Патентам и товарным знакам (19)

Скачать 119.92 Kb.

Название	Патентам и товарным знакам (19)
Дата публикации	18.01.2015
Размер	119.92 Kb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Химия > Документы

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

(19)

(11)

2447173

(13)

(51) МПК

C22C21/12 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21), (22) Заявка: 2011112954/02, 05.04.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
05.04.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 05.04.2011

(45) Опубликовано: 10.04.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2379366 C1, 20.01.2010. RU 2210614 C1, 20.08.2003. FR 2855834 A1, 10.12.2004. CA 2544509 A1, 13.10.2006. TW 1245805 В, 21.12.2005.

Адрес для переписки:
105005, Москва, ул. Радио, 17, ФГУП "ВИАМ"

(72) Автор(ы):
Каблов Евгений Николаевич (RU),
Антипов Владислав Валерьевич (RU),
Сенаторова Ольга Григорьевна (RU),
Ткаченко Евгения Анатольевна (RU),
Вахромов Роман Олегович (RU),
Григорьев Максим Викторович (RU)

(73) Патентообладатель(и):
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

(57) Реферат:

Предлагаемое изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в авиакосмической промышленности и транспортном машиностроении. Сплав содержит следующие компоненты, мас.%: медь 3,50-4,50, магний 1,20-1,60, марганец 0,30-0,60, цирконий 0,01-0,15, серебро 0,01-0,50, железо 0,01-0,12, кремний 0,01-0,08, титан 0,01-0,06, скандий 0,01-0,20, кальций 0,001-0,05, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей никель 0,005-0,05, гафний 0,01-0,10, при этом суммарное содержание Fe+Si

0,15, при отношении Fe/Si

1,2, алюминий - остальное. Технической задачей изобретения является создание сплава на основе алюминия с высоким уровнем прочности, трещиностойкости и усталостной долговечности. Применение предлагаемого сплава с улучшенными характеристиками позволит повысить ресурс и надежность элементов конструкции перспективных самолетов. 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области цветной металлургии сплавов на базе системы Al-Cu-Mg, используемых в качестве основного конструкционного материала для основных элементов планера (обшивок и стингеров низа крыла, обшивок фюзеляжа и др.) и может быть использовано в авиакосмической промышленности и транспортном машиностроении.

Известен сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:

Медь	3,8-4,5
Магний	1,2-1,6
Марганец	0,40-0,80
Титан	0,01-0,07
Никель	0,01-0,05
Водород	2,7·10^-5-5,0·10^-5
Алюминий	Остальное

(патент РФ

2163941)

Недостатком известного сплава является пониженные значения сопротивления распространению трещин усталости, вязкости разрушения и усталостной долговечности.

Известен также сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:

Медь	3,0-4,2
Магний	1,0-2,2
Марганец	0,10-0,80
Титан	0,01-0,10
Цирконий	0,03-0,20
Ванадий	0,001-0,15
По крайней мере,
один элемент из группы:
Никель	0,001-0,25
Кобальт	0,001-0,25
Алюминий	Остальное

(патент РФ

2210614)

Недостатком известного сплава является недостаточный уровень прочностных характеристик.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе алюминия следующего химического состава, мас.%:

Медь	3,0-4,0
Магний	0,4-1,1
Марганец	0,9
Цирконий	0,25
Серебро	0,8
Цинк	1,0
Железо	0,5
Кремний	0,5
Алюминий	Остальное

Медь и магний присутствуют в сплаве в соотношении (Cu/Mg=3,6-4,5)

(патент РФ

2379366).

Недостатком известного сплава является недостаточно высокий уровень прочности при пониженных значениях характеристик трещиностойкости и усталостной долговечности.

Технической задачей изобретения является создание сплава на основе алюминия, сочетающего повышенный уровень прочности, трещиностойкости и усталостной долговечности.

