Ливарний сплав на основі алюмінію

Ливарний сплав на основі алюмінію, що містить магній, кремній, залізо, мідь, марганець, який відрізняється тим, що додатково містить стронцій та порошок тугоплавкого сполучення карбонітриду титану при такому співвідношенні компонентів, мас % магній 5,1-5,4 кремній 1,7-1,8 залізо 0,4-0,6 МІДЬ 0,5-0,6 марганець 0,3-0,35 стронцій 0,04-0,06 дисперсний порошок карбонітриду титану 0,04-0,06 алюміній основа Винахід належить до кольорової металурги, зокрема до сплавів на основі алюмінію, та його можна використовувати у машинобудуванні для виготовлення деталей складної конфігурації (деталь » корпус ») Найбільш близьким по технічній суті сплаву, який заявляється, та результату, що досягається, є ливарний сплав на основі алюмінію (патент UA № 33511 А, МПК 6С 22С 21/04, бюл № 1, 2002 ), що містить, мас % Кремній 5,0 - 6,0 Магній 2,5-3,5 Марганець 0,6-1,0 Мідь 0,2-0,4 Титан 0,05-0,1 Цинк 0,1 -0,3 Нікель 0,01 -0,05 Залізо 0,5-1,0 МІДІ, марганцю, заліза, та додаткового мікролегування стронцієм та тонкодисперсним порошком тугоплавкого сполучення карбонітрида титану, що приводить до підвищення механічних властивостей при збереженні ливарних властивостей Вказана задача вирішується тим, що відомий ливарний сплав на основі алюмінію містить магній, кремній, залізо, мідь, марганець, та додатково стронцій та тонкодисперсний порошок карбонітрида титану при слідуючому співвідношенні, мас % Магній 5,1 -5,4 Кремній 1,7-1,8 Залізо 0,4-0,6 Мідь 0,5-0,6 Марганець 0,3-0,35 Стронцій 0,04-0,06 Дисперсний порошок карбонітрида титану 0,04 - 0,06 АЛЮМІНІЙ основа Відомий сплав має відносно невисокі механічні властивості межа МІЦНОСТІ при кімнатній температурі а в ° (МПа) дорівнює 160 - 169, відносне подовження 5 ° (%) дорівнює 0,8 - 1,2, твердість (НВ) дорівнює 653 - 655, а також задовільні ливарні властивості До основи винаходу поставлена задача вдосконалення складу ливарного сплаву на основі алюмінію шляхом змінення якісного та КІЛЬКІСНОГО складу основних компонентів кремнію, магнію, АЛЮМІНІЙ основа Виходячи з інформації, яку мають автори, сукупність ознак, що характеризує сутність винаходу, невідома на рівні техніки Ознакою, спільною для сплаву, що заявляється, та прототипу є наявність магнію, кремнію, заліза, МІДІ, марганцю Ознакою, що відрізняє сплав, який заявляється, є наявність у сплаві стронцію та порошку карбонітрида титану Межа легуючих елементів вибиралася, виходячи із загальної композиції сплаву (О ю 59269 Магній суттєво впливає на МІЦНІСТЬ алюмінію Кожний відсоток по масі підвищує МІЦНІСТЬ алюмінію на ЗОМПа Відносне подовження зберігається високим до 6% по масі Вміст у сплаві магнію нижче 5,1% знижує межу МІЦНОСТІ та корозійну СТІЙКІСТЬ Коли вміст магнію вище 5,4%, сплав стає схильним до корозії під напруженням Утворюються великі, грубі кристали інтерметалідів МдгЄі та АІзМд, що спричиняє крихкості сплаву Кремній підвищує рідинотекучість та механічні властивості Кремній розчиняється у твердому розчині на основі алюмінію, та утворює штерметалід МдгЄі Це сприяє підвищенню МІЦНОСТІ та твердості Якщо вміст кремнію у сплаві нижче 1,7%, утворюється мала КІЛЬКІСТЬ інтерметаліда МдгЄі, та зміцнення незначне Коли вміст кремнію вище 1,8%, утворюються великі, грубі штерметалщи AlFeSi, що спричиняє крихкості сплаву Марганець компенсує шкідливий вплив заліза (запобігає зниженню пластичності) Вміст марганцю 0,3 - 0,35% сприяє отриманню інтерметалідів на основі заліза сприятливої форми Мідь підвищує механічні властивості, корозійну СТІЙКІСТЬ Коли вміст МІДІ у сплаві 0,5 - 0,6%, мідь повністю розчиняється у твердому розчині та підвищує МІЦНІСТЬ сплаву Вміст у сплаві заліза звичайно не перевищує 0,6% Суттєвий вплив на структуру та властивості це учинити не може, але фази, що містять залізо, мають грубокристалічну будову Це погіршує механічні властивості (особливо пластичність) Якщо вміст заліза вище 0,6%, знижується корозійна СТІЙКІСТЬ, межа МІЦНОСТІ, відносне подовження Найбільш ефективним впливом на механічні властивості матеріалу є сумісне модифікування 0,05% Sr та 0,05% TiCN У результаті модифікування формується структура з високою ступінню кооперативності евтектики та переважаюче округлими границями у каркасі фази MgiSi, що сприятливо впливає на механічні властивості матеріалу Сутність винаходу, що заявляється, не виходить явним образом із відомого авторам рівня техніки Сукупність ознак, що характеризує відоме рішення, не забезпечує досягнення нових властивостей, та тільки наявність перерахованих ознак, що відрізняють сплав, дає змогу отримати новий Експериментальний сплав у лабораторних умовах виплавляли у тигельній електропечі типу СШОЛ-11,6/12-МЗ у алундових тіглях Як шихтові матеріали використовували сплав Амгб (ГОСТ 4784-74 ), А1 марки ЧДА, магній марки МГ95 (ГОСТ 804-72), лігатуру А1+10%Мп, чисту електролітичну мідь та напівпровідниковий кремній Для модифікування А1 експериментального сплава використовували лігатуру A1+4%Sr та тонкодисперсний порошок TiCN, одержаний середньотемпературним плазмохімічним методом при 5500 - 7000°С у потоці азотної плазми Сплав виготовляли методом сплавлення основних компонентів Лігатуру A1+4%Sr вводили за 25 - ЗО, а порошок TiCN за 5 - 7 хвилин до закінчення плавки при температурі 750°С Розплав витримували після модифікування, ретельно перемішували, та охолоджували з різними швидкостями з піччю у графітовому тиглі (-0,01 К/с), у МІДНІЙ ІЗЛОЖНИЦІ у формі клина (-10 4 103К/с), та в циліндричній ІЗЛОЖНИЦІ ІЗ чавуну (-100К/С) У промислових умовах сплав виплавляли у газовій печі типу САН ємкістю 1т по технологи, що прийнята на ВО "ПМЗ" Як ВИХІДНІ матеріали для виготовлення сплаву використовували відходи сплаву Амгб (ГОСТ 478474), який після плавки містить, мас % Магній 5,8-6,8 Марганец 0,5-0,8 Титан 0,02-0,1 АЛЮМІНІЙ основа Лігатура A1+3%Si (виготовлена по інструкції 0196-57), лігатура А1-Си (виготовлена по інструкції 102 25270 00 285) ХІМІЧНИЙ склад лігатури Си 50%, Fe - 1 5%, Al - основа, лігатура АІ-Ті (виготовлена по інструкції 0-322-62) ХІМІЧНИЙ склад лігатури Fe - 0 2%, Мп - 0 3%, Si - 0 3%, АІ - основа, лигатура Al-Mn (виготовлена по інструкції 0-52-53) ХІМІЧНИЙ склад лігатури Мп - 8 - 12%, Fe < 0 2%, Си < 0 3%, Si < 2%, Al - основа Рафінування сплаву здійснювали введенням гексахлоретану СгСІє Для зниження загального газовмісту тигель з розплавом помістили в раздаточну піч та піддавали вакуумуванню при температурі 700 - 730°С на протязі півгодини Модифікування сплаву проводили спеціальним