Корозійностійкий сплав на основі магнію з підвищеними властивостями

Реферат: Корозійностійкий сплав на основі магнію з підвищеними властивостями містить цирконій, неодим, цинк, скандій. Крім того, він додатково містить германій і гафній, при наступному співвідношенні компонентів, мас. % : цирконій 0,4-1,0 неодим 2,2-2,8 цинк 0,1-0,7 скандій 0,2-0,8 гафній 0,03-0,3 германій 0,03-0,3 магній решта. UA 70943 U (12) UA 70943 U UA 70943 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до області вишукування ливарних сплавів на основі магнію, які використовуються для виготовлення деталей приладів, машин і апаратів. Відомий сплав [1] на основі магнію що містить, мас. %: цирконій 0,4-1,0 неодим 2,2-2,8 цинк 0,1-0,7 магній решта. Істотним недоліком цього сплаву є низькі показники межі міцності при розтягуванні після корозії зразка у фізіологічному розчині протягом 30 діб. Відомий так само сплав [2], що містить, мас. %: цирконій 0,4-1,0 неодим 2,2-2,8 цинк 0,1-0,7 скандій 0,2-0,8 магній решта. До недоліків даного сплаву належить недостатність необхідного рівня показників межі міцності при розтягуванні після корозії у фізіологічному розчині, при цьому наявність у складі скандію сильно здорожує виливки, виготовлені з даного сплаву. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки корозійностійкого ливарного сплаву на основі магнію з підвищеними показниками межі міцності при розтягуванні після витримки у фізіологічному розчині протягом 30 діб. Поставлена задача вирішується тим, що сплав [2] на основі магнію містить гафній і германій при наступнім співвідношенні компонентів, мас. %: цирконій 0,4-1,0 неодим 2,2-2,8 цинк 0,1-0,7 скандій 0,2-0,8 гафній 0,03-0,3 германій 0,03-0,3 магній решта. Саме сукупність цих компонентів та їх співвідношення забезпечують досягнення нового технічного результату - отримання ливарного сплаву на основі магнію, що має підвищену межу міцності при розтягуванні після витримки у фізіологічному розчині на протязі 30 діб. Досягається це тим, що при вмісту гафнію 0,03-0,3 % та германію в межах 0,03-0,3 %, утворюються дрібнодисперсні інтерметаліди складного хімічного складу магній - неодим цирконій - германій - гафній, що рівномірно розподілені по всьому перерізу металу. При цьому корозійна стійкість сплаву знижується у незначному ступені, це обумовлене утворенням малоактивних гальванічних пар магній-германій та магній-гафній. Дрібнодисперсні інтерметаліди, що рівномірно розподілені по об'єму, підвищують міцність при розтягуванні після витримки у фізіологічному розчині протягом 30 діб. Модифікуючий ефект германію та гафнію обумовлений їх горофільними властивостями: у процесі кристалізації вони адсорбуються на поверхні зростаючих осей дендритів, гальмуючи ріст твердої фази, що призводить до здрібнювання литої структури. У процесі кристалізації, інтерметалідна фаза вичавлюється в міжосьовий об'єм здрібнених германієм та гафнієм дендритів. При цьому, вона стає рівномірно розподіленою по усьому перерізу металу. При вмісті германію менше 0,03 % і гафнію менше 0,03 % корозійна стійкість сплаву майже не змінюється. При цьому не відбувається здрібнювання дендритів внаслідок недостатньої кількості германію і гафнію для адсорбції їх на зростаючих осях дендритів при кристалізації. В результаті чого інтерметалідна фаза нерівномірно розподілена за обсягом металу, що приводить до його крихкості й погіршення міцності при розтягуванні після витримки у фізіологічному розчині протягом 30 діб. При вмісті германію більше 0,3 % і гафнію більше 0,3 %, корозійна стійкість сплаву знижується, в результаті чого він розчиняється у фізіологічному розчині і втрачає механічні властивості. У результаті абсорбції надлишкової кількості германію і гафнію на поверхні зростаючих дендритів при кристалізації, а також внаслідок нерівномірного розподілу в структурі інтерметалідної фази, метал стає крихким й погіршується міцність при розтягуванні після витримки у фізіологічному розчині протягом 30 діб. Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей - розроблено ливарний сплав на основі магнію з підвищеною міцністю при розтягуванні після витримки у фізіологічному розчині протягом 30 діб. 1 UA 70943 U 5 10 Це забезпечує усій заявленій сукупності ознак відповідності критерію "новизна" та приводить до нових технічних результатів. Для експериментальної перевірки сплав пропонованого составу й аналога виплавляють в індукційній тигельній печі типу ІПМ-500, рафінування розплаву флюсом ВІ-2 проводили в роздавальній печі. Готовий розплав порційно відбирали розливними ложками, у які вводили зростаючі присадки лігатур магній - германій і магній - гафній. Для порівняння, окремо, в готовий розплав вводили магній-скандієву лігатуру для одержання складу аналога. Отриманий метал з різними варіантами присадок заливали в піщано-глинисту форму для одержання литих зразків. в Межу міцності (σ ) при температурі 20 10 °С визначали на розривній машині INSTRON-8801. 5 Зразки перед механічними випробуваннями витримували в фізіологічному розчині з вмістом 0,7 % NaCl при температурі 36±1,0 °C, стабільність якої забезпечувалась ультратермостатом УТ-15, протягом 30 діб. Зразки для визначення механічних властивостей досліджуваних сплавів піддавали термічній обробці по режиму Т6. Отримані результати досліджень представлено в таблицях 1, 2. 15 Таблиця 1 Сплав 1. Аналог 2. 3. 4. 5. 6. Запропонований Zr 0,50 0,60 0,55 0,58 0,54 0,52 Nd 2,30 2,25 2,26 2,28 2,24 2,28 Вміст хімічних елементів, % Zn Ge Hf Sc 0,50 0,5 0,45 0,02 0,015 0,44 0,48 0,05 0,03 0,52 0,44 0,16 0,18 0,40 0,52 0,25 0,26 0,55 0,46 0,6 0,5 0,61 Mg решта решта решта решта решта решта Таблиця 2 Сплав 1. Аналог 2. 3. 4. 5. 6. 20 25 Запропонований Межа міцності при розтягуванні після корозії Сu, МПа 240 250 262 265 261 249 Корозійна 2 стійкість, (кг*м )/добу 3,0 3,12 3,20 3,35 3,70 3,94 Аналіз проведених досліджень показав, що використання запропонованого сплаву дозволяє одержувати магнієві виливки з високою міцністю при розтягуванні після витримки у фізіологічному розчині протягом 30 діб. Джерела інформації: 1. ГОСТ 2856-79. Сплавы магниевые литейные. Марки. 2. Пат. 25056 Україна, МПК8 С22С 23/00. Ливарний сплав на основі магнію / Шаломєєв В.А., Цивірко Е.І., Жеманюк П.Д., Лукінов В.В., Лисенко И.О., Клочихин В.В. - № 200702619; Заявл. 12.03.2007; Опубл. 25.07.2007. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Корозійностійкий сплав на основі магнію з підвищеними властивостями, що містить цирконій, неодим, цинк, скандій, який відрізняється тим, що додатково містить германій і гафній, при наступному співвідношенні компонентів, мас. % : цирконій 0,4-1,0 неодим 2,2-2,8 цинк 0,1-0,7 скандій 0,2-0,8 гафній 0,03-0,3 германій 0,03-0,3 магній решта. 2 UA 70943 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3