Деформований сплав на основі алюмінію для паяних конструкцій

 

Винахід відноситься до деформівних сплавів на основі алюмінію, призначених для застосування в паяних конструкціях.

Загальною вимогою для сплавів, призначених для застосування в паяних конструкціях, є збереження властивостей після впливу на них режиму пайки. Сплави на основі алюмінію для паяних конструкцій створюються на базі всіх відомих систем легування в залежності від призначення. Завдяки схильності до самозакаливанию і високої температури солідуса сплави системи Al-Zn-Mg є перспективною системою для створення високоміцних сплавів для пайки найбільш тугоплавким твердим припоєм, призначеним для пайки алюмінію і сплавів.

Відомий сплав на основі алюмінію системи Al-Zn-Mg, призначений для паяння твердим припоєм, що містить (у % по масі) 0,5-2,5 Zn, ≤0,05 Mg, 0,7-1,4 Mn, 0,7-1,4 Si, 0,5-1,4 Fe (Європейський патент №2048252, C22C 21/00, C22F 1/00, C22F1/053, 18.06.2007). Сплав має, за даними авторів, низьку міцність: всього 130 МПа.

Відомі сплави системи Al-Zn-Mg з різними добавками, призначені для паяння твердим припоєм, що містять:

- 3,0-7,0 Zn, 0,1-0,3 Mg, 0,1-0,5 Cr, 0,05-0,2 Ti, 0,01-2,0 Ni (Патент Японії №3194778 C22C 21/10 24.03.92),

- 0,1-0,4 Zn, 0,1-0,7 Mg, 0,1-0,9 Si, 0,1-0,9 Mn, 0,05-0,5 Cu, 0,05-0,3 Cr, 0,02-0,2 Zr (Заявка Японії №2-10212 C22C 21/00і №3359115 7090444 C22C 21/00, F28F 21/08, 24.12.2002),

- 3,1-3,9 Zn, 0,3-0,8 Mg, 0,2-0,9 Mn, 0,01-0,3 Cu, 0,05-0,5 Zr, 0,01-0,3 Ti (Заявка Японії №3 - 38332, C22C 21/10, 10.06.91),

Сплави легировани додатково титаном, цирконієм та/або елементами, що підвищують температуру рекристалізації. Недоліком сплавів залишається знижена міцність після обробки за режимом пайки.

Найбільш близьким до пропонованого по технічній сутності і досягається ефект є сплав 1915 по ГОСТ4784, що містить компоненти в наступному співвідношенні, мас. %:

алюміній - основа,

цинк 4,0-5,0,

магній 1,0-1,8,

марганець 0,2-0,7,

хром 0,06-0,2,

титан 0,01-0,06,

цирконій 0,08-0,2,

мідь до 0,5,

берилій з розрахунку шихти 0,0001-0,01,

залізо не більше 0,4,

кремній не більше 0,35.

Сплав добре збалансований за вмістом основних легуючих компонентів, модифікаторів і антирекристаллизаторов стосовно до процесів гарячої і холодної деформації. Температура початку і кінця рекристалізації сплаву знаходиться в межах 270-550°C. Проте в разі паяння твердим припоєм при температурі більш 560-565°C сплав вельми схильний до рекристалізації. Грубозерниста рекристаллизованная структура сніжет і дестабілізує властивості сплаву.

Завданням, на вирішення якої спрямовано предлагаеме обробки за режимом пайки при температурі, близькою до солидусу.

Технічний результат - в одержанні високих механічних властивостей і корозійної стійкості паяних з'єднань.

Це досягається тим, що у деформований сплав на основі алюмінію для паяних конструкцій, що містить цинк, магній, марганець, хром, цирконій, берилій і мідь, при цьому він додатково містить гафній та/або титан і/або ванадій при наступному співвідношенні компонентів, мас. %:

цинк 3,4-5,0,

магній 1,0-2,5,

марганець 0,2-0,9,

хром 0,1-1,0,

цирконій 0,1-1,0,

мідь до 0,5,

берилій 0,0001-0,01

гафній 0,1-1,5,

титан 0,1-1,0,

ванадій 0,1-1,0,

алюміній - інше,

при цьому сумарний вміст принаймні трьох елементів, вибраних з групи: гафній, хром, титан, цирконій і ванадій, складає не менше 0,4 мас. %, а співвідношення Zn: Mg в сплаві вибирається в межах 2-2,5.

