Огнестойкий литейный магниевый сплав

Сплав разработан совместно с ООО "Соликамский опытно-металлургический завод (СОМЗ)" и относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на магниевой основе, и может быть применено при изготовлении деталей в автомобилестроении, ракетно-космической и авиационной промышленности, а также корпусных деталей различной электронной аппаратуры и т.д., работающих в условиях повышенной вероятности внезапного скачка температуры или прямого воздействия пламени.

Авторы: Мерсон Дмитрий Львович, Засыпкин Сергей Васильевич, Криштал Михаил Михайлович, Иртегов Иван Георгиевич, Иртегов Алексей Иванович.

Краткое описание:

Магниевые сплавы широко применяют в авиастроении, ракетной технике, при изготовлении различных транспортных машин, так как при малой объемной массе они имеют высокую удельную прочность, что позволяет снизить вес двигателей и агрегатов и других узлов машин. Ценным свойством магниевых сплавов является то, что они хорошо поглощают механические вибрации. Вместе с тем магниевые сплавы обладают рядом недостатков. Они значительно уступают алюминиевым сплавам по пластичности и коррозионной стойкости, отличаются очень высокой окисленностью в жидком состоянии, способны воспламеняться при температуре 400-500°С, что затрудняет изготовление отливок. Литейные свойства у магниевых сплавов низкие: плохая жидкотекучесть, большая линейная усадка, склонность к образованию усадочных рыхлот и горячих трещин. Поэтому конструкционные магниевые сплавы используют или в виде деформированных изделий, получаемых после механической обработки (экструзия, прессование, прокатка и т.д.) слитков - так называемые деформируемые сплавы, или в виде отливок заданной формы - литейные сплавы. Технология литейных магниевых сплавов более экономична и проста, что позволяет значительно, по сравнению с деформируемыми сплавами, расширить номенклатуру изделий. Магниевые сплавы отличаются своей пожароопасностью. Они способны воспламеняться даже при 400°С, что накладывает ряд ограничений на области их применения.

Проблемой снижения пожароопасности магниевых сплавов занимается множество различных научных групп, и предлагаемые ими способы значительно отличаются друг от друга. Тем не менее, можно выделить три основных направления, с помощью которых получается достичь некоторого результата:
1) нанесения покрытий на поверхность сплава;
2) легирования сплава кальцием;
3) легирования сплава РЗМ.

Задачей предложенного изобретения являлась разработка структурно-стабильного пожаробезопасного высокопрочного литейного магниевого сплава с улучшенными физико-механическими характеристиками. 

Техническим результатом изобретения является существенное увеличение температуры воспламенения с сохранением достаточно высоких значений прочности и пластичности литейного магниевого сплава.

Технический результат достигается за счет того, что предложен сплав на основе магния, содержащий цинк, цирконий, неодим, гадолиний, при этом он дополнительно содержит иттрий, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы: скандий и церий, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы: кадмий и кальций, при заданном соотношении массовых % компонентов. Подробнее см. в описании патента RU2809612.

Преимущества и отличительные особенности:
Повышение температуры воспламенения выше 800 °С и длительной прочности при температурах 200-250°С с сохранением высоких значений предела кратковременной прочности и плотности. Технический результат достигается за счет того, что предложенный литейный сплав содержит, мас.%: иттрий 3,5-8,0, гадолиний 1,5-5,5, цинк от более 2 до 3,0, цирконий от более 0,7 до 1,0, иттербий 0,2-0,5, магний и примеси - остальное. Фактические характеристики сплавов составов указанного диапазона после термообработки по режиму Т6 составили: предел прочности 270 – 305 МПа; предел выносливости на базе 2⋅107 циклов по схеме растяжение-сжатие не менее 100 МПа, удельная прочность не менее 154 Н⋅м/кг, относительное удлинение 10 - 15%, температура воспламенения 1020-1040°С.