Ливарний алюмінієвий сплав

Сплав на основі алюмінію, що містить кремній, мідь, магній, марганець, цинк, хром, нікель, титан, залізо, цирконій, який відрізняється тим, що він додатково містить вуглець при наступному співвідношенні компонентів, мас % кремній 12-16,5 МІДЬ 1,2-2,5 магній 0,8-1,5 марганець 0,5-1,3 титан 0,05-0,2 нікель 0,01-0,6 цинк 0,01-0,5 залізо 0,7-1,6 хром 0,01-0,4 цирконій 0,01-0,4 вуглець 0,001-0,035 алюміній решта Винахід відноситься до області техніки і може бути застосовано як матеріал для виготовлення деталей машин, що працюють в умовах зносу та тертя, зокрема деталей вузлів тертя Відомий сплав того ж призначення АК12М2МгН (див ДСТУ-2839-94), який містить (в мас %) Кремній 14-16,5 Мідь 1,2-2,5 Магній 0,8-1,5 Марганець 0,5-1,3 Титан 0,05 - 0,2 Нікель 0,01-0,6 Цинк 0,01-0,5 Залізо 0,7-1,6 Хром 0,01-0,4 Цирконій 0,01-0,4 Фосфор 0,03-0,1 на основі алюмінію патент України №22435, МПК С22С21/00, 1998р який містить мас % Кремній 14-16,5 Мідь 1,2-2,5 Магній 0,8-1,5 Марганець 0,5-1,3 Титан 0,05-0,2 Нікель 0,01-0,6 Цинк 0,01-0,5 Залізо 0,7-1,6 Хром 0,01-0,4 Цирконій 0,01-0,4 Фосфор 0,03-0,1 АЛЮМІНІЙ інше Недоліком даного сплаву є те, що високий вміст легуючих елементів та домішок в сплаві призводить до утворення грубих структурних складових і як наслідок нестабільності механічних та експлуатаційних властивостей, а саме, низької МІЦНОСТІ на розрив - 160-180МПа, та відносного подовження - 0,5% (див ДСТУ-2839-94) та наявність в його складі екологічно небезпечного елементу фосфору і як наслідок екологічного забруднення навколишнього середовища при його виробництві та литві виливок з нього В якості прототипу прийнято ливарний сплав АЛЮМІНІЙ інше Недоліком даного сплаву є його висока вартість, нестабільність рівня механічних властивостей та забруднення навколишнього середовища при його виробництві та при литві виливок з нього, що спричинено необхідністю введення до його складу фосфору, хрому, марганцю та цирконію, що спричинено необхідністю одночасного подрібнення кристалів первинного кремнію, здрібнення евтектичних складових та компенсації шкідливого впливу заліза (здрібнення залізомістких фаз та зміни їх форми з пластинчастої на більш компактні), особливо при підвищеному ВМІСТІ заліза В основу даного винаходу покладено задачу удосконалити ливарний алюмінієвий сплав та знизити забруднення навколишнього середовища при його виробництві та литві виливок з нього, шляхом введення до його складу вуглецю в концентрацій О со 00 ю 58307 ному діапазоні від 0,001 до 0,035 по масі та вилучення з його складу фосфору, що забезпечує підвищення рівня механічних та експлуатаційних властивостей та зниження екологічного забруднення навколишнього середовища Поставлена задача виконується тим, що в сплаві на основі алюмінію, що містить кремній, мідь, магній, марганець, титан, нікель, цинк, залізо, хром, цирконій, новим є те, що він додатково містить вуглець при наступному співвідношенні компонентів, мас % Кремній 12-16,5 Мідь 1,2-2,5 Магній 0,8-1,5 Марганець 0,5-1,3 Титан 0,05-0,2 Нікель 0,01-0,6 Цинк 0,01-0,5 Залізо 0,7-1,6 Хром 0,01-0,4 Цирконій 0,01-0,4 Вуглець 0,001-0,035 АЛЮМІНІЙ інше Введення вуглецю в концентраційному діапазоні від 0,001 до 0,035 по масі, змінює характер взаємодії компонентів в розплаві даного сплаву Зміна характеру взаємодії компонентів в розплаві даного сплаву при введенні атомів вуглецю пояснюється тим, що вуглець має малий атомний радіус та максимальне значення електронегативності по відношенню до інших компонентів