Цинк і магній забезпечують зміцнення сплаву шляхом загартування і старіння, в тому числі після обробки за режимом пайки внаслідок загартування на повітрі, природного або штучного старіння. Вибір вмісту цинку та магнію визначається оптимальним співвідношенням механічних і корозійних властивостей на основі загальних принципів металознавства сплавів Al-Zn-Mg.

Вміст марганцю в межах�айней міру, трьома елементами вибрані групи: гафній, хром, титан, цирконій і ванадій - при їх сумарному змісті не менше 0,4 мас. % сильно подрібнює структуру і перешкоджає рекристалізації при високотемпературній пайці, зберігаючи після пайки дрібнозернисту структуру. Гафній, хром, титан, цирконій і ванадій після пайки знаходяться в твердому розчині або у вигляді дисперсних інтерметалідів. Зміцнення гафнієм, хромом, титаном, цирконієм і ванадієм заповнює втрату міцності при старінні з-за неповної гарту після пайки. Вміст гафнію до 0,1-0,5%, хрому, титану, цирконію і ванадію в межах 0,1-0,2% кожного застосовується при виготовленні сплаву по серійної технології, а гафнію в межах 0,5-1,5%, хрому, титану, цирконію і ванадію в межах 0,3-1,0% кожного - при виготовленні сплаву по гранульної технології. Перевищення зазначеного змісту при кожному варіанті технології призводить до утворення грубих інтерметалідів.

Мікродобавками берилію захищає при плавці рідкий розплав від окислення.

Вміст міді в межах до 0,5% підвищує механічні властивості сплаву і стійкість до корозії під напругою, не погіршуючи схильності до самозакаливанию.

Приклади конкретного застосування.

Приклад 1

p>0,40 Mn,

0,20 Hf,

0,15 Cr,

0,2 Zr,

0,15 Cu,

0,001 Be.

Співвідношення Zn:Mg=2,36. Злиток діаметром 95 мм гомогенизировали по режиму 470°C, 6 год, осаджували до заготовки з поперечним перетином 16×120 мм, прокатували на смугу перетином 1,5×120 мм, гартували у воді за температури 470°C, після природного старіння протягом 30 діб обробляли за режимом пайки 590°C, 15 хв.

Як до (фіг. 1), так і після обробки за режимом пайки (фіг. 2) сплав має однорідну дрібнозернисту структуру. Зерно практично не збільшилася порівняно зі станом до обробки за режимом паяння, в тому числі в зоні термічного впливу з'єднання (фіг. 3).

Міцність, визначена в поздовжньому напрямку на стандартних п'ятикратних зразках по ГОСТ 1497, склала для сплаву після зміцнюючої термообробки не менш 349 МПа, після обробки за режимом пайки і повторного штучного старіння не менш 297 МПа.

Приклад 2

Деформований сплав на основі алюмінію для паяних конструкцій, що містить (у % по масі):

4,90 Zn,

2,14 Mg,

0,24 Mn,

1,45 Hf,

0,58 Cr,

0,18 Ti,

0,64 Zr,

0,29 V, 0,01

Cu, 0,0001 Be.

Співвідношення Zn:Mg=2,29. З розплаву відцентровим розбризкуванням відливали гранули, виділяли фракцію менше 0,63 мм, компактировали в брикдаря високій швидкості охолодження гранул (103-104град/с) структура сплаву більш дисперсна, ніж у прикладі 1, в тому числі після обробки за режимом пайки. В зоні термічного впливу паяного з'єднання, як і в прикладі 1, збільшення зерна практично відсутня.

Міцність, визначена на зразках, аналогічних прикладу 1, склала для сплаву після зміцнюючої термообробки не менш 380 МПа, після обробки за режимом пайки і повторного штучного старіння не менш 311 МПа.

Приклад 3

Деформований сплав на основі алюмінію для паяних конструкцій, що містить (у % по масі):

5,0 Zn,

2,5 Mg,

0,2 Mn,

0,50 Cr,

0,2 Ti,

0,50 Zr,

0,20 V,

0,01 Cu, 0,001 Be.

