Патент на изобретение №2184168
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
(57) Реферат: Изобретение относится к области машиностроения и авиастроения, где могут быть применены магниевые сплавы в качестве легкого высокотехнологичного конструкционного материала при изготовлении тонкостенных изделий сложной конфигурации. Технической задачей изобретения является повышение технологической пластичности и прочностных свойств сплава и возможность изготовления из него тонкостенных деталей сложной конфигурации. Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: Zn 1,0-1,5, Zr 0,15-0,30, Сe 0,05-0,10, не менее одного элемента из группы Nd, La, Pr, Sm 0,10-0,15, Mg – остальное, и изделие, выполненное из него. Применение предлагаемого сплава позволит снизить себестоимость изделий, повысить коэффициент использования металла, улучшить эксплуатационную надежность и увеличить ресурс изделий. 2 с.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил. Изобретение относится к области машиностроения и авиастроения, где могут быть применены магниевые сплавы в качестве легкого высокотехнологичного конструкционного материала. Известен сплав на основе магния марки МА8 следующего химического состава, мас.%: Мn – 1,3-2,2 Се – 0,15-0,35 Mg – Остальное [1] Сплав применяется в конструкциях авиационных дверей, кресел, деталях оформления салона пассажирских самолетов. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе магния марки МА20 следующего химического состава, мас.%: Zn – 1,0-1,5 Zr – 0,05-0,12 Се – 0,15-0,25 Mg – Остальное [2] Из этого сплава изготавливают конструкционные детали несилового набора планера: облицовочные панели, панели интерьера салона самолета и т.д. Основными недостатками известных сплавов являются: невысокий уровень технологической пластичности и прочностных свойств. Из известных сплавов невозможно изготовить тонкостенные изделия сложной конфигурации. Технической задачей изобретения является повышение технологической пластичности и прочностных свойств сплава и возможность изготовления из него тонкостенных деталей сложной конфигурации. Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, церий и дополнительно содержащий не менее одного элемента из группы Nd, La, Pr, Sm, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Zn – 1,0-1,5 Zr – 0,15-0,30 Се – 0,05-0,10 Не менее одного элемента из группы Nd, La, Pr, Sm – 0,10-0,15 Mg – Остальное и изделие, выполненное из него. Предлагаемый сплав может быть применен для изготовления несиловых тонкостенных изделий сложной конфигурации для планера пассажирских самолетов, таких как: панели обслуживания, подлокотники кресел, окантовка пилотской кабины, декоративные панно и т.д. Такие изделия с развитой поверхностью получают методом сверхпластической формовки (СПФ). Сплавы, пригодные для СПФ, должны обладать мелкозернистой структурой. Из литературных данных следует, что повышение содержания циркония в магниевом сплаве при горячей деформации может вызывать появление так называемых “прожилок”, состоящих из  -Zr [3]. Это приводит к ухудшению технологических и механических свойств деформированного полуфабриката. В предлагаемом сплаве предусмотрено наряду с повышением содержания циркония снижение количества церия (до 0,05-0,10 мас.%) и введение не менее одного элемента из группы Nd, La, Pr, Sm в определенных соотношениях.
Наличие этих редкоземельных металлов (РЗМ) способствует образованию в структуре предлагаемого сплава интерметаллидов типа Mg9X, где Х – РЗМ.
Авторами установлено, что введение в определенных соотношениях РЗМ инициирует в сплаве процесс образования мелкодисперсных цинк-циркониевых соединений вместо нежелательной фазы -Zr. Морфология и характер распределения этих фаз в структуре предлагаемого сплава таковы, что рост зерна в процессе горячей деформации блокируется. Мелкозернистая равноосная структура с хаотически равномерно распределенными мелкодисперсными вторичными фазами существенно улучшает и технологические, и прочностные свойства сплава.
На чертеже показана микроструктура листов толщиной 1,5 мм: а) – предлагаемого сплава; б) – сплава – прототипа.
Сплав был отлит в газовом горне с применением флюса ВИ-2. Масса плавки составляла 15 кг. После механической обработки плоские слитки толщиной 38-40 мм были отгомогенизированы и прокатаны на листы толщиной 1,7-2,0 мм на стане Дуо по известной технологии.
Методом пневмоформовки на прессе усилием 750 тс из листовых заготовок были получены тонкостенные модельные изделия сложной конфигурации. Изучены их свойства.
В результате испытаний на растяжение стандартных образцов предлагаемого сплава и сплава прототипа при варьировании скоростей деформации  от 1,3 10-1 до 1,510-4 с-1 и в интервале температур 250-450oС установлены оптимальные технологические параметры деформации. Рассчитаны основные критерии оценки способности сплавов к СПФ: коэффициент скоростной чувствительности m и величина относительного удлинения  при оптимальной температуре деформации (таблица). В таблице приведены химические составы предлагаемого сплава (с граничными и средним содержанием компонентов) и сплава – прототипа, а также их механические и технологические свойства.
Анализ результатов испытаний механических и технологических свойств, представленных в таблице, свидетельствует о преимуществах предлагаемого сплава. Предлагаемый сплав превосходит сплав – прототип по всем рассмотренным свойствам:– по пределу прочности на 10-14,5%, – по пределу текучести на 28,7-34,7%, – по коэффициенту скоростной чувствительности m на 38-45%, – по относительному удлинению при оптимальных параметрах деформации в 1,16-1,3 раза. Применение нового сплава позволяет получать изделия стойким сечением и сложной геометрией с максимальной точностью и высокими механическими свойствами. Применение предлагаемого сплава позволит снизить себестоимость изделий, повысить коэффициент использования металла, улучшить эксплуатационную надежность и увеличить ресурс изделий. Источники информации 1. Справочник “Магниевые сплавы”, том 1 “Металловедение магния и его сплавов. Области применения”. Под ред. М.Б. Альтмана, М.Е. Дрица, М.А. Тимоновой и др., М., Металлургия, 1978 г., с. 103. 2. ГОСТ 14957-76, с.3. 3. Е. Ф. Эмли “Основы технологии производства и обработки магниевых сплавов”. М., Металлургия, 1972 г., с. 154. Формула изобретения
Zn – 1,0-1,5 Zr – 0,15-0,30 Се – 0,05-0,10 Не менее одного элемента из группы Nd, La, Pr, Sm – 0,10-0,15 Mg – Остальное 2. Изделие из сплава на основе магния, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава следующего химического состава, мас. %: Zn – 1,0-1,5 Zr – 0,15-0,30 Се – 0,05-0,10 не менее одного элемента из группы Nd, La, Pr, Sm – 0,10-0,15 Mg – Остальное РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
