【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镁合金变形加工，具体是涉及一种稀土镁合金环形件及其成形方法。
技术介绍
1、环形件作为我国航天航空装备的重要结构件，目前主要采用铝合金和钛合金材料，随着航空航天事业的发展，作为目前最轻的金属结构材料，镁合金是轻量化的关键用材，其中mg-gd-y-zr系高稀土镁合金兼具强度高、耐热性好等突出优势，相比于传统mg-al-zn、mg-zn-zr系等合金，更能满足航空航天结构件严苛服役指标要求。
2、然而高强耐热稀土镁合金环形件存在大尺寸铸锭制备困难、塑性成形困难、强度尺寸效应和各向异性严重、加工成本高等共性问题，导致其在航空航天装备上的应用较少。
3、中国专利cn114346139a公开了一种大尺寸稀土镁合金环形件的制备方法，包括铸锭制备、挤压开坯、整形、多级均匀化热处理、等温多向锻造、去芯、环轧、多级余热淬火、振动处理+深冷处理、时效处理等步骤，实现稀土镁合金环形件的制备。但该专利整体工序复杂，环件制备成本高，且以该专利的制备方法在扩孔时很难对大尺寸环件完全热透，同时存在局部区域温度过高和着火的风险，并非适用于所有高稀土镁合金，针对mg-gd-y-zr镁合金，很难制备出直径φ≥600mm且内部质量满足gjb1580a-2004a级要求的铸锭。
4、中国专利cn106944799a公开了aq80m镁合金环形件挤锻轧集成工艺，工艺步骤包含：半连续铸造、均匀化退火、热挤压、多向锻造、机械穿孔和环件轧制。该专利技术提供的挤锻轧集成工艺可生产制备表面无裂纹、组织均匀、综合力学性能优良及力学各向
技术实现思路
1、为了解决现有技术中稀土镁合金环形件塑性成形困难、强度尺寸效应和各向异性严重、加工成本高等问题，本专利技术提供一种稀土镁合金环形件及其成形方法，采用多向锻造制坯、拔长、马架扩孔与辗环成形的全工序集成工艺，制备出表面无裂纹、材料内部质量良好、组织均匀、室温(25℃)和高温(250℃)力学性能优良的大尺寸高稀土镁合金环形件，本专利技术提供的成形方法对各种稀土镁合金具有较强的适用性。
2、本专利技术的内容包括一种稀土镁合金环形件的成形方法，包括以下步骤：
3、s1、通过半连续铸造、均匀化热处理得到镁合金铸棒；
4、s2、对镁合金铸棒进行变温多向锻造开坯，得到镁合金锻坯；
5、s3、对镁合金锻坯进行冲孔，制成镁合金环坯；
6、s4、对镁合金环坯进行锻压拔长，拔长后镁合金环坯的高度为镁合金锻环最终高度尺寸；
7、s5、对拔长后的镁合金环坯进行马架扩孔，得到镁合金锻环；
8、s6、对镁合金锻环进行辗环成形，得到镁合金环形件；
9、s7、将镁合金环形件进行热处理，得到成品；
10、马架扩孔中单道次变形量为5～20％，下压速度为5～15mm/s，锻造火次为1～3次，马架扩孔过程中随时测试镁合金环坯的温度，当温度≤350℃时回炉保温1～3h。
11、更进一步地，镁合金包括以下质量百分比的组分：
12、gd：8.5～10.0％，y：2.5～4.0％，zr：0.3～0.8％，nd：0.1～0.5％，gd含量与y含量总和为：11.5％≤gd+y≤13.5％，余量为镁和其他不可避免的杂质元素。
13、更进一步地，镁合金包括以下质量百分比的组分：
14、gd：8.5～10.0％，y：2.5～4.0％，zr：0.3～0.8％，nd：0.1～0.5％，zn：0.1～3.0％，gd含量与y含量总和为：11.5％≤gd+y≤13.5％，余量为镁和其他不可避免的杂质元素。
15、更进一步地，锻压拔长中，单道次锻压变形量为10～20％。
16、更进一步地，辗环成形前对碾环机进行预热和润滑，预热温度为200～400℃。
17、更进一步地，冲孔前需对冲头进行充分预热，预热温度为200-450℃。
18、更进一步地，热处理包括460～490℃固溶处理1～3h，200～240℃时效处理16～72h，随后空冷；或者，热处理包括200～240℃时效处理16～48h。
19、更进一步地，还包括通过半连续铸造制备镁合金铸坯，对镁合金铸坯进行均匀化热处理后，经过车皮、下料得到镁合金铸棒，单边车皮量≥15mm，然后对镁合金铸棒的轴向两端倒角r10～25mm；
20、半连续铸造为低频电磁半连续铸造，电磁场频率为10～40hz，低频电流为50～90ma。
21、更进一步地，均匀化热处理包括从室温以4～7℃/min的升温速度升至470～490℃，到达设定温度后保温20～36h，然后在空气中冷却至室温。
22、更进一步地，多向锻造开坯包括两火次锻造；
23、第一火次锻造工艺包括以下步骤：将镁合金铸棒入炉加热，保温温度460～500℃，保温时间10～16h，锻造上下砧板预热至300～450℃，然后进行自由锻造，每次镦拔过程中需进行换向，镦粗单道次压下量为40％～60％，拔长单道次压下量为10％～20％，总锻造道次≥30道次，下压速度为5～15mm/s，每次换向过后铸棒轴向与锻前铸棒轴向为垂直关系，每次换向后铸棒高径比为1.5～3.0；