сплаву Це призводить до утворення нових численних кластерних угруповань меншого розміру, а ніж у сплаві без мікролегування вуглецем і як наслідок підсилення гетероатомних зв'язків, та ЗМІНІ характеру взаємодії легуючих компонентів в розплаві, що призводить до утворення структури сплаву з дрібними кристалами первинного кремнію та дисперс ними евтектичними складовими без грубих включень штерметалічних фаз та дрібними структурними складовими Наслідком чого є підвищення рівня експлуатаційних та механічних властивостей сплаву Результати порівняльних випробувань сплавів представлено в таблиці Приклад виконання плавки сплаву проводились в печі опору, в графітошамотному тиглі Як вихідна шихта використовувався сплав наступного складу Кремній 14,2% Мідь 1,22% Магній 0,86% Марганець 0,85% Титан 0,2% Нікель 0,61% Цинк 0,25% Залізо 1,4% Хром 0,36% Цирконій 0,12% АЛЮМІНІЙ інше Після розплавлення сплаву в нього вводили лігатуру, що містить вуглець та титан Після введення лігатури розплав перемішували графітовою мішалкою, витримували 5 хвилин в температурному інтервалі 700-740°С та розливали на стандартні (згідно ДСТУ 1583-89) зразки для механічних випробувань на розрив Литво зразків для механічних випробувань проводили в підігріту до температури 200°С стандартну металічну форму, діаметр робочої частини зразків 10мм Механічні властивості визначали на зразках, відлитих у кокіль ВІДПОВІДНО до вимог ДСТУ 1583-89, без термічної обробки Випробування механічних властивостей проводились на розривній машині TIRA-TEST за стандартними методиками Таблиця ХІМІЧНИЙ склад, Ме- Прототип ханічні властивості (мас %) Кремній Мідь Магній Марганець Титан Нікель Цинк Залізо Хром Цирконій Фосфор Вуглець АЛЮМІНІЙ Межа МІЦНОСТІ, при 20°С, а в МПа, Відносне подовження 5 , % Твердість HRB За межами сплаву, що заявляється Сплав, що пропонується (мас %) За межами сплаву, що заявляється 1 2 3 4 5 13,0 1,4 1,0 0,7 15,0 2,0 1,3 1,0 0,17 0,4 0,35 1,4 0,3 0,3 0,025 залишок 16,5 2,5 1,5 1,3 0,2 0,6 0,5 1,6 0,4 0,4 0,035 залишок 17 0,5 0,5 0,04 залишок 12-16,5 1,2-2,5 0,8-1,5 0,5-1,3 0,05-0,2 0,01-0,6 0,01-0,5 0,7-1,6 0,01-0,4 0,01-0,4 0,03-0,1 залишок 11,5 1,0 0,75 0,45 0,04 0,005 0,005 0,5 0,005 0,005 0,03-0,1 0,905 залишок 12,0 1,2 0,8 0,5 0,05 0,01 0,01 0,7 0 02 0,01 0,01 залишок 0,1 0,1 0,1 1,0 0,1 0,1 0,015 залишок 14,0 1,7 1,2 0,8 0,12 0,2 0,2 1,3 0,2 0,2 0,02 залишок 17,0 3,0 1,6 1,4 0,25 0,7 0,55 160-185 180 220 245 278 295 265 215 0,6 0,6 0,7 0,75 0,9 1,5 1,0 0,7 48-56 67 69 72 73 75 73 67 58307 КІЛЬКІСТЬ вуглецю у складі сплаву визначали за допомогою вакуумного спектрального аналізу Як видно з даних представлених в таблиці, результати випробувань наведені у 2, 3, 4 прикладах досягається вищий рівень механічних (межа МІЦНОСТІ при розтягуванні, твердість, відносне подовження) властивостей У прототипу та у сплавів, що знаходяться за діапазоном сплаву, що заявляється, технологічні та механічні властивості мають нижчий рівень Це підтверджує забезпечення підвищення рів Комп'ютерна верстка Л Ціхановська ня механічних та експлуатаційних властивостей сплаву Даний сплав може бути використаний для виготовлення деталей машин, що працюють в умовах зносу та тертя, зокрема деталей вузлів тертя (поршнів, гідро циліндрів та ш) в промислових масштабах Запропонований винахід може бути багаторазово відтворено і використано наприклад для отримання відливок поршнів 3 цього випливає, що винахід може використовуватися на виробництві Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна