close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7766

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7766
(13) C1
(19)
(46) 2006.02.28
(12)
7
(51) C 22C 21/14, 21/16
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ
BY 7766 C1 2006.02.28
(21) Номер заявки: a 20030268
(22) 2003.03.27
(43) 2004.09.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение "Научно-исследовательский
институт импульсных процессов с
опытным производством" (BY)
(72) Авторы: Андрушевич Андрей Александрович; Чурик Михаил Николаевич; Казаневская Ирина Николаевна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение "Научно-исследовательский институт импульсных процессов
с опытным производством" (BY)
(56) ГОСТ 4784-97. Алюминий и сплавы
алюминиевые деформируемые. Марки.
RU 2119544 C1, 1998.
EP 0038605 A1, 1981.
RU 1709746 C, 1994.
(57)
Алюминиевый сплав, преимущественно для изготовления электроэрозионностойких
изделий, содержащий кремний, медь, магний, марганец, железо и алюминий, отличающийся тем, что дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас. %:
кремний
0,2-0,4
медь
1,2-2,2
магний
0,1-0,2
марганец
0,1-0,2
железо
0,2-0,5
титан
0,05-0,20
алюминий
остальное.
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к коррозионностойким алюминиевым сплавам для отливок, работающих в условиях электроэрозионного и механического изнашивания, имеющих относительно высокие механические свойства, например, вставки токосъемников электротранспорта.
В настоящее время для повышения электроэрозионной стойкости сплавов на основе
алюминия при производстве литых вставок используются алюминиевые сплавы с пониженным содержанием примесей (железа <0,5 %; кремния <0,5 %). Это, в свою очередь,
приводит к удорожанию литья (Миляев А.Ф., Лолитко Г.П., Костюченко А.С. Литье в кокиль алюминиевых вставок токосъемника // Литейное производство. - 2000. - № 3. - С. 41-42).
Известен алюминиевый сплав (EP 899350, С 22С 21/00, 2000) следующего химического состава, мас. %:
кремний
0,05-0,25
медь
<0,35
магний
0,005-0,08
BY 7766 C1 2006.02.28
марганец
<0,1
железо
0,1-0,4
титан
0,12-0,22
алюминий
остальное.
Однако литейные свойства этого сплава невысоки. Кроме того, использование таких
элементов, как медь, марганец, магний, в этих количествах является нецелесообразным
из-за незначительного эффекта их влияния на механический износ.
Известен также коррозионностойкий алюминиевый сплав (Патент Японии 3077974,
МПК С 22С 21/02, 2001) следующего химического состава, мас. %:
кремний
0,2-1,8
медь
≤1,0
магний
0,2-1,6
марганец
0,05-0,5
хром
0,01-0,2
титан
0,01-0,1
цирконий
0,01-0,2
алюминий
остальное.
Вместе с тем использование дорогостоящих хрома и циркония удорожает стоимость
изделия.
Наиболее близко к описываемому изобретению по техническим оценкам и достигаемому результату относится алюминиевый сплав системы Al-Cu-Si-Mg с повышенным содержанием магния до 0,5 % (дуралюмин), обладающий высокой пластичностью. Типичный представитель дуралюминов - низколегированный сплав марки Д18 (ГОСТ 4784-97),
содержащий, мас. %:
кремний
<0,8
медь
2,2-3,0
магний
0,2-0,5
марганец
<0,2
железо
<0,7
хром
<0,1
цинк
<0,25
алюминий
остальное.
Дуралюмины обладают повышенной склонностью к газонасыщению, в особенности
водородом. Это препятствует получению плотной отливки. Повышенное содержание железа и кремния не обеспечивает ударную вязкость. Литейные свойства (жидкотекучесть)
низкие, значителен электроэрозионный износ из-за малой плотности в литом состоянии.
Самыми существенными недостатками указанных алюминиевых сплавов являются
низкие литейные свойства, высокая склонность к образованию горячих трещин.
Задачей данного изобретения является повышение механической прочности, литейных свойств и сохранение электроэрозионной стойкости получаемых литьем алюминиевых вставок в условиях эксплуатации токосъемников электротранспорта (трамваев) при
снижении стоимости их изготовления вследствие отсутствия дорогостоящего оборудования и оснастки.
Поставленная задача достигается тем, что алюминиевый сплав, содержащий кремний,
медь, марганец, магний, железо и алюминий, включает в себя титан при следующем соотношении компонентов, мас. %:
кремний
0,2-0,4
медь
1,2-2,2
магний
0,1-0,2
марганец
0,1-0,2
железо
0,2-0,5
2
BY 7766 C1 2006.02.28
титан
0,05-0,2
алюминий
остальное.
В предлагаемом алюминиевом сплаве по сравнению с прототипом при сохранении
электроэрозионной стойкости существенно возрастает механическая прочность и износостойкость за счет дополнительного введения в расплав титана при сокращении количества
магния. Содержание магния в сплаве в пределах 0,1-0,2 % позволяет сохранить химическую (коррозионную) стойкость и увеличить физико-механические свойства.
Комплексное легирование алюминиевого сплава кремнием, медью, марганцем, магнием и титаном упрочняет металлическую основу, изменяет структуру, повышает микротвердость α-твердого раствора алюминия и вязкость разрушения.
Кремний как легирующий элемент повышает прочность и износостойкость за счет
микролегирования металлической основы и образования упрочняющих фаз типа Mg2Si.