Для решения поставленной технической задачи предлагается сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, марганец, цирконий, серебро, железо, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, скандий, кальций и, по крайней мере, один элемент из группы: никель, гафний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Медь	3,50-4,50
Магний	1,20-1,60
Марганец	0,30-0,60
Цирконий	0,01-0,15
Серебро	0,01-0,50
Железо	0,01-0,12
Кремний	0,01-0,08
Титан	0,01-0,06
Скандий	0,01-0,20
Кальций	0,001-0,05
По крайней мере, один элемент
из группы, содержащей
Никель	0,005-0,05
Гафний	0,01-0,10

при этом суммарное содержание Fe+Si

0,15 мас.%,

при отношении Fe/Si

l,2

Алюминий

Остальное

Введение скандия в присутствии марганца, циркония и серебра увеличивает плотность выделения вторичных дисперсных фаз различного стехиометрического состава, когерентности, морфологии и размера (Al₂₀ Cu₃Mn₂, Al₃[Sc, Zr]), которые, помимо собственного эффекта упрочнения, способствуют созданию преимущественно нерекристаллизованной однородной структуры с повышенной прочностью, трещиностойкостью и долговечностью при переменных нагрузках. При искусственном старении указанные дисперсоиды дополнительно повышают прочность, положительно влияя на выделение из матрицы упрочняющих фаз: S (Al₂CuMg),

(Al₂(Cu, Ag)) и др.

Кальций взаимодействует с окисными пленами и водородом в жидком металле, снижает поверхностное натяжение, позволяет производить более эффективную фильтрацию и дегазацию и соответственно повышает степень чистоты сплава. Также кальций, образуя в расплаве мелкие интерметаллидные соединения с медью (CaCu₅), препятствует росту крупных развлетленных дендритных образований, способствуя модифицированию литой структуры.

Регламентация суммарного содержания Fe+Si

0,15 мас.% при соотношении Fe/Si

l,2 способствует повышению трещиностойкости и усталостной долговечности за счет ограничения объемной доли первичных грубых нерастворимых интерметаллидов кристаллизационного происхождения (Al₇Cu₂Fe, Al₁₅(Fe, Mn)₂Si₃, Mg₂Si и др.).

Дополнительное микролегирование как минимум одним элементом из группы никель, гафний способствует коагуляции и приданию компактной формы первичным нежелательным интерметаллидным фазам и повышению термостабильности твердого раствора, что способствует улучшению трещиностойкости, пластичности и коррозионной стойкости.

Установлено, что комплексное легирование вышеуказанными компонентами и регламентация содержания железа и кремния позволяют достигнуть в сплаве сочетание повышенного уровня прочности, трещиностойкости и усталостной долговечности.

Примеры осуществления:

Из сплавов, химический состав которых приведен в таблице 1, отливали полунепрерывным методом с охлаждением водой плоские слитки сечением 25×150×280 мм. Плавка выполнялась в электрической печи. После двухступенчатой гомогенизации слитки прокатывали вгорячую при температуре 360-420°C до толщины 6 мм, отжигали и прокатывали вхолодную до 2 мм. Холоднокатаные листы закаливали с температуры 485-500°C (выдержка 15-30 мин) в холодной (20-25°C) воде и подвергали правке растяжением со степенью деформации 1-4%.

Комплекс механических и усталостных свойств изучали на образцах, вырезанных из листов в состоянии Т (закалка, правка, естественное старение).

Механические свойства листов при растяжении (

_в,

_0.2, относительное удлинение 5) определяли по ГОСТ 1497-84 на образцах с шириной рабочей части 10-15 мм.

Скорость роста трещины усталости (dl/dN) определяли по ОСТ1 90268-84 на пластинах размером 200×600 мм с центральной прорезью при

K=31 МПа

M при следующих условиях усталостного нагружения:

_max=100 МПа, R=0,1; f=5 Гц.

Вязкость разрушения (K_c

^y) определяли по ОСТ1 90356-84 на пластинах размером 200×600 мм при R=0,1; f=5 Гц.

Малоцикловую усталость (МЦУ) определяли по ГОСТ 25.502-91 на образцах с отверстием размером 30×200 мм при f=5 Гц, R=0,1, K_t=2,6.

Полученные результаты, приведенные в таблице 2, показывают, что предложенный сплав по сравнению с известным сплавом обладает улучшенными характеристиками прочности (на 7-13%), трещиностойкости (на 5-25%) и усталостной долговечности (15-35%).

Применение предлагаемого сплава с улучшенными характеристиками прочности, трещиностойкости и усталостной долговечности позволит повысить ресурс и надежность элементов конструкции перспективных самолетов.

