сплав на основе алюминия

область техники

изобретение относится к области металлургии, а именно к по- лучению сплавов на основе алюминия, предназначенных для изготовления штамповок, в частности штамповок дисков автомобильных колес.

предшествующий уровень техники

известны сплавы системы AL-Zn-Mg-Cu, например B95, B96цl, которые используют для производства конструкционных штамповок. однако сплавы обладают невысокой технологичностью при объемной штамповке, что не позволяет получать сложные по форме штамповки.

за прототип принят известный деформационньш сплав 7075, содержащий следующие компоненты : медь 1.2í2.0%

магний 2.1í2.9% марганец <0.3% железо <0.50% кремний <0.40% цинк 5.1í6.1%

титан <0.20% хром 0.18í0.28%

алюминий - остальное (ASTM B221M). к недостаткам данного сплава относится следующее:

-сплав обладает недостаточной пластичностью в литом состоянии и, естественно, склонностью к образованию трещин при литье;

-сплав содержит большое количество легирующих элементов и при-

месей (более 10 %), что приводит к образованию грубых первичных нерастворимых интерметашiидов и, соответственно, снижает усталостные характеристики изделий.

раскрытие изобретения

технической задачей настоящего изобретения является создание сплава с оптимальным сочетанием прочности и пластичности, которые гарантируют требуемый уровень эксплуатационных характери- стик дисков автомобильных колес, снижение их массы в сочетании с высокой технологичностью при объемной штамповке, особенно изделий сложной формы.

указанный технический результат достигается тем, что сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, марганец, железо, кремний, цинк, титан, хром, согласно изобретению дополнительно содержит цирконий, бор и водород при следующем соотношении компонентов, мac%: медь 0.8í2.2

магний 1.2í2.6

марганец 0.2-ю.6

железо <0.25

кремний <0.20

цинк 5.0í6.8

титан <0.1

хром 0.08-ю.17

цирконий 0.01-юд2 бор 0.0008-ю.005

водород (0,3-4,I)IO- ⁵

алюминий - остальное, при этом: Ti+Zr+Cr<0.25 %, Cu+Mg+Zn≤8.6%.

добавка бора и циркония обеспечивает повышение техноло- гичности сплава при деформации, особенно при осадке и объемной штамповке за счет формирования в слитках мелкозернистой однородной структуры. наличие в сплаве менее 0.0008% бора приводит к формированию в слитках грубой, крупнозернистой структуры и, как следствие, снижению технологичности при деформации. при содержании в слитках более 0.005% бора образуются скопления интерметаллидов тfflг, снижающие усталостные и пластические характеристики полуфабрикатов.

присутствие в сплаве водорода способствует образованию гидридов титана, которые, являясь модификаторами, дополнительно измельчают структуру слитка.

при содержании в слитках циркония менее 0,01% в полуфабрикатах образуется неоднородная крупнокристаллическая рекристал- лизованная структура, увеличивающая анизотропию свойств по сечению полуфабрикатов. при содержании циркония более 0,12% появляются первичные интерметаллиды Ab(Zr ₅ Ti), уменьшающие технологичность слитков при деформации и способствующие образованию внутренних дефектов.

присутствие наряду с сильнейшим антирекристаллизатором цирконием в предлагаемом сплаве в небольших количествах титана и хрома, при их суммарном содержании (Zr+Ti+ Cr) не превышающем

0,25 % способствует формированию в штамповках нерекристаллизо-

ванной структуры с минимальным количеством эвтектических составляющих и отсутствием первичных интерметаллидов переходных элементов с алюминием.

снижение степени легированности сплава основными компонентами Cu,Mg и Ti (менее 8,6%) уменьшает вероятность образования грубых избыточных фаз и их отрицательное влияние на технологичность при деформации и пластические свойства штамповок.

варианты осуществления изобретения

пример осуществления изобретения.

в промышленных условиях литейного цеха предприятия - заявителя были отлиты опытные слитки алюминиевого сплава с химическим составом, приведенным в таблице 1.

таблица 1.

1-3 предложенный сплав, 4 - известный сплав.

из слитков после гомогенизации при температурах 455í470 ⁰ C в течение 20 часов и последующей обточки были изготовлены штамповки дисков автомобильных колес. штамповки подвергали термической обработке по режиму: -закалка от температур 465í475 ⁰ C после выдержки 90 мин в воду с температурой 20-25 ⁰ C,

-старение по режиму T2 (I ступень 110-120 ⁰ C, выдержка 5 ча-

сов, п ступень 165-175 ⁰ C ₅ выдержка 15 часов).

технологическая пластичность, приведенная в таблице 2, определялась на образцах, отобранных от гомогенизированных слитков.

как видно из полученных и представленных результатов состав предложенного сплава позволяет повысить технологическую пластичность в 1,2-1,35 раза, пластичность в 1,35-1,6 раза при увеличении прочностных показателей более чем в 1,1 раза, сохранении коррозионных свойств и улучшении сопротивления усталости.

таблица 2.

комплекс механических свойств заявленного и известного сплава представлен в таблице 3.

таблица 3.

промышленная применимость

использование предлагаемого сплава для производства штамповок, в том числе дисков автомобильных колес, позволит повысить технологичность их получения, а также надежность и работоспособность изделий в эксплуатации.

предлагаемый сплав по сравнению с известным обладает оптимальным сочетанием прочности и пластичности, которые гарантируют требуемый уровень эксплуатационных характеристик дисков автомобильных колес, снижение их массы в сочетании с высокой технологичностью при объемной штамповке, особенно изделий сложной формы.