一种组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备方法，属于有色金属材料及工艺领域。采用含Zn的稀土镁合金作为原材料；进行均匀化处理，制备出含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金；进行多向锻造处理；回炉保温后采用反向挤压制备预制坯；进行多道次压下制备锥筒形件；利用两组斜轧辊对锥筒形件的外表面进行小变形量的轧制；淬火处理，冷却至室温后进行时效处理。本发明专利技术提高了坯料组织的均匀性，避免充型不满现象的产生，改善反挤压制品沿壁厚方向上的组织不均情况，获得力学性能优异的变截面锥筒形件。截面锥筒形件。截面锥筒形件。

【技术实现步骤摘要】
一种组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种制备组织均匀的稀土镁合金锥筒件的成型方法，特别涉及一种含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金锥筒形件的制备方法，通过多向锻造、反向挤压和轧制等加工方式，改善产品的组织状态，获得力学性能优异的锥筒形件，属于有色金属材料及工艺领域。

技术介绍

[0002]锥筒形件是航空航天、武器装备领域中重要的零部件，在轻质的前提下，要求其具有良好的耐热性能和一定的力学能，传统的稀土镁合金体系因为塑性较低而较难加工成型，不能满足大轴径比锥筒的制备，通过在稀土镁合金中添加适量Zn元素可以形成长周期有序结构堆垛相，含长周期稀土镁合金表现出较好的塑性变形能力，通过均匀化处理，多向锻造开坯，预制坯制备，反挤压成型可以制备出综合性能优异的锥筒形件。但锥筒形件沿壁厚方向组织有所差异，这是反挤压特点决定的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备和成型方法，在提高稀土镁合金塑性变形能力的同时，通过多向锻造和反向挤压制备出综合力学性能优异的锥筒形件，并对锥筒形件进行一定的后处理成型方法，改善锥筒形件组织沿壁厚不均的缺点。
[0004]本专利技术采用以下的技术方案：
[0005]一种组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)采用含Zn的稀土镁合金作为原材料；
[0007](2)均匀化处理：对铸态合金进行均匀化处理，制备出含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金；
>[0008](3)多向锻造处理：对均匀化态含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金进行多向锻造处理作为开坯手段；
[0009](4)反向挤压制备预制坯：对多向锻造后的坯料进行回炉保温，保温结束后将坯料放置于反挤压筒中，上模具采用锥形凸模，在坯料顶部放置直径小于挤压筒内径的圆柱形平砧，在锥形凸模和圆形平砧的压下作用下，使坯料尽可能填充满下模具，然后撤掉圆柱形平砧，利用锥形凸模进行单道次压下制备出预制坯；
[0010](5)多道次压下制备锥筒形件：上模具采用变截面锥形凸模，进行多道次压下制备出锥筒形件；
[0011](6)将锥筒形件转移至两组斜轧辊之间，对锥筒形件的外表面进行小变形量的轧制；
[0012](7)将经过表面轧制的锥筒形件进行淬火处理，冷却至室温后进行时效处理。
[0013]步骤(1)中，采用的稀土镁合金为WE91B合金，按照质量百分含量计，Y为9.0％，富
铈混合稀土RE1.0％(其中Ce 50％；La 30％；Nd 15％；Pr 5％)，Zn为1.0％，Zr0.6％，余量为Mg。
[0014]步骤(2)中，均匀化处理制度为：均匀化温度为460～500℃，保温24～48h，保温结束后随炉冷却到420～460℃，保温2～4h，保温结束后淬火。
[0015]步骤(3)中，多向锻造处理的变形道次为6～9道次，道次变形量为40～60％，变形温度为480～520℃。多向锻造的模具包括上砧板和下砧板，每道次方向沿X
‑
Y
‑
Z轮流翻转。
[0016]步骤(4)中，多向锻造后的坯料进行回炉保温，温度为420～460℃。制备预制坯采用的模具包括反挤压筒、锥形凸模和圆柱形平砧，模具温度均为：460～500℃。
[0017]步骤(4)中，反挤压筒由两块对称半模组合而成，便于脱模，内部为锥形，与锥形凸模(上凸模)锥度相同；锥形凸模(上凸模)为一体成型，锥头处有倒角，减小对坯料造成的应力集中；圆柱形平砧上表面加工出凹坑，与锥形凸模(上凸模)锥头外形一致，直径小于反挤压筒内径。
[0018]步骤(5)中，变截面锥形凸模的锥形面锥度有所变化(从小端起，全长五分之四处，锥度增加1～2％)，每道次压下量约为20～30％，共计3～5道次压下成型结束。
[0019]步骤(6)中，两组斜轧辊的斜度与锥筒形件的锥度相同，压下量为5～10％。