Таблица 1
Химический состав предлагаемого сплава и сплава-прототипа, мас.%
Сплав	Cu	Mg	Mn	Zr	Ag	Fe	Si	Ti	Sc	Ca	Hf	Ni	Zn	Al
1	3,5	1,2	0,30	0,10	0,40	0,08	0,04	0,04	0,12	0,02	0,01	0,005	-	ост.
2	4,2	1,4	0,50	0,04	0,40	0,06	0,03	0,05	0,20	0,05	-	-	-	ост.
3	4,5	1,5	0,60	0,11	0,50	0,06	0,02	0,04	0,14	0,05	0,05	-	-	ост.
4	4,0	1,3	0,30	0,15	0,30	0,12	0,08	0,01	0,01	0,001	-	0,02	-	ост.
5	4,2	1,4	0,40	0,05	0,10	0,09	0,05	0,03	0,08	0,03	-	-	-	ост.
6	4,3	1,6	0,50	0,01	0,01	0,01	0,01	0,06	0,10	0,05	0,10	0,05	-	ост.
прототип	3,6	0,90	0,30	0,12	0,48	0,15	0,10	-	-	-	-	-	0,10	ост.

Таблица 2
Механические свойства листов из предлагаемого сплава и сплава-прототипа
Сплав	Предел прочности _в, МПа	Предел текучести _0.2, МПа		Относительное удлинение , %		Трешиностойкость		МЦУ долговечность, кцикл
Вязкость разрушения K_c ^y, МПа м	Скорость роста трещин усталости dl/dN, мм/кцикл
1			470		310		25		74	1,5	140
2			480		330		23		73	1,6	145
3			485		340		24		75	1,5	150
4			460		320		20		71	1,7	120
5			465		315		23		74	1,6	130
6			470		330		21		73	1,5	140
Прототип			430		300		18		65	2,1	100

Формула изобретения

Сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, марганец, цирконий, серебро, железо, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, скандий, кальций и, по крайней мере, один элемент из группы: никель, гафний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Медь	3,50-4,50
Магний	1,20-1,60
Марганец	0,30-0,60
Цирконий	0,01-0,15
Серебро	0,01-0,50
Железо	0,01-0,12
Кремний	0,01-0,08
Титан	0,01-0,06
Скандий	0,01-0,20
Кальций	0,001-0,05

по крайней мере, один элемент из группы, содержащей

Никель	0,005-0,05
Гафний	0,01-0,10
Алюминий	Остальное

при этом суммарное содержание Fe+Si

0,15 мас.%, при отношении Fe/Si

1,2.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Патентам и товарным знакам (19)		Патентам и товарным знакам (19)
	Патентам и товарным знакам (19)		Патентам и товарным знакам (19)
	Патентам и товарным знакам (19)		Полезной модели В федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам
	Патентам и товарным знакам (19) Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг рф) (RU)		Патентам и товарным знакам (19) С2, 10. 09. 2005. Ru 2088086 C1, 27. 08. 1997. Su 1678247 A1, 23. 09. 1991. Jp 8140501 A, 04. 06. 1996
	Патентам и товарным знакам (19) Способ развивающего обучения на основе интенсификации познавательной деятельности		Патентам и товарным знакам (19) С2, 27. 10. 2004. Ru 109621 U1, 20. 10. 2011. Ep 1154579 A2, 14. 11. 2001. Us 20020150156 A1, 17. 10. 2002
	Патентам и товарным знакам (19) С1, 20. 02. 2007. Ru 2411309 С2, 10. 02. 2011. Ru 2009113190 А, 20. 10. 2010. Ер 0368753 А, 16. 05. 1990		Патентам и товарным знакам (19) С2, 10. 04. 2008. Ru 2078364 C1, 27. 04. 1997. Su 1296873 A1, 15. 03. 1987. Jp 2000310600 A, 07. 11. 2000
	Патентам и товарным знакам (19) А, 15. 10. 1979. Su 1033258 А, 07. 08. 1983. De 1282865 В, 14. 11. 1968. Us 6056041 А, 02. 05. 2000		Патентам и товарным знакам (19) А1, 07. 01. 1991. Su 1578664 А1, 15. 07. 1990. Ru 2292030 С1, 20. 01. 2007. Ер 2215461 В1, 11. 05. 2011
	Патентам и товарным знакам (19) А, 22. 05. 1991. Kz 14477 А, 15. 06. 2004. Ru 93027780 А, 10. 04. 1996. Ru 2003103655 A, 27. 01. 2005		Патентам и товарным знакам (19) А, 04. 12. 1982. Ru 2131144 C1, 27. 05. 1999. Jp 63-275218 А, 11. 11. 1988. Us 3875427, 01. 04. 1975

Патентам и товарным знакам (19)

Похожие: