大直径超高强耐高温镁合金壳体件锻轧集成制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了大直径超高强耐高温镁合金壳体件锻轧集成制备工艺。工艺路线为:半连续电磁铸造、机械加工出锭坯、均匀化退火、多向自由锻造、机械穿孔、环形轧制和T6热处理。所制备的壳体件尺寸为外径φ600‑1700mm、壁厚35‑100mm、高度300‑700mm，其T6态室温切向、高向抗拉强度≥470MPa,伸长率≥5%,200℃时切向、高向抗拉强度≥350MPa,伸长率≥7%。本发明专利技术制备出的产品具有大尺寸，无裂纹，超高的室温强度以及优异的耐热性能等特点，可以为航空航天等领域提供合格的镁合金壳体件。

Integrated forging and rolling process of large diameter ultra high strength and high temperature resistant magnesium alloy shell

The invention discloses a forging and rolling integrated preparation process of a large diameter super high strength and high temperature resistant magnesium alloy shell case. The technological process is as follows: semi continuous electromagnetic casting, mechanical processing of ingot blank, homogenizing annealing, multi direction free forging, mechanical perforation, ring rolling and T6 heat treatment. The shell size was 600 1700mm diameter, wall thickness of 35 100mm and a height of 300 700mm, the T6 state at room temperature and high shear to tensile strength is above 470MPa, the elongation is more than 5%, 200 degrees of tangential, high tensile strength of more than or equal to 350MPa, elongation is greater than or equal to 7%. The products prepared by the invention have the characteristics of large size, no crack, super high room temperature strength, excellent heat resistance, etc., and can provide qualified magnesium alloy shell parts for the fields of Aeronautics and astronautics.

【技术实现步骤摘要】
大直径超高强耐高温镁合金壳体件锻轧集成制备工艺
本专利技术涉及镁合金的变形领域，特别涉及Mg-Gd-Y-Zr稀土镁合金的锻造变形与环轧变形领域。技术背景作为航空航天领域重要的结构件，大直径壳体件一般由铝合金制备。但鉴于上述领域存在迫切的减重需求，用密度更小的镁合金来替代部分铝制壳体件，对于减少燃料消耗，提升飞行器的速度和飞行距离，意义重大。但是，利用镁合金制备性能合格的壳体件有一定的难度。飞行器特殊的工作环境要求结构件力学性能达标，耐热性好。但是开发较为成熟的传统镁合金，如Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系等，普遍存在力学性能偏低，耐热性能差等缺点，很难利用上述镁合金制备性能合格的壳体件。研究表明，向镁合金中添加稀土元素如Gd,Y,Nd，设计出的Mg-Gd-Y-Zr等合金系，可以使镁合金获得很高甚至是超高的力学性能和优异的耐热性。但是稀土在提高镁合金强度和耐热性能的同时，也提高了其变形抗力，缩小了适合变形的温度和速度窗口。而且，镁合金特殊的密排六方结构导致其很容易在变形中产生强烈的织构，这会限制其继续变形的能力。这些因素使得难以制备出具有超高强度、高耐热性能的镁合金壳体件。专本文档来自技高网...

【技术保护点】
大直径超高强耐高温镁合金壳体件锻轧集成制备工艺，合金质量百分比成份为：Gd：8.0‑9.6%，Y：1.8‑3.2%，Gd含量与Y含量的比值为：3≤Gd/Y≤5，Zr：0.3‑0.7%，Ag：0.02‑0.5%，Er：0.02‑0.3%，Ag含量与Er含量的比值为：1≤Ag/Er≤3，杂质包括Fe、Si、Cu、Ni及其他不可避免的杂质元素，其中Fe≤0.02%，Si≤0.02%，Cu≤0.005%，Ni≤0.003%，杂质总含量不超过0.1%，其余为Mg，具体包括以下步骤：A、采用半连续电磁铸造方法制备镁合金铸锭，规格为φ340‑630mm，长度≥2000mm的锭坯，铸锭浇铸结束后立即在150‑...

【技术特征摘要】
1.大直径超高强耐高温镁合金壳体件锻轧集成制备工艺，合金质量百分比成份为：Gd：8.0-9.6%，Y：1.8-3.2%，Gd含量与Y含量的比值为：3≤Gd/Y≤5，Zr：0.3-0.7%，Ag：0.02-0.5%，Er：0.02-0.3%，Ag含量与Er含量的比值为：1≤Ag/Er≤3，杂质包括Fe、Si、Cu、Ni及其他不可避免的杂质元素，其中Fe≤0.02%，Si≤0.02%，Cu≤0.005%，Ni≤0.003%，杂质总含量不超过0.1%，其余为Mg，具体包括以下步骤：A、采用半连续电磁铸造方法制备镁合金铸锭，规格为φ340-630mm，长度≥2000mm的锭坯，铸锭浇铸结束后立即在150-300℃保温12-16h去应力退火；B、在480-540℃保温15-25h进行均匀化处理，然后随炉冷却至室温；C、对铸锭进行车皮，探伤，锯床下料，得到尺寸为φ320-600mm，长度800-1200mm的圆柱形锭坯；D、多向锻造前在450℃-530℃对坯料保温10-16h，对上下平砧进行加热，控制温度在250-350℃；E、在立式液压机上进行6-10mm/s慢速多道次多向自由锻造，具体流程为:以圆柱形坯料高向、任意垂直的两个径向分别为Z，Y和X方向；首先沿着Z，Y和X方向进行3-6道次镦粗，道次变形量为20-40%，将圆柱形坯料压成6面体；然后以Y或X为轴，滚动压缩棱角2-6道次，单道次变形量10-20%,将6面体压成10-18面体；最后立起镦粗，压下量20-40%，将其压成圆柱体；回炉440-520℃退火保温0.5-2h，取出后以新的圆柱体的高向，两个任意垂直的径向分别为Z，Y和X方向重复上述锻造和中间退火工艺1-2次，最终镦粗得到高度300-700mm的圆柱体坯料，空冷；F、在锭坯中心处机械穿孔，孔尺寸φ200-280mm；G、对锭坯进行一火次或多火次环轧成形，环轧前460-530℃保温锭坯4-6h,预热主动辊、芯辊、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楚明，王必正，高永浩，蒋树农，万迎春，王俊凯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43