СПЛАВ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
ALLOY ON THE BASIS OF MAGNESIUM AND PRODUCT MADE OF IT

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления корпусов приборов, кронштейнов, барабанов колес и других деталей, применяемых в авиационной технике.
Известен сплав марки МЛ8 на основе магния следующего химического состава, мас. %:
Цинк
5,5-6,6
Цирконий
0,7-1,1
Кадмий
0,2-0,8
Примеси
≤0,2
Магний
остальное
(ГОСТ 2856-79 Сплавы магниевые литейные. Технические требования).
Механические свойства сплава после термической обработки: предел прочности 264 МПа, предел текучести 166,5 МПа, удлинение 4%. Изделиями из этого сплава являются, например, колеса самолетов и их составные детали.
Недостатками сплава и изделий, выполненных из него, являются низкие механические свойства, склонность к горячеломкости, склонность к появлению трещин в отливках в процессе литья и ограниченная номенклатура производства изделий.
Известен сплав фирмы Magnesium Elektron, Ltd. следующего химического состава, мас.%:
Цинк
до 1,3
Цирконий
0,2-0,7
Неодим
2,0-4,5
РЗМ (с атомным номером 62-71)
0,2-0,7
Магний
остальное
(Заявка № WO 2005035811).
Механические свойства этого сплава после термической обработки составляют: предел прочности 270-300 МПа, удлинение 4-7%.
Недостатками сплава являются низкие механические свойства, высокая стоимость сплава за счет большого содержания неодима и других редкоземельных металлов.
Недостатками изделий из этого сплава является повышенная трудоемкость при производстве.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав марки МЛ18 следующего химического состава, мас.%:
Цинк
7,0-8,0
Цирконий
0,7-1,1
Кадмий
0,4-1,0
Серебро
1,0-1,6
Магний
остальное
(Справочник «Магниевые сплавы», том 1. М.: «Металлургия», 1978, стр.70).
Недостатком сплава-прототипа является недостаточно высокий предел текучести, недостаточно высокие литейные свойства, а также сравнительно большое содержание токсичного кадмия.
Недостатками изделий из сплава-прототипа является склонность к образованию горячих трещин, невозможность получения отливок высокой сложности, повышенная токсичность в процессе их производства и загрязнение токсичными веществами окружающей среды.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава на основе магния и изделия, получаемого из него, с высокими механическими и литейными свойствами, пониженной токсичностью при его плавке и механической обработке.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, включающий цинк, цирконий, кадмий, серебро, который дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цинк
8,0-8,5
Цирконий
0,7-0,9
Кадмий
0,1-0,2
Серебро
2,5-3,0
Бор
0,1-0,15
Магний
остальное
Авторами установлено, что дополнительное содержание бора при заявленных соотношениях других компонентов в сплаве на основе магния обеспечивает повышение механических и литейных свойств и понижение токсичности в процессе плавки сплава и эксплуатации деталей из него.
Пример осуществления.
В тигельную печь загружали магний, после его расплавления в расплав вводили компоненты сплава. Цирконий вводили в жидкий сплав из лигатуры магний-цирконий, бор из борного ангидрида. Затем выполнялись технологические операции, необходимые в процессе приготовления сплава. Готовый жидкий сплав разливали в литейные песчаные формы или в кокиль. Исследования проводились на трех составах предлагаемого сплава и на одном составе сплава-прототипа, указанных в табл.1.
Таблица 1Химический состав магниевых сплавов
Состав сплава
Химический состав, мас.%
Zn
Zr
Cd
Ag
В
Mg
1
8.0
0.7
0.1
2.5
0.1
ост
2
8.2
0.8
0.15
2.8
0.12
ост
3
8.5
0.9
0.2
3.0
0.15
ост
прототип
7.5
0.85
0.70
1.4
-
ост
В табл.2 представлены механические свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа.
Таблица 2Механические свойства сплавов
Состав сплава
Вид термической обработки
Предел прочности, МПа
Предел текучести, МПа
Относительное удлинение, %
20°С
150°С
1
Т6
342,0
290,0
190,0
4,5
2
Т6
345,0
297,0
200,0
4,2
3
Т6
347,0
310,0
195,0
4,0
Прототип
Т6
335,0
245,0
160,0
5,0
Как видно из табл.2, предлагаемый сплав в сравнении со сплавом-прототипом обладает более высокими механическими свойствами: предел прочности повышается на 10%, предел текучести при температуре 20°С и 150°С - на 20%.
Кроме того, как показали исследования, у предлагаемого сплава меньшая склонность к образованию горячих трещин при литье, горячеломкость по ширине кольца у предлагаемого сплава 25 мм, а у сплава-прототипа - 30 мм.
Таким образом, применение предлагаемого сплава в нагруженных изделиях авиационного назначения способствует повышению их надежности и ресурса при эксплуатации, а также позволит получать изделия высокой сложности.