Патент на изобретение №2318031
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления нагруженных деталей агрегатов, работающих при температуре 250°С длительно, используемых в авиационной и космической технике. Для повышения механических свойств при комнатной и повышенных до 250°С температурах предложен сплав на основе магния следующего химического состава, мас.%: Zn 6,0-10,0, Zr 0,6-1,2, Nb 0,01-0,8, РЗМ 0,7-2,5, Gd 0,02-2,6, Mg остальное, и изделие, выполненное из этого сплава. Применение предлагаемого сплава в нагруженных деталях, таких как кронштейны, балки, корпусы опор, редукторов, насосов и маслоагрегатов, повысит их надежность и ресурс. 2 н. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления нагруженных деталей агрегатов, работающих при температуре 250°С длительно, используемых в авиационной и космической технике. Известен сплав на основе магния, имеющий следующий химический состав, в мас.%:
(ASTM Standard Specification for Magnesium Alloy Forgings, B94-91). Из известного сплава изготавливают агрегаты самолетов и вертолетов, работающих при температурах до 150°С. Недостатками сплава и изделий, выполненных из него, являются недостаточно высокие механические свойства ( Известен также сплав на основе магния, имеющий следующий химический состав, мас.%:
(ASTM Standard Specification for Magnesium Alloy Castings, B94-91). Из известного сплава изготавливают конструкционные элементы самолетов и вертолетов, работающих при температурах до 150°С. Недостатками сплава являются недостаточно высокие механические свойства ( Недостатком изделий, выполненных из этого сплава, является повышенная склонность к образованию оксидных плен на рабочих поверхностях. Известен сплав следующего химического состава, мас.%:
(ГОСТ 2856-79 «Сплавы магниевые литейные. Технические требования»). Этот сплав используется для изготовления деталей корпусов редукторов, насосов и вентиляторов, маслоагрегатов, двигателей. Недостатком сплава являются невысокие механические свойства. Недостатком изделий из этого сплава является наличие микрорыхлот, что приводит к снижению выхода годного и необходимости проведения дополнительных операций по герметизации. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе магния следующего химического состава, мас.%:
(патент РФ №2230814). Из сплава-прототипа могут изготавливаться нагруженные корпусные детали, а также балки, кронштейны, качалки, работающие при температуре до 150°С. Недостатком сплава-прототипа является наличие недостаточно высоких механических свойств при повышенных температурах. Недостатком изделий из сплава-прототипа является недостаточно высокая температура эксплуатации (не более 150°С). Технической задачей изобретения является создание сплава на основе магния и изделия, полученного из него, с повышенными механическими свойствами при комнатной и повышенных (до 250°С) температурах. Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, ниобий и редкоземельные металлы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гадолиний при следующих соотношениях компонентов, в мас.%:
и изделие, выполненное из этого сплава. При введении гадолиния в сплав на основе магния при содержании и соотношении других компонентов в заявленных пределах повышаются механические свойства при температурах до 250°С. Повышение механических свойств при введении гадолиния и увеличении содержания редкоземельных металлов связано с упрочнением твердого раствора и образованием фаз, тормозящих диффузионные и сдвиговые процессы при повышенных температурах. Пример осуществления В тигельную печь загружают магний, после его расплавления в расплав вводят составляющие сплава. Цирконий и ниобий вводят в сплав из лигатур магний-цирконий и магний-ниобий. Редкоземельные металлы и гадолиний вводят в последнюю очередь. Далее выполняются технологические операции, необходимые в процессе приготовления сплава. Приготовленный таким образом расплав разливают по формам, химический состав предлагаемого сплава и сплава-прототипа представлен в таблице 1. Механические свойства образцов исследовали в термообработанном состоянии по режиму Т6. Коррозионную стойкость определяли в литом состоянии в 3% растворе NaCl по количеству выделившегося водорода. Сравнительные свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа представлены в таблице 2. Коррозионная стойкость сплава находится на уровне прототипа и составляет 4,0 см3/см2 водорода за 48 часов. Из таблицы 2 видно, что механические свойства предлагаемого сплава по сравнению со сплавом-прототипом при температуре 20°С выше по пределу прочности на 2-8%, по пределу текучести на 2-5%, по относительному удлинению на 6-10%; при температуре 250°С выше по пределу прочности в 2-2,5 раза, по пределу текучести в 1,6-1,7 раза, по пределу длительной прочности в 3-3,9 раза. Таким образом, применение предлагаемого сплава на основе магния позволит получать изделия с повышенными механическими свойствами в интервале температур 20-250°С. Применение предлагаемого сплава в нагруженных деталях, таких как кронштейны, балки, корпусы опор, редукторов, насосов и маслоагрегатов, повысит их надежность и ресурс.
Формула изобретения
1. Сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, ниобий, редкоземельные металлы (РЗМ), отличающийся тем, что он дополнительно содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Изделие из сплава на основе магния, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B=240 МПа) и наличие в составе дорогостоящего элемента – серебра.
, %