Співвідношення Zn:Mg=2. З розплаву за технологією, описаною в прикладі 2, відцентровим розбризкуванням відливали гранули, виділяли фракцію менше 0,63 мм, компактировали в брикет діаметром 98 мм. З брикету за технологією, описаною в прикладі 1, отримували смугу перетином 1,5×120 мм.

Завдяки високій швидкості охолодження гранул (103-104град/с) структура сплаву більш дисперсна, ніж у прикладі 1, в тому числі після обробки за режимом пайки. В зоні термічного впливу паяного з'єднання, як і в прикладах 1 і 2, збільшення зерна практично відсутня.

Міцність, опр�320 МПа, після обробки за режимом пайки і повторного штучного старіння не менш 291 МПа.

Приклад 4 (прототип).

Сплав на основі алюмінію, що містить (у % по масі):

3,80 Zn,

1,60 Mg,

0,40 Mn,

0,15 Cr,

0,15 Zr,

0,4 Cu,

0,001 Be.

Співвідношення Zn:Mg=2,38. Технологія отримання сплаву відповідала прикладу 1. У дрібнозернистій структурі сплаву (фіг. 4) присутні включення інтерметалідів, грубіші, ніж у прикладі 1. Після обробки за режимом пайки зерно велике, рекристаллизованное (фіг. 5). В зоні термічного впливу паяного з'єднання має місце рекристаллизация, зростання зерна основного металу і дифузія припою в основний метал кордонів рекристаллизованних зерен зони термічного впливу (фіг. 6), що викликає охрупчивание та зниження корозійної стійкості паяного з'єднання.

Міцність, визначена на зразках, аналогічних прикладу 1, склала для сплаву після зміцнюючої термообробки не менше 295 МПа, після обробки за режимом пайки і повторного штучного старіння не менш 251 МПа.

Таким чином, за рахунок комплексного легування забезпечується одержання однорідної дрібнозернистої структури після обробки за режимом пайки, високі механічні свойстукций, містить цинк, магній, марганець, хром, цирконій, берилій і мідь, відрізняється тим, що він додатково містить гафній, та/або титан, та/або ванадій при наступному співвідношенні компонентів, мас. %:

цинк3,4-5,0
магній1,0-2,5
марганець0,2-0,9
хром0,1-1,0
цирконій0,1-1,0
мідьдо 0,5
берилій0,0001-0,01
гафній0,1-1,5
титан0,1-1,0
ванадій0,1-1,0
алюмінійінше

при цьому сумарний вміст принаймні трьох елементів, вибраних з групи: гафній, хром, титан, цирконій і ванадій, складає не менше 0,4 мас. %, а співвідношення Zn:Mg в сплаві сос�

 

Схожі патенти:

Багатошаровий матеріал з високою міцністю при високій температурі для тонких листів в теплообмінниках

Винахід відноситься до способу виготовлення багатошарового матеріалу для високотемпературної пайки і може бути використано, наприклад, для виготовлення тонких листів в теплообмінниках. Спосіб включає забезпечення серцевинного шару з першого алюмінієвого сплаву, що містить, мас.%: 0,5-2,0% Mn, ≤1,0% Mg, ≤0,2% Si, ≤0,3% Ti, ≤0,3% Cr, ≤0,3% Zr, ≤0,2% Cu, ≤3% Zn, ≤0,2% In, ≤0,1% Sn і ≤0,7% (Fe+Ni), решта - Al і ≤0,05% кожної з неминучих домішок; забезпечення бар'єрного шару з другого алюмінієвого сплаву, що містить, мас.%: ≤0,2% Mn+Cr, ≤1,0% Mg, 1,6-5% Si, ≤0,3% Ti, ≤0,2% Zr, ≤0,2% Cu, ≤3% Zn, ≤ 0,2% In, ≤0,1% Sn і ≤1,5% (Fe+Ni), решта - Al і ≤0,05% кожної з неминучих домішок; спільну прокатку шарів; термічну обробку при температурі від 300 до 550 °З протягом часу, необхідного для вирівнювання вмісту Si до 0,4-1% як в сердцевинном шарі, так і в бар'єрному шарі; прокатку багатошарового матеріалу до кінцевої товщини зі ступенем обтиснення від 8 до 33%. Винахід спрямовано на підвищення міцнісних властивостей, особливо повзучості і втоми, і корозійної стійкості багатошарового матеріалу. 3 н. і 21 з.п. ф-ли, 7 іл., 4 табл., 3 пр.