[0020]步骤(7)中，所述淬火处理为水冷，所述的时效处理的温度为180～200℃，时间为60～180h。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022](1)本专利技术采用含Zn的WE91B稀土镁合金，该材料在轻质的前提下，具有一定的耐热性能和较高的强度，同时可以形成有长周期有序堆垛结构相，从而表现出较好的塑性；
[0023](2)通过均匀化制备出长周期有序堆垛结构相并使第二相回溶，多向锻造作为开坯手段可以改善材料的组织状态，细化晶粒，为二次变形做准备；
[0024](3)通过锥形凸模和圆柱形平砧的压下作用使坯料尽可能填充满下模具，可以避免出现充型不满或变形失稳情况的发生，采用锥形凸模制备预制坯可以减少对终模具的损耗以及降低锻压设备的吨位要求，并且为变截面锥筒的制备提供基础；
[0025](4)通过多道次变截面锥形凸模的压下变形制备锥筒件可以有效避免一次的大变形过程，减小坯料开裂的可能性，制备出变截面的锥筒形件；
[0026](5)通过对变截面锥筒形件的外表面进行小变形量的轧制可以改善变截面锥筒形件组织沿壁厚不均的缺点。
附图说明
[0027]图1为多向锻造模具示意图；
[0028]图2为预制坯模具示意图；
[0029]图3为反挤压模具示意图；
[0030]图4为斜轧辊轧制示意图；
[0031]图5为实施例1制备的含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金的金相组织照片。
[0032]主要附图标记说明：
[0033]1上砧板
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2下砧板
[0034]3反挤压筒
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4锥形凸模
[0035]5圆柱形平砧
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6变截面锥形凸模
[0036]7锥筒形件
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8斜轧辊
具体实施方式
[0037]本专利技术制备组织均匀的稀土镁合金锥筒件的方法，包括如下步骤：
[0038](1)采用含Zn的稀土镁合金作为原材料，合金牌号为WE91B，成分配比为：Y9.0％，富铈混合稀土RE1.0％(其中Ce 50％；La 30％；Nd 15％；Pr 5％)，Zn为1.0％，Zr 0.6％；
[0039](2)对铸态合金进行均匀化处理，均匀化制度为：均匀化温度为460～500℃，保温24～48h，保温结束后随炉冷却到420～460℃，保温2～4h，保温结束后淬火，制备出含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金；
[0040](3)对均匀化态含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金进行多向锻造处理作为开坯手段，如图1所示，多向锻造的模具包括上砧板1和下砧板2，多向锻造变形道次为6～9道次，道次变形量为40～60％，变形温度为460～500℃，每道次方向沿X
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备方法，包括如下步骤：(1)采用含Zn的稀土镁合金作为原材料；(2)对铸态合金进行均匀化处理，制备出含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金；(3)对均匀化态含长周期有序堆垛结构相的稀土镁合金进行多向锻造处理作为开坯手段；(4)对多向锻造后的坯料进行回炉保温，保温结束后将坯料放置于反挤压筒中，上模具采用锥形凸模，在坯料顶部放置直径小于挤压筒内径的圆柱形平砧，在锥形凸模和圆形平砧的压下作用下，使坯料尽可能填充满下模具，然后撤掉圆柱形平砧，利用锥形凸模进行单道次压下制备出预制坯；(5)上模具采用变截面锥形凸模，进行多道次压下制备锥筒形件；(6)将锥筒形件转移至两组斜轧辊之间，对锥筒形件的外表面进行小变形量的轧制；(7)将经过表面轧制的锥筒形件进行淬火处理，冷却至室温后进行时效处理。2.根据权利要求1所述的组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备方法，其特征在于：采用的稀土镁合金为WE91B合金。3.根据权利要求1所述的组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备方法，其特征在于：所述均匀化处理的温度为460～500℃，保温24～48h，保温结束后随炉冷却到420～460℃，保温2～4h，保温结束后淬火。4.根据权利要求1所述的组织均匀的稀土镁合金锥筒件的制备方法，其特征在于：所述的多向锻造处理的变形道次为6～9道次，道...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鸣龙，张奎，屈娟，李兴刚，李永军，石国梁，袁家伟，孙昭乾，范佳宾，
申请(专利权)人：国标北京检验认证有限公司，
类型：发明
国别省市：