дзвоником з механічним перемішуванням модифікатору в розплаві Кристалізацію сплаву проводили в формах з різним тепловим опором, моделюючи швидкість охолодження, що реалізувалось у реальних відливках Заливка проводилась у стальний кокіль та пісчану форму Механічні властивості, межа МІЦНОСТІ при кімнатній температурі а в 2 0 о С (МПа) та відносне подовження 5 20оС (%) визначали по ГОСТ 1147-84 на стандартних зразках (d = 5мм) на вертикальній розривній машині FM-1000 по ГОСТ 1497-84 Твердість сплавів (НВ) вимірювали по ГОСТ 9012-59 на твердомірі Брінель моделі ТШ-2М при кімнатній температурі вдавлюванням кулі діаметром 10мм при навантаженні ЮООкГс на протязі ЗО секунд Рідинотекучість вимірювали по прутковій та спіральній пробам (Курдюмов А В , Пикунов М В , Чурсин В М , Бибиков Е М Производство отливок из цветных металлов и сплавов — М Металлургия, 1986 — 416с) Погрішність вимірів - 5% Лінійну усадку визначали на приладі Большакова (Колобнев И Ф , Крымов В В , Мельников А В Справочник литейщика Цветное литье из легких сплавов — М Машиностроение 1974 — 416 с) Погрішність вимірів - 3% Схильність ДО утворення гарячих тріщин вимірювали по пробі ВІАМ (Курдюмов А В , Пикунов М В , Чурсин В М , Бибиков Е М Производство отливок из цветных металлов и сплавов — М Металлургия, 1986 — 416с) При проведенні експериментів тріщини не були виявлені Випробування на корозійну СТІЙКІСТЬ проводили шляхом витримки зразків у розчині 3% хлористого натрію з добавкою перекису водню 0 1 % Н2О2 Корозійну СТІЙКІСТЬ оцінювали по швидкості корозії (мг/м2 • г), яку визначали зміненням маси зразка по часу Досягнення більш високого технічного резуль 59269 тату при використанні сплаву, який заявляється, пропонується в порівнянні зі сплавом - прототипом, що підтверджується підвищенням межі МІЦ20оС НОСТІ при кімнатній температурі (а в ) в 1,3р , відносного подовження при кімнатній температурі 20оС 5 в 1,7р , твердості (НВ) в 1,3р ХІМІЧНИЙ склад сплава, який заявляється, та 6 відомого наведен у табл 1, їх властивості у та б л 2 Винахід, що заявляється, засновується на теоретичних розрахунках, що підтверджено експериментальними даними, може бути багаторазово відтворений у виробництві Таблиця 1 ХІМІЧНИЙ склад тент UA № 33511A 25-35 Ті Zn Ni Al Сплав, що заявляється ВІДОМИЙ сплав Па (мас %) Мд Si Си Mn Fe Sr TiCN 2 51 3 53 4 54 16 17 1 75 0 55 0 32 18 19 04 5-6 1 48 06 02-04 06-10 05-10 0 25 03 05 03 04 0 03 0 03 0 05 - 0 1 01-03 0 01 - 0 05 основа 5 57 05 06 07 04 07 0 04 0 04 0 05 0 05 0 06 0 06 0 07 0 07 основа основа основа основа основа 0 55 Таблиця 2 Найменування технічних та експлуатаційних властивостей, та їх розмірність Межа МІЦНОСТІ при 20°С, uBZUoC, МПа Відносне подовження при 20°С, 5^и°с, % Твердість НВ при 20°С пруткова проба, мм Рідинотекучість спіральна проба, мм Лінійна усадка, % Швидкість корозії, К, мг/м^ • г Комп'ютерна верстка А Крулевський Відомий сплав Патент UA № 33511А 160-170 0,8-1 2 653 - 656 345 - 350 747 - 750 1,2-1,23 80-100 Приклади сплаву, що 1 2 3 190 210 230 2,0 1,9 1,5 880 878 880 345 347 348 747 748 750 1,2 1,2 1,23 75 75 70 Підписано до друку 05 09 2003 заявляється 4 5 220 180 1,4 17 879 860 350 347 749 747 1,22 1,2 80 90 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