакосмической и атомной технике.
Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:
Магний
0,5-1,8
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).
Однако существующий сплав имеет низкие прочностные свойства.
Известен деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия 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 и низкая электропроводность и, как следствие, увеличенный вес и соответственно пониженные характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов.
Предлагается деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, скандий, цирконий, церий, железо и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Магний
1,8-2,4
Скандий
0,2-0,4
Цирконий
0,1-0,2
Церий
0,0001-0,005
Железо
0,01-0,15
Кремний
0,01-0,1
Алюминий
Остальное,
при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть не меньше единицы.
Предлагаемый сплав отличается от известного тем, что он дополнительно содержит скандий, цирконий, церий, железо и кремний и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Магний
1,8-2,4
Скандий
0,2-0,4
Цирконий
0,1-0,2
Церий
0,0001-0,005
Железо
0,01-0,15
Кремний
0,01-0,1
Алюминий
Остальное,
при этом величина отношения содержания железа к содержанию кремния должна быть не меньше единицы.
Технический результат - повышение прочности и электропроводности сплава, что позволит уменьшить вес изготавливаемых конструкций и соответственно повысить характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов.
При данном содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве при распаде твердого раствора, зафиксированного при кристаллизации слитка, происходит образование вторичных мелкодисперсных интерметаллидов, оказывающих непосредственное упрочняющее воздействие и обедняющих твердый раствор, повышая тем самым электропроводность матрицы. Это позволяет повысить прочность и электропроводность сплава, сохранив его высокую коррозионную стойкость и хорошую свариваемость, и, как следствие, уменьшить вес изготавливаемых конструкций, повысив тем самым характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов, что особенно важно для авиакосмической и атомной техники.
Пример
Получили предлагаемый сплав из шихты, состоящей из алюминия А99, магния МГ95, двойных лигатур алюминий-скандий, алюминий-цирконий, алюминий-церий, алюминий-железо и силумина. Сплав готовили в электрической плавильной печи и методом полунепрерывного литья отливали круглые слитки диаметром 315 мм. Химический состав сплава приведен в таблице 1.
в
Слитки гомогенизировали, резали на мерные заготовки, механически обрабатывали, после чего при 400°С прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе на пруток диаметром 110 мм. Пруток прокатывали при 390°С на катаную заготовку диаметром 8 мм, которую отжигали при 390°С, после чего подвергали холодному волочению до диаметра 2 мм с пятью промежуточными отжигами. Полученную таким образом проволоку диаметром 2 мм отжигали при 250°С. Горячепрессованный пруток диаметром 110 мм и отожженную проволоку диаметром 2 мм испытывали при комнатной температуре с определением предела прочности σ и удельной электропроводности γ. Также проводили испытания сплава-прототипа, химический состав которого приведен в таблице 1. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 1
Сплав
Химический состав, мас.%
Магний
Марганец
Скандий
Цирконий
Церий
Железо
Кремний
Fe/Si
Алюминий
Предлагаемый
2,08
-
0,32
0,12
0,0005
0,03
0,02
1,5
Остальное
Прототип
2,3
0,4
-
-
-
-
-
-
Остальное
Примечание: Fe/Si - отношение содержания железа к содержанию кремния.
Таблица 2
Сплав
Предел прочности, σ<sub>в</sub>, МПа
Удельная электропроводность, γ, МСм/м
Горячепрессованный пруток
Отожженная проволока
Горячепрессованный пруток
Отожженная проволока
Предлагаемый
320
243
25,0
25,3
Прототип
210
180
20,8
21,0
Таким образом, предлагаемый сплав имеет предел прочности в 1,2-1,5 раза выше, а электропроводность в 1,15-1,25 раза выше, чем известный сплав-прототип. Это позволит на 10-30% снизить вес конструкций и соответственно повысить характеристики весовой отдачи приборов и аппаратов, что принципиально важно для авиакосмической и атомной техники. Кроме того, применение предлагаемого сплава в виде проволочной заготовки для последующего волочения позволит повысить производительность процесса получения из нее тонкого провода за счет уменьшения числа обрывов при волочении. Применение предлагаемого сплава в виде сварочной проволоки при сварке плавлением заготовок из деформируемых термически неупрочняемых малолегированных сплавов на основе системы алюминий-магний позволит повысить прочность и надежность сварных соединений. Сварные и несварные конструкции из предлагаемого сплава могут применяться для работы в различных агрессивных средах, таких как морская вода, нефть, минеральные масла, компоненты топлива двигателей летательных аппаратов, минеральные удобрения, фтор.