Вихідний матеріал для металевого вироби з фольги і спосіб його виготовлення

Винахід відноситься до виробництва виробів з алюмінієвих сплавів, зокрема до виготовлення алюмінієвої фольги, яка може бути використана в якості побутової фольги, для виготовлення пакувальної тари і т. д. Фольгу з алюмінієвого сплаву отримують шляхом лиття смуги товщиною менше 6 мм, прокатки в гарячому стані без проміжних отжигом до товщини менше 1 мм і подальшого повного відпалу, при цьому алюмінієвий сплав являє собою алюмінієвий сплав серії 1ххх, 3ххх або 8ххх. В результаті такої обробки одержують алюмінієвий сплав, вільний від інтерметалічних частинок бета-фази, при цьому фольга має товщину від близько 5 мкм до близько 150 мкм і має структуру, по суті вільну від часу, викликаних осьової ликвацией інтерметалічних частинок. Винахід спрямовано на підвищення межі міцності на розрив, відносного подовження і тиск Муллена після повного відпалу. 1 з.п. ф-ли, 4 іл.,2 табл., 2 пр.
Винахід відноситься до галузі металургії і може бути використане для обробки розплавів мідних сплавів і чавуну. Модифікуюча суміш містить, мас.%: вуглекислий барій 40-50, кальциновану соду 10-20, карбонат стронцію 40-45. Винахід дозволяє підвищити фізико-механічні властивості оброблюваних розплавів високоміцного чавуну і мідних сплавів. 1 табл.

Спосіб отримання зносостійкого антифрикційного сплаву

Винахід відноситься до галузі порошкової металургії сплавів на основі алюмінію, які використовуються в підшипниках ковзання. Спосіб отримання антифрикційного зносостійкого сплаву на основі алюмінію включає отримання суміші чистих порошків алюмінію та олова, що містить 35-45% вагу. олова, формування брикетів з пористістю 12-18%, їх спікання в безокислительной атмосфері при температурі 585-615°С протягом 45-60 хвилин з наступним кутовим пресуванням спеченого сплаву із збереженням орієнтації площини течії матеріалу під час пластичної обробки при інтенсивності деформації не менше 100%. Технічним результатом винаходу є забезпечення максимальної зносостійкості сплаву при сухому терті. 4 іл., 1 табл.

Сплав на основі алюмінію для паяних конструкцій

Винахід відноситься до деформівних сплавів на основі алюмінію, призначених для застосування в паяних конструкціях. Сплав містить, мас.%: марганець 0,3-1,2, кремній 0,35-1,5, магній 0,4-1,4, мідь 0,3-4,8, залізо - 0,05-0,7, берилій 0,0001-0,1, хром, титан, цирконій, ванадій - 0,1-1,0 кожного, алюміній - інше, при відношенні Si:Mg>0,6, причому при вмісті хрому, титану, цирконію, ванадію в діапазоні 0,1-0,25% кожного сплав отриманий шляхом обробки злитка, а при утриманні зазначених компонентів у кількості 0,25-1,0% кожного отриманий сплав по порошковій технології. Технічний результат полягає в отриманні однорідної дрібнозернистої структури та поліпшення технологічних властивостей сплаву. 2 з.п. ф-ли, 3 ін., 1 іл.
Винахід відноситься до матеріалу для кабелів на основі алюмінієвого сплаву і способу його одержання. Сплав на основі алюмінію містить, мас.%: 0,3-1,2 Fe, 0,03-0,10 Si, 0,01-0,30 рідкоземельних елементів Ce і La, неминучі домішки - менш 0,3 і алюміній - інше, причому вміст у домішках Ca становить 0,02%, а вміст будь-якого іншого домішкового елемента - 0,01%. Спосіб отримання сплаву включає приготування розплаву шляхом розплавлення 92-98 мас.ч. алюмінієвого сплаву, що містить 0,07-0,12% Si і 0,12-0,13% Fe, і 0,73-5,26 мас.ч. сплаву Al-Fe з вмістом Fe - 20-24%, нагрівання розплаву до 720-760°С, додавання 1-3 мас.ч. сплаву Al - 9-11% рідкоземельних елементів Ce і La і 0,17-0,67 мас.ч. сплаву Al - 3-4% B, додавання 0,04-0,06.ч. рафинирующего агента та рафінування протягом 8-20 хв, витримку при температурі протягом 20-40 хв, лиття і подальший полуотжиг при температурі 280-380°С протягом 4-10 годин з природним охолодженням до температури навколишнього середовища. Провідник, виготовлений з алюмінієвого сплаву, має високу ступінь подовження і володіє хорошою безпекою і стабільністю при застосуванні. 2 н. і 4 з. п. ф-ли. 4 пр.