Легирование медью в количествах 1,2-2,2 % оказывает положительное влияние на
дисперсность матрицы сплава, измельчая дендриты и повышая дисперсность α-твердого
раствора алюминия. Добавка меди также увеличивает твердость и улучшает коррозионную стойкость алюминиевых отливок. Предел содержания меди в алюминиевых сплавах
не превышает 2,2 %. В таких количествах медь не оказывает существенного влияния на
ударную вязкость, но на 30-40 % увеличивает прочность и повышает коррозионную стойкость и износостойкость сплавов.
Марганец, образуя дисперсные включения марганцевой фазы в присутствии меди, несколько повышает прочностные свойства сплава, нейтрализует вредное влияние железа и
повышает его коррозионную стойкость.
Магний совместно с медью образует упрочняющие фазы, определяющие основные
прочностные свойства сплава. В количестве 0,1-0,2 % магний позволяет сохранить коррозионную стойкость.
Железо в количестве 0,2-0,5 % в сочетании с кремнием повышает литейные свойства
алюминиевого сплава, не ухудшая существенно при этом механические свойства - прочность и пластичность.
Титан введен как эффективный микролегирующий и модифицирующий элемент. Добавки 0,05-0,2 % титана позволяют улучшить физико-механические свойства сплава за
счет получения дисперсной структуры α-твердого раствора алюминия и измельчения фазовых составляющих структуры. Введение в расплав титана позволяет резко снизить содержание растворимых в сплаве газов (кислород, азот, водород), которые способствуют
его переохлаждению при кристаллизации. Титан связывает их в стойкие ассоциации - оксиды, нитриды и карбиды, равномерно распределенные по металлической матрице.
Алюминиевый сплав требуемого состава получали в индукционной печи ИСТ-016
с графитовым тиглем. Плавку вели в течение 0,5-0,7 часа при температуре 750-780 °C.
В расплав вторичного алюминиевого сплава с содержанием, ( %) Si 0,6-0,8; Fe 0,7-0,8;
Cu 2,2-3,0; Mn - 0,2; Mg 0,2-0,5; Al - остальное, вводили алюминий марки А7, при необходимости подшихтовывали магнием, марганцем, медью, а затем добавляли титан марки
BT1. Осуществляли выдержку 0,15-0,2 часа, обрабатывали флюсом состава, мас. %: KCl 50; NaCl - 25; криолит -25. Далее охлаждали с печью до 710-720 °C и разливали в кокили
для получения образцов на механические испытания технологических проб и литых заготовок вставок.
Определяли механические свойства - прочность (σв), относительное удлинение (δ), на
отдельно отлитых образцах по ГОСТ 2685-93, твердость по Бриннелю HB (ГОСТ 901293). Оценивали жидкотекучесть и усадку сплавов, газосодержание технологических проб
в сравнении с эталоном шкалы пористости (ГОСТ 1583-93). Значения свойств сплавов в
литом состоянии приведены в таблице.
3
BY 7766 C1 2006.02.28
Механические, литейные свойства и пористость алюминиевых сплавов
Механические
Литейные
Химический состав, %
свойства
свойства
№
Балл
Жидко№
порисσB,
теку- Усадп/п Si
тости
Cu Mn Mg Fe
Ti
Al
δ, % HB
МПа
честь, ка, %
см
Известный сплав
1.
0,8 2,2 0,2 0,2 0,7
ост. 96,5 5,0 38,5
150
1,4
2-3
2.
0,8 3,0 0,2 0,5 0,7
ост. 98,0 5,2 40,0
152
1,3
3
Предлагаемый сплав
3.
0,2 1,2 0,1 0,1 0,2 0,1 ост. 100,4 4,6 47,9
180
1,0
1-2
4.
0,3 1,8 0,1 0,2 0,4 0,05 ост. 102,0 4,8 46,5
172
0,9
2
5.
0,4 2,2 0,2 0,2 0,5 0,2 ост. 106,0 4,8 45,9
168
1,0
1-2
Пример 1.
Получали сплав с содержанием ( %) Si - 0,2; Cu -1,2; Mn - 0,1; Mg 0,1; Fe 0,2-; Ti - 0,1;
Al - остальное в индукционной печи при 750-760 °C по приведенной выше технологии.
Приготовленный сплав разливали при 710-720 °C в предварительно нагретые до 250300 °С кокиля, окрашенные меловой краской. Значения механических, литейных свойств
и пористость сплава предлагаемого состава приведены в таблице.
Пример 2.
Получали сплав с содержанием ( %) Si - 0,3; Cu -1,8; Mn-0,1; Mg 0,2; Fe 0,4-; Ti - 0,05;
Al - остальное в индукционной печи при 750-780 °С. Приготовленный сплав разливали
при 710-720 °C в предварительно нагретые до 250-300 °С кокиля, окрашенные меловой
краской. Значения механических, литейных свойств и пористость сплава предлагаемого
состава приведены в таблице.
Пример 3.
Получали сплав с содержанием ( %) Si - 0,4; Cu 2,2; Mn - 0,2; Mg 0,2; Fe 0,5-; Ti - 0,2;
Al - остальное в индукционной печи при 750-780 °C. Приготовленный сплав разливали
при 710-720 °C в предварительно нагретые до 250-300 °C кокиля, окрашенные меловой
краской. Значения механических, литейных свойств и пористость сплава предлагаемого
состава приведены в таблице.
Предлагаемый алюминиевый сплав имеет лучшие литейные свойства в 1,2-1,4 раза
при сохранении величин механических свойств. Износостойкость литых заготовок вставок находится на уровне деформируемых вставок из известного сплава при снижении
стоимости на 20-30 %.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
89 Кб
Теги
патент, by7766
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа