Патент на изобретение №2180928
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА
(57) Реферат: Изобретение относится к сплавам на основе алюминия системы Аl-Cu-Mg-Li, используемым в качестве конструкционных материалов в авиакосмической технике. Предлагается сплав следующего химического состава, мас.%: литий 1,7-2,0, титан 0,01-0,1, медь 1,6-2,0, никель 0,01-0,15, магний 0,7-1,1, марганец 0,01-0,4, цирконий 0,04-0,2, галлий 0,001-0,05, бериллий 0,02-0,2, водород 1,5  10-5 – 5,010-5, по крайней мере один элемент из группы, содержащей: цинк 0,01-0,3, натрий 0,0005-0,001, сурьму 0,00003-0,015, алюминий – остальное. Предлагается также изделие, выполненное из этого сплава. Предложенный сплав обладает сочетанием высоких прочностных свойств и повышенной технологической пластичностью при холодной деформации листов. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к сплавам на основе алюминия системы алюминий-медь-магний-литий. Полуфабрикаты из этих сплавов используются в качестве конструкционных материалов для авиакосмической техники в виде обшивки и силового набора. Известны конструкционные деформируемые сплавы этой системы (авторское свидетельство СССР 1356498 МКИ С 22 С 21/18, Бюллетень изобретений 11, 1992 г., патент Франции 2561260, МКИ С 22 С 21/12), Однако эти сплавы, имея пониженную плотность и приемлемые механические свойства при однократном и повторном нагружении, обладают низкой способностью к деформированию в процессе изготовления гнутых профилей. Эта характеристика является определяющей при производстве ряда изделий авиакосмической техники. Наиболее близким по химическому составу и назначению, принятым за прототип, является сплав на основе алюминия системы алюминий-медь-магний-литий следующего химического состава, мас.%: литий – 1,7-2,0 медь – 1,6-2,0 магний – 0,7-1,1 цирконий – 0,04-0,16 бериллий – 0,02-0,2 титан – 0,01-0,07 никель – 0,02-0,15 марганец – 0,01-0,4 алюминий – остальное (авторское свидетельство CCCP 1767916, МКИ С 22 С 21/16, Бюллетень изобретений 23 1997 г.). Этот сплав обладает улучшенным сочетанием прочности, предела текучести и вязкости разрушения. Листы этого сплава имеют предел прочности 430-450 МПа, вязкость разрушения 87-93 МПа.м1/2. Однако листы обладают недостаточной технологической пластичностью при холодной деформации, поэтому изделия, выполненные из этого сплава, недостаточно технологичны и требуют значительных трудозатрат при получении, например, стрингеров. Технической задачей данного изобретения является создание сплава, обладающего наряду с высокими прочностными свойствами (пределами прочности и текучести) повышенной технологической пластичностью при холодной деформации листов, позволяющей получать качественные изделия с меньшими трудозатратами. Для достижения поставленной задачи предложен сплав на основе алюминия, имеющий следующий химический состав, мас.%: литий – 1,7-2,0 медь – 1,6-2,0 магний – 0,7-1,1 цирконий – 0,04-0,2 бериллий – 0,02-0,2 титан – 0,01-0,1 никель – 0,01-0,15 марганец – 0,01-0,4 галлий – 0,001-0,05 водород – 1,5 10-5-5,010-5по крайней мере один элемент из группы, содержащей: цинк – 0,01-0,3 сурьму – 0,00003-0,015 натрий – 0,0005-0,001 алюминий – остальное и изделие, выполненное из него. Повышение технологической пластичности как важной характеристики, обеспечивающей производство изделий из листов, достигается дополнительным легированием галлием и водородом, а также добавкой по крайней мере одного элемента из группы: цинк, сурьма, натрий. Присутствие водорода, вызывающего образование гидридов, уменьшает локализацию деформации по линиям скольжения. Тем самым снижается вероятность появления трещин по грубым полосам скольжения и улучшается технологичность. Галлий концентрируется на границах зерен, способствует зернограничной деформации. Легкоплавкие элементы – цинк, сурьма и натрий, также облегчают сдвиговую деформацию по границам зерен, особенно при повышении температуры, сопровождающем деформацию. При этом улучшается деформационная способность сплава и повышается технологическая пластичность. Пример осуществления. В лабораторных условиях были отлиты слитки 4 сплавов. Из слитков путем прессования полосы и последующей горячей и холодной прокатки получали листы толщиной 1,5 мм. Прессование проводили при 430oС, а горячую прокатку – при 440-450oС. Листы разрезали на заготовки, которые закаливали от температуры 530oС в воде. Из этих заготовок методом стесненного изгиба при комнатной температуре получали гнутые корытообразные профили высотой 20 мм. Угол гиба составлял 65-70o. Формообразование профилей осуществляли на гибочно-прокатном стане с двумя парами роликов за 1 переход. Главным фактором, определяющим жесткость получаемого профиля, а следовательно эффективность процесса гнутья, является возможно большее утолщение материала, измеряемое по биссектрисе угла зоны сгиба. Оно равно отношению толщины листа после формообразования к исходной толщине листа. Чем оно выше, тем большей технологической пластичностью обладает сплав. Величину утолщения измеряли с помощью микроскопа на поперечных микрошлифах. В таблице 1 представлены химические составы предложенного сплава и прототипа, в таблице 2 – данные по механическим и технологическим свойствам предложенного сплава и прототипа. Полученные результаты показывают, что предложенный сплав по сравнению с известным сплавом обладает практически одинаковыми пределом прочности и относительным удлинением. Однако по технологической пластичности, определяемой величиной утолщения материала, он имеет превосходство на ~30%. Таким образом применение предлагаемого сплава, например, для производства гнутых профилей, стрингеров и других деталей из листов обеспечивает повышение их жесткости, что в свою очередь повысит конструктивную прочность и надежность работы изделий, в том числе авиакосмической техники. Формула изобретения
Литий – 1,7-2,0 Медь – 1,6-2,0 Магний – 0,7-1,1 Цирконий – 0,04-0,2 Бериллий – 0,02-0,2 Титан – 0,01-0,1 Никель – 0,01-0,15 Марганец – 0,01-0,4 Галлий – 0,001-0,05 Водород – 1,5×10-5-5,0×10-5 По крайней мере один элемент из группы, содержащей: цинк – 0,01-0,3 сурьму – 0,00003-0,015 натрий – 0,0005-0,001 алюминий – Остальное 2. Изделие, выполненное из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что сплав имеет следующий химический состав, маc. %: Литий – 1,7-2,0 Медь – 1,6-2,0 Магний – 0,7-1,1 Цирконий – 0,04-0,2 Бериллий – 0,02-0,2 Титан – 0,01-0,1 Никель – 0,01-0,15 Марганец – 0,01-0,4 Галлий – 0,001-0,05 Водород – 1,5×10-5-5,0×10-5 По крайней мере один элемент из группы, содержащей: цинк – 0,01-0,3 сурьму – 0,00003-0,015 натрий – 0,0005-0,001 алюминий – Остальное РИСУНКИ
QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения
Вид лицензии*: НИЛ
Лицензиат(ы): АО Каменск-Уральский металлургический завод
Номер и год публикации бюллетеня: 5-2004
(73) Новый патентообладатель:
Договор № 18297 зарегистрирован 28.01.2004
Извещение опубликовано: 20.02.2004
* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия
QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения
Лицензиар(ы): Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов”
Вид лицензии*: НИЛ
Лицензиат(ы): Открытое акционерное общество “Каменск-Уральский металлургический завод”
Договор № РД0049669 зарегистрирован 28.04.2009
Извещение опубликовано: 10.06.2009 БИ: 16/2009
* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия
QZ4A – Регистрация изменений (дополнений) лицензионного договора на использование изобретения
Лицензиар(ы): Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов”
Вид лицензии*: НИЛ
Лицензиат(ы): Открытое акционерное общество “Каменск-Уральский металлургический завод”
Характер внесенных изменений (дополнений):
Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения:
Извещение опубликовано: 10.06.2009 БИ: 16/2009
* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия
|
||||||||||||||||||||||||||