Алюмінієвий сплав

Винахід відноситься до металургії алюмінієвих сплавів і може бути використано переважно для виготовлення катанки електротехнічного призначення, а також деформованих напівфабрикатів, використовуваних в будівництві, машинобудуванні та інших галузях народного господарства. Сплав містить такі компоненти, мас.%: цирконій 0,15-0,40, кремній 0,03-0,15, залізо 0,15-0,35, магній 0,01-0,60, мідь 0,005-0,01, цинк 0,005-0,02, бор 0,001-0,003, суму домішок титану, хрому, ванадію, марганцю до 0,030, алюміній - інше. Використання запропонованого сплаву дає можливість розширення технологічних можливостей виготовлених з нього виробів за рахунок необхідного комплексу міцнісних, електричних та експлуатаційних властивостей, що призводить до енергозбереження електроенергії та збільшення терміну служби виготовлених з цього сплаву виробів. 2 табл.
Винахід відноситься до антифрикційні сплави на основі алюмінію і способам їх отримання. Сплав містить компоненти в наступному співвідношенні, мас.%: свинець 20-40, цинк 5-15, алюміній - інше. Спосіб отримання сплаву включає приготування гетерофазного сплаву на основі алюмінію з 20-50 мас.% цинку, який отримують безперервним перемішуванням розплаву при 7000С протягом 10 хв і швидкого охолодження розплаву на мідній водоохлаждаемой пластині, і контактування отриманої заготовки з гетерофазного сплаву з розплавом свинцю при 530-570°C. Технічним результатом винаходу є підвищення міцності і твердості сплаву при зниженні лінійного зношування і коефіцієнта тертя. 2 н. п. ф-ли, 1 табл.
Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до сплавів на основі алюмінію, і може бути використане для виготовлення виробів електротехнічного призначення, а саме для виготовлення проводів, призначених для високовольтних ЛЕП при експлуатації в районах зі складними кліматичними умовами. Сплав на основі алюмінію містить, мас.%: цирконій - 0,19-0,24; залізо - 0,17-0,21; кремній - 0,05-0,08; алюміній і домішки - інше, і має структуру, сформовану термообробкою при температурі 400°С, що складається з дисперсних частинок фази Al3Zr, рівномірно розподіленої в алюмінієвій матриці. Використання запропонованого провідникового термостійкого сплаву дозволить створити дроти, які забезпечують високу пропускну здатність, володіють високою міцністю, температурною стійкістю і стійкістю до провисання. 3 табл.
Винахід відноситься до галузі металургії, а саме ливарних композиційних матеріалів (ЛКМ) на основі алюмінію і його сплавів, і може застосовуватися для виготовлення деталей з підвищеною жароміцністю, твердістю і зносостійкістю. Ливарний композиційний матеріал на основі алюмінію або його сплавів містить зміцнюючі интерметаллидние частинки TiAl3 з розміром не більше 25 мкм в кількості до 35 об.%, утворені в розплаві алюмінію шляхом введення в нього подрібненої титанової губки з розміром фракцій не більше 5 мм, Матеріал володіє високою міцністю за рахунок високої термодинамічної стабільності зміцнюючих часток. 1 табл., 1 пр.