24、第二火次锻造工艺包括以下步骤：将第一火次锻造工艺后的镁合金铸棒进行回炉保温，保温温度460～500℃，保温时间2～5h，锻造上下砧板预热至300～450℃，然后进行自由锻造，每次镦拔过程中需进行换向，镦粗单道次压下量为40～60％，拔长单道次压下量为10～20％，总锻造道次≥30道次，下压速度为5～15mm/s，每次换向过后铸棒轴向与锻前铸棒轴向为垂直关系，每次换向后铸棒的高径比为1.5～3.0，最后一次换向锻造后镦粗滚圆成圆柱形的镁合金锻坯。
25、一种稀土镁合金环形件，通过如上述任一项稀土镁合金环形件的成形方法得到。
26、本专利技术的有益效果：
27、本专利技术针对航空航天领域对高性能镁合金环形件的迫切需求，提供了一种具有普适性的稀土镁合金环形件的制备方法，包括半连续铸造、均匀化热处理、变温多向锻造、冲孔、拔长、马架扩孔和辗环的全流程制备工序，能够制备出不同尺寸、力学性能优良、组织均匀、表面内部质量达标的环形件，尤其是制备出的大尺寸高稀土镁合金环形件制备出表面无裂纹、材料内部质量良好、组织均匀、室温(25℃)和高温(250℃)力学性能优良，解决航空航天装备领域对高性能镁合金环形件的迫切需求，同时对其他镁合金环形件加工具有一定的指导意义，对实现高强耐热稀土镁合金环形件在武器装备上的典型应用、解决航空航天装备减重瓶颈难题具有极大工程应用价值。相比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述镁合金包括以下质量百分比的组分：
3.如权利要求1所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述镁合金包括以下质量百分比的组分：
4.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述锻压拔长中，单道次锻压变形量为10～20％。
5.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述辗环成形前对碾环机进行预热和润滑，预热温度为200～400℃；所述冲孔工艺为在线冲孔，冲头提前预热至200-450℃。
6.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述热处理包括460～490℃固溶处理1～3h，200～240℃时效处理16～72h，随后空冷；或者，所述热处理包括200～240℃时效处理16～48h。
7.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，还包括通过所述半连续铸造制备镁合金铸坯，对所述
8.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的制备方法，其特征是，所述均匀化热处理包括从室温以4～7℃/min的升温速度升至470～490℃，到达设定温度后保温20～36h，然后在空气中冷却至室温。
9.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述多向锻造开坯包括两火次锻造；
10.一种稀土镁合金环形件，其特征是，通过如权利要求1-9中任一项所述稀土镁合金环形件的成形方法得到。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述镁合金包括以下质量百分比的组分：
3.如权利要求1所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述镁合金包括以下质量百分比的组分：
4.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述锻压拔长中，单道次锻压变形量为10～20％。
5.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述辗环成形前对碾环机进行预热和润滑，预热温度为200～400℃；所述冲孔工艺为在线冲孔，冲头提前预热至200-450℃。
6.如权利要求1-3中任一项所述的稀土镁合金环形件的成形方法，其特征是，所述热处理包括460～490℃固溶处理1～3h，200～240℃时效处理16～72h...
【专利技术属性】
技术研发人员：周承伟，方萌，倪立波，康心锴，曾钢，程锐，张涛，肖宏超，
申请(专利权)人：航天科工长沙新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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