Ливарний сплав алюмінію, що містить магній та кремній

1. Ливарний сплав алюмінію, що містить магній та кремній, до складу якого входять, мас. %:

магній

4,0-16,0                          

кремній

2,0-9,0                              

марганець

0,05-1,5                                  

скандій

0,01-0,6

цирконій

0,05-0,5

принаймні один або декілька елементів, вибраних з групи, що включає:

хром

0,05-0,5

мідь

0,1-2,0

нікель 

0,05-1,0

гафній

0,01-0,6

та один або декілька елементів, вибраних з групи, що включає:

титан

0,05-0,6

бор

0,005-0,05

ітрій

0,01-0,85

германій

0,001-0,2

при 0,001%< (титан+бор+ітрій+германій) <1,5%

алюміній

решта.

2. Сплав за п. 1, що містить від 5,0 до 13,0 мас. % магнію та від 2,1 до 7,0 мас. % кремнію, переважно в межах від 6,0 до 12,0 мас. % магнію та від 2,2 до 6,0 мас. % кремнію.

3. Сплав за пп. 1 або 2, що містить марганець від 0,08 до 1,2 мас. %, переважно в межах від 0,1 до 1,0 мас. %.

4. Сплав за будь-яким з пп. 1-3, що містить скандій від 0,05 до 0,5 мас. %, переважно в межах  від 0,1 до 0,4 мас. %.

5. Сплав за будь-яким з пп. 1-4, що містить цирконій від 0,06 до 0,3 мас. %, переважно в межах від 0,08 до 0,2 мас. %.

6. Сплав за будь-яким з пп. 1-5, що містить принаймні один або декілька елементів, вибраних з групи, що включає  хром, мідь, нікель та гафній: хром від 0,05 до 0,2 мас. %, мідь від 0,3 до 1,0 мас. %, нікель від 0,1 до 0,4 мас. %, гафній від 0,3 до 0,6 мас. % та один або декілька елементів, вибраних з групи, що включає титан+бор+ітрій+германій при 0,001%< (титан+бор+ітрій+германій) <1,5%.

7. Сплав за будь-яким з пп. 1-6, який в литому стані є переважно двофазним, містить первинні кристали Mg2Si та/або первинні дендрити a-Al і евтектику (a-Al+Mg2Si), яку сформовано за механізмом парного росту в широкому інтервалі швидкостей кристалізації.

8. Спосіб одержання сплаву алюмінію, що містить магній та кремній, у відповідності із заявленим в будь-якому з пп. 1-7 включає наступні етапи:

а) нагрів компонентів шихти сплаву до температури утворення розплаву при послідовності завантаження компонентів шихти, яка запобігає утворенню грубих кристалів інтерметалідних фаз;

б) використання флюсів або захисного середовища для запобігання окислення компонентів;

в) рафінування розплаву від неметалевих включень та газів;

г) охолодження розплаву зі швидкістю, достатньою для того, щоб легуючі елементи не виділялися з твердого розчину в процесі охолодження у вигляді грубих кристалів та забезпечили формування дисперсних частинок зміцнюючої L12 фази при наступній термічній обробці.

9. Спосіб термічної обробки сплаву за будь-яким з пп. 1-7, виготовленого за п. 8, при якому сплав відпалюють на повітрі в інтервалі температур 200-400 °С протягом 2-50 годин, переважно в інтервалі 250-350 °С протягом 2-10 годин, для формування дисперсних когерентних матриці твердого розчину a-Al наночастинок фази зі структурою L12, хімічна природа яких відрізняється від хімічного складу фаз, що утворюють евтектику (a-Al+Mg2Si).

10. Застосування сплаву алюмінію, що містить магній та кремній, заявленого в будь-якому з пп. 1-7, виготовленого способом за п. 8 та термічно обробленого за п. 9, як сплаву з високими ливарними властивостями в поєднанні з підвищеними механічними і триботехнічними властивостями в температурному інтервалі 250-410 °С для виготовлення термічно навантажених литих деталей автомобільного двигуна зі змінними перерізами.