Багатошаровий матеріал з високою міцністю при високій температурі для тонких листів в теплообмінниках

Винахід відноситься до способу виготовлення багатошарового матеріалу для високотемпературної пайки і може бути використано, наприклад, для виготовлення тонких листів в теплообмінниках. Спосіб включає забезпечення серцевинного шару з першого алюмінієвого сплаву, що містить, мас.%: 0,5-2,0% Mn, ≤1,0% Mg, ≤0,2% Si, ≤0,3% Ti, ≤0,3% Cr, ≤0,3% Zr, ≤0,2% Cu, ≤3% Zn, ≤0,2% In, ≤0,1% Sn і ≤0,7% (Fe+Ni), решта - Al і ≤0,05% кожної з неминучих домішок; забезпечення бар'єрного шару з другого алюмінієвого сплаву, що містить, мас.%: ≤0,2% Mn+Cr, ≤1,0% Mg, 1,6-5% Si, ≤0,3% Ti, ≤0,2% Zr, ≤0,2% Cu, ≤3% Zn, ≤ 0,2% In, ≤0,1% Sn і ≤1,5% (Fe+Ni), решта - Al і ≤0,05% кожної з неминучих домішок; спільну прокатку шарів; термічну обробку при температурі від 300 до 550 °З протягом часу, необхідного для вирівнювання вмісту Si до 0,4-1% як в сердцевинном шарі, так і в бар'єрному шарі; прокатку багатошарового матеріалу до кінцевої товщини зі ступенем обтиснення від 8 до 33%. Винахід спрямовано на підвищення міцнісних властивостей, особливо повзучості і втоми, і корозійної стійкості багатошарового матеріалу. 3 н. і 21 з.п. ф-ли, 7 іл., 4 табл., 3 пр.

Припій для пайки титану і його сплавів і спосіб зварювання титану та його сплавів

Винаходи можуть бути використані при пайку з'єднань титанових, зокрема, в автомобільній, авіаційній промисловості, приладобудуванні. Припій для пайки титану і його сплавів виконаний у вигляді сплаву на основі алюмінію, що містить, мас.%: Cu 6,0-9,0; Ti≤1,0; Ni 1,0-2,0; Al - інше. Температура твердої фази припою становить 540-545°C, рідкої фази - 635-640°C. Перед пайкою обробляють сполучаються поверхні паяемих деталей з титану або його сплавів для надання їм шорсткості. Розміщують між ними згаданий припій. Пластично деформують паяемие деталі при тиску, що дорівнює напрузі, не менше границі текучості припою. Нагрівають паяемий вузол в атмосфері навколишнього повітря в печі або місцевим нагріванням з витримкою при температурі 645-650°C протягом 9-13 хвилин. Деталі можуть мати форму пластин, труб та кілець. Винахід забезпечує гарну якість і високу міцність паяного шва. 2 н. і 4 з.п. ф-ли, 3 іл., 3 пр.
Винахід може бути використаний для пайки і лудіння деталей в ювелірній промисловості, електроніці, електротехніці і приладобудуванні. Припій містить компоненти в наступному співвідношенні, мас.%: срібло 64,5-65,5; мідь 19,5-20,5; індій 3-5; цинк інше. Додаткове введення індія в припойний сплав на основі срібла містить мідь і цинк, знижує температуру розплаву, підвищує рідкотекучість і пластичність припою, що дозволяє розширити технологічні можливості застосування даного припою. 1 табл.
Винахід відноситься до пайку дифузійно-твердіючими припоями на основі галію і може бути використано для отримання нероз'ємних з'єднань різнорідних матеріалів, зокрема для низькотемпературної бесфлюсовой пайки кераміки з металами

Склад зварювального дроту на основі алюмінію

Винахід відноситься до галузі металургії сплавів на основі алюмінію, зокрема до зварювальних матеріалів, призначене для виготовлення зварювального дроту для зварювання плавленням конструкцій з деформівного термічно незміцнюваного сплаву системи Al-Mg-Sc
Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до виробництва ливарного алюмінієвого сплаву для зварних конструкцій масового виробництва, які працюють в умовах знакозмінних навантажень в різних кліматичних зонах

Прутки з алюмоматричного композиційного матеріалу для наплавлення зносостійких покриттів

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до галузі створення зварювальних присадних прутків з дисперсно армованих композиційних матеріалів (КМ) з матрицею з високоміцних, ливарних сплавів на основі алюмінію, призначених для дугового і плазмового наплавлення зносостійких шарів на деталі машин і устаткування, що працюють в умовах впливу абразивного зношування, ударних навантажень, ерозії при підвищених температурах
Up!