Патент на изобретение №2230814
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
(57) Реферат: Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, а именно к получению высокопрочных, высокочистых сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления корпусов, приборных рам, кронштейнов, барабанов и других деталей, применяемых в авиационной технике. Предложен сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, кадмий и примеси, при этом он дополнительно содержит ниобий, титан и редкоземельные металлы (РЗМ), при следующем соотношении компонентов, мас.%: Zn 6,8-9,0; Zr 0,7-1,0; Cd 0,01-1,0; Nb 0,01-0,2; Ti 0,0025-0,005; РЗМ 0,02-0,6, примеси не более 0,05, Mg – остальное. Применение сплава позволит получать изделия с повышенными механическими свойствами и коррозионной стойкостью. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к области металлургии цветных сплавов, а именно к получению высокопрочных, высокочистых сплавов на основе магния, предназначенных для изготовления корпусов, приборных рам, кронштейнов, барабанов, реборд и других деталей, применяемых в авиационной технике. Известен сплав ZK60A фирмы Magnesium Elektron Ltd, Англия, имеющий следующий химический состав, мас.%: Zn 4,8-6,2 Zrmin 0,45 Mg Остальное (ASTM Standart Specification for Magnesium Alloy Forgings, В 91-87). Сплав обладает недостаточно высокими механическими свойствами. Недостатком изделия, выполненного из этого сплава, является склонность к ликвации в отливках и образование микрорыхлот различной степени. Известен сплав на основе магния, имеющий следующий химический состав, мас.%: Zn 1,8-2,5 Zr 0,7-1,0 Nd 0,8-1,2 Ti 0,1-0,2 Mg Остальное (А.с. СССР №16788810). Сплав предназначен для изготовления спортивного инвентаря, например спортивного лука. Недостатками сплава являются невысокая коррозионная стойкость и нестабильные механические свойства в массивных полуфабрикатах. Недостатком изделий из известного сплава является различие механических свойств по толщине сечения при производстве массивного литья, что не позволяет применять сплав в авиационной технике. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе магния МЛ8 следующего химического состава, мас.%: Zn 5,5-6,6 Zr 0,7-1,1 Cd 0,2-0,8 Примеси  0,22
Mg Остальное
(ГОСТ 2856-79 “Сплавы магниевые литейные. Технические требования”).
Изделиями из этого сплава являются, например, корпуса, кронштейны, реборды, применяющиеся в авиакосмической технике.
Недостатками сплава-прототипа являются невысокие прочностные характеристики, высокое содержание вредных примесей и низкая коррозионная стойкость. Эти недостатки не позволяют применять сплав МЛ8 в качестве высоконагруженных деталей авиационной техники, работающих во всех климатических условиях.
Кроме того, недостатком изделий из сплава-прототипа является склонность к образованию кристаллизационных трещин при литье.
Технической задачей изобретения является создание сплава на основе магния и изделия, полученные из него, с повышенными прочностными и коррозионными характеристиками, высокой чистотой по примесям: железу, кремнию, меди.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе магния, включающий цинк, цирконий, кадмий и примеси, который дополнительно содержит ниобий, титан и редкоземельные металлы РЗМ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Zn 6,8-9,0
Zr 0,7-1,0
Cd 0,01-1,0
Nb 0,01-0,2
Ti 0,0025-0,005
РЗМ 0,02-0,6
примеси Не более 0,05
Mg Остальное
и изделие, выполненное из него.
При введении ниобия, титана и редкоземельных металлов в сплав на основе магния при соотношении других компонентов в заявляемых пределах повышаются механические свойства и коррозионная стойкость сплава, что позволяет применять изделия из него для работы во всех климатических условиях.
Эффект снижения содержания примесей и повышения коррозионной стойкости сплава достигается за счет рафинирующего действия титана и ниобия, которые, взаимодействуя с примесями (железом, кремнием, медью, никелем), образуют в расплаве многочисленные соединения, выпадающие в виде осадка при температурах, превышающих температуру затвердевания сплава.
Пример осуществления
В тигельную печь загружают магний, после его расплавления в расплав вводят составляющие сплава. Ниобий вводят в сплав из лигатуры магний – ниобий или из лигатуры магний – ниобий – РЗМ. Далее выполняются технологические операции, необходимые в процессе его приготовления. Готовый жидкий сплав разливают в песчаные формы или в кокиль. Химический состав предлагаемого сплава и сплава-прототипа представлен в таблице 1.
Механические свойства образцов исследовали в термообработанном состоянии по режиму Т6 и Т61. 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.
Анализ таблиц 1 и 2 показывает, что механические свойства предлагаемого сплава по сравнению со сплавом-прототипом выше:
по пределу прочности на 20-25%;
по пределу текучести на 30-35%;
по относительному удлинению в 1,5-2,5 раза;
по чистоте (суммарному содержанию вредных примесей) в 4 раза;
по коррозионной стойкости в 3% растворе NaCl в 2,0 раза.
Таким образом, применение предлагаемого сплава на основе магния позволит получать изделия с повышенными механическими свойствами и коррозионной стойкостью, способные работать во всех климатических условиях.
Изделия из предлагаемого сплава имеют высокую надежность и ресурс.
Формула изобретения 1. Сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, кадмий и примеси, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ниобий, титан и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Zn 6,8-9,0 Zr 0,7-1,0 Cd 0,01-1,0 Nb 0,01-0,2 Ti 0,0025-0,005 РЗМ 0,02-0,6 Примеси Не более 0,05 Mg Остальное 2. Изделие из сплава на основе магния, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1. |
||||||||||||||||||||||||||
