一种高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺制造技术

本发明专利技术涉及镁合金的大直径棒材的挤压变形工艺。合金的质量百分成分为：Ｇｄ：６－１３％，Ｙ：２－６％、Ｚｒ：０．３－０．８％，其余为Ｍｇ及不可去除的杂质元素。本发明专利技术采用镁合金半连续铸造坯料，挤压工艺为：合金坯料经均匀化处理，快速冷却后去皮，加热挤压模具至３４０℃－４５０℃，加热合金坯料至３５０℃－４６０℃并保温１－３ｈ，在卧式油压机上进行挤压，挤压比为１１－４２，挤压后棒材规格为：Φ２０ｍｍ－６０ｍｍ，长度大于３０００ｍｍ。挤压后经等温时效，合金抗拉强度＞４５５ＭＰａ，屈服强度＞４００ＭＰａ，延伸率＞３％。本发明专利技术满足交通运输工、通讯电子、航空航天等领域对高品质高性能镁合金的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉镁合金的挤压变形领域，特别涉及一种高强大直径镁合金棒材的挤压变 形工艺。
技术介绍
镁合金是最轻的可用金属结构材料，具有低密度、高比强度、导热性好、减震能力 强、易切削、可回收以及尺寸稳定等优点，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具 有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。随着很多金属 矿产资源的日益枯竭，镁以其资源丰富日益受到重视。我国是镁资源大国、原镁生产大国 和出口大国，但在镁合金的研究开发及应用方面严重滞后于发达国家，但近年来我国已把 镁及镁合金的开发与工业化应用列入国家中长期发展规划，这显示我国在镁及镁合金的研 究、开发上进入一个新的发展时期。镁具有密排六方晶体结构，对称性低，轴比(c/a)值为1. 623(接近理想的密排值 1.633)，室温及低温下滑移系少，塑性变形能力差，这严重限制了镁合金的应用。在所有的 镁合金塑性变形方式中，挤压变形时材料受三向压应力，能最大限度发挥材料塑性，挤压变 形后能有效细化合金晶粒，使材料力学性能得到较大幅度提高。我国高强变形镁合金材料 的研制仍处于实验室研究阶段，目前工业应用中还没有采用半连续铸锭然后挤压再时效处 理使强度大于400MPa的镁合金棒材，因此，研究开发出一种通过半连续铸锭生产出高强度 镁合金棒材的挤压工艺，满足国防军工、航空航天等领域对高强度镁合金大规格棒材的需 要，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺。通过调节锭坯 挤压温度、挤压模具温度、挤压速度及挤压比等参数，寻求一种新的高强大直径镁合金棒材 的挤压变形工艺，经最终热处理后，使镁合金棒材的强度> 455MPa。本专利技术高强镁合金，由下述组分组成(wt % ) =Gd 6-13 %, Y :2_6 %, Zr 0. 3-0. 8%, Cu ^ 0. 001%, Ni 彡 0. 001%, Fe 彡 0. 015%, Si ^ 0. 01%, Mn ^ 0. 005%，杂 质彡0. 10%，Mg:余量。本专利技术包括以下具体步骤(1)将镁合金坯料进行均勻化处理，快速冷却后去皮；(2)加热挤压模具及挤压筒，其温度为340°C -450°C ；(3)将经过均勻化处理的镁合金坯料，在350°C -460°C温度下保温l_3h后，放入 已加热的挤压筒中，在1800T/3600T卧式油压机上进行挤压(坯料规格在Φ210πιπι以下时 在1800Τ卧式油压机上进行挤压，坯料规格在0 210mm-310mm时在3600T卧式油压机上进 行挤压)，挤压比为11-42，挤压后棒材规格为0 20mm-60mm，长度大于3000mm ；(4)挤压后镁合金棒材经220°C /20h等温时效处理。镁合金挤压制品的力学性能受锭坯挤压速度、挤压模具温度、挤压速度、挤压比、 以及摩擦润滑等条件的影响。适当增大挤压比可显著细化晶粒，而镁合金的强度及塑性受 晶粒大小影响尤为明显，晶粒越小，其强度和延伸率越高。本专利技术的特点在于在优化挤压 速度、挤压温度及模具温度的基础上，通过利用半连续铸造大直径镁锭，增大了挤压比，从 而获得了高强度的镁合金挤压制品。本专利技术通过调节上述参数，做了大量对比实验。下面结合附图和实施例对本专利技术 进一步说明。这些实施例是用于说明本专利技术，而不是对本专利技术的限制，在本专利技术构思前提下 对本专利技术工艺进行改进，都属于本专利技术要求保护的范围。附图说明图1为挤压比为18. 49，Φ30mm的棒材挤压态合金光学显微组织，(a)为挤压态合 金横截面；(b)为挤压态合金纵截面。图2为挤压比为34. 38，Φ22mm的棒材挤压态合金光学显微组织，(a)为挤压态合 金横截面；(b)为挤压态合金纵截面。图3为Φ 30mm，Φ 22mm的挤压棒材宏观照片，(a)为Φ 30mm棒材；(b)为Φ 22mm棒材。具体实施例方式实施例1 本实施例中铸锭由半连续铸造所得(铸锭规格为Φ 129mm，长度大于5000mm)，挤 压后棒材规格为Φ 30mm，长度大于3000mm，挤压筒内径为129mm。首先将镁合金坯料进行450°C /5h+540°C /15h的均勻化处理，快速冷却后去皮； 接着加热挤压模具及挤压筒，其温度为400°C，然后将镁合金坯料加热至450°C保温2h后放 入挤压筒中，在1800T卧式油压机上进行挤压，挤压比为18. 49 ；挤压态合金光学显微组织 如图1所示，通过挤压纵截面光学显微组织可以看出，在挤压过程中发生了完全动态再结 晶，且晶粒长大不明显，晶粒尺寸约为13 μ m ；挤压制品宏观图片如附图3所示；挤压产品经 2200C /20h等温时效处理后进行力学性能测试，结果见表1。实施例2:本实施例中铸锭由半连续铸造所得(铸锭规格为Φ97πιπι，长度大于5000mm)，挤压 后棒材直径为22mm，长度大于3000mm，挤压筒内径为129mm。首先将镁合金坯料进行445°C /5h+535°C /15h的均勻化处理，快冷去皮；接着加热 挤压模具及挤压筒，其温度为400°C，然后将镁合金坯料加热至450°C保温2h后放入挤压筒 中，在1800T卧式油压机上进行挤压，挤压比为34. 38 ；挤压后合金光学显微组织如图2所 示，通过挤压纵截面光学显微组织可以看出，在挤压过程中发生了动态再结晶，比较图1和 图2可以得出增大挤压比可以显著细化晶粒，晶粒尺寸约为10 μ m ；挤压制品宏观图片如附 图3所示；挤压产品经220°C /20h等温时效处理后根据GB/T228-2002对该合金进行力学 性能测试，结果见表1。表1挤压棒材室温拉伸力学性能权利要求一种高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺，镁合金质量百分比成分为Gd6 13％，Y2 6％，Zr0.3 0.8％，Cu≤0.001％，Ni≤0.001％，Fe≤0.015％，Si≤0.01％，Mn≤0.005％，杂质≤0.10％，其余为Mg及不可去除的杂质元素，其特征在于包括以下步骤a.将镁合金坯料进行均匀化处理，快速冷却后去皮；b.加热挤压模具及挤压筒，使其温度保持在340℃ 450℃；c.将经过均匀化处理的镁合金坯料，在350℃ 460℃温度下保温1 3h后，放入预先加热的挤压筒中，在卧式油压挤压机上进行挤压，挤压比为11 42；d.挤压后合金经220℃/20h等温时效处理。2.根据权利要求1所述的高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺，其特征在于所述 镁合金坯料为镁合金半连续铸造坯料，规格为Φ97-310πιπι，长度大于5000mm。3.根据权利要求1所述的高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺，其特征在于 所述镁合金坯料规格在Φ210πιπι以下时在1800Τ卧式油压机上进行挤压，坯料规格在 0 210mm-310mm时在3600T卧式油压机上进行挤压。全文摘要本专利技术涉及镁合金的大直径棒材的挤压变形工艺。合金的质量百分成分为Gd6-13％，Y2-6％、Zr0.3-0.8％，其余为Mg及不可去除的杂质元素。本专利技术采用镁合金半连续铸造坯料，挤压工艺为合金坯料经均匀化处理，快速冷却后去皮，加热挤压模具至340℃-450℃，加热合金坯料至350℃-460℃并保温1-3h，在卧式油压机上进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺，镁合金质量百分比成分为Ｇｄ：６－１３％，Ｙ：２－６％，Ｚｒ：０．３－０．８％，Ｃｕ≤０．００１％，Ｎｉ≤０．００１％，Ｆｅ≤０．０１５％，Ｓｉ≤０．０１％，Ｍｎ≤０．００５％，杂质≤０．１０％，其余为Ｍｇ及不可去除的杂质元素，其特征在于包括以下步骤：ａ．将镁合金坯料进行均匀化处理，快速冷却后去皮；ｂ．加热挤压模具及挤压筒，使其温度保持在３４０℃－４５０℃；ｃ．将经过均匀化处理的镁合金坯料，在３５０℃－４６０℃温度下保温１－３ｈ后，放入预先加热的挤压筒中，在卧式油压挤压机上进行挤压，挤压比为１１－４２；ｄ．挤压后合金经２２０℃／２０ｈ等温时效处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楚明，万迎春，高永浩，李慧中，丁道云，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]