【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体地涉及镁锂合金环件制造，具体地涉及一种高性能双相镁锂合金环形件的制备方法。
技术介绍
1、超轻镁锂合金是目前工程化应用中最轻的金属结构材料，其密度在1.35～1.65g/cm3之间，比传统的镁合金材料轻1/4～1/3。镁锂合金具有密度低、比刚度高、比强度高、各向异性低、抗振性良好、塑性优异等优势，在航空航天、国防装备等高端领域具有广泛的应用前景。环形件是航空航天零部件中典型构件，针对装备轻量化的迫切需求，开发高性能镁锂合金制备环形件，可以有效降低结构重量，减少能源消耗，促进装备效能释放。然而镁锂合金绝对强度低、强塑性难以协同优化等缺点，限制了其在关键领域的应用，目前针对高性能镁锂合金环件制备的相关研究很少。
2、工程上，镁锂合金环件的制备常借鉴传统镁合金环轧工艺，即采用热环轧+时效热处理实现成形与强化，但是存在强化效果有限、生产效率偏低等问题，稳定生产抗拉强度＞250mpa，延伸率＞20％的镁锂合金环形件的难度较大。现有针对镁锂合金环件制备的研究较少。
3、针对一般镁合金环件的制备，通常通过优化塑性成形工序来实现生产效率提升。如cn103736888a涉及一种镁合金环件的锻造成形方法，公开了采用模锻实现环件最终成形，可在一台液压机上完成加工，避免在工位之间腾挪；cn113680933a涉及一种薄壁镁合金环件的成形方法，公开通过电阻线圈工装设计创造镁合金在线加热的条件，减少转运和中间热处理的时间、成本消耗；cn113635000a涉及一种镁合金环件的挤轧复合成形方法，公开了采用反挤压+砂轮打磨
4、镁锂合金强塑性协同优化难度大，常见的镁合金强化技术路线为“高温短时固溶+中/低温变形+低温长时间时效”，其原理是通过降低最终变形温度，尽可能保留细晶组织，结合固溶时效热处理，促进析出相形成，产生第二相强化效应。例如cn116574986a公开了一种双相镁锂合金强塑性协同提高的复合变形工艺，提出采用变形前铸锭“均匀化+高温短时固溶”，结合变温多道次变形以及低温长时间时效，来实现强塑性协同优化。然而，该类技术应用与镁锂合金环件存在以下问题：大型环件采用变温或低温变形工艺性较差，容易出现温度不均匀，引起内应力集中，从而出现各种缺陷；研究表明，双相镁锂合金时效过程中，β-li的时效软化和α-mg时效硬化存在竞争关系，高锂含量的镁锂合金在长时间时效热处理之后，易发生过时效软化；cn1165749861提供了一种双相镁锂合金强塑协同提高的复合变形工艺，采用了多道次变温混合轧制+时效处理相结合的工艺，获得高性能镁锂合金轧板，然而该工艺实际操作控温难度较大，不适用于大尺寸环形件生产。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，该生产方法适用于制备高锂含量、低密度的双相镁锂合金，可提高生产效率，实现镁锂合金强塑协同优化。
2、本专利技术的技术方案为：一种高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤一、铸锭制备：镁锂合金经真空熔铸、车加工得到铸锭；所述镁锂合金中的合金化元素包括li、al、zn和稀土元素，且铸锭中存在α-mg相和β-li相；
4、步骤二、均匀化处理；
5、步骤三、多向锻制坯，包括冲孔；
6、步骤四：环件成形：
7、步骤五：温水淬火；
8、所述步骤五的温水淬火是指：采用温水喷淋对经步骤四处理后的工件进行降温；工件表面温度降至150℃以下后，直接浸入温水池或继续用温水冲刷工件表面，温度降至65℃以下后擦干表面水分并风干；所述温水的温度为45～95℃。
9、进一步的，上述步骤一中：镁锂合金中合金化元素包括按质量百分比计的以下组成：li：7.0-11.0％，al：2.0-5.0％，zn：0.5～2％，稀土金属：0.1～3％，稀土元素包括gd，y，er，nd中的一种或多种。
10、进一步的，上述步骤二中的均匀化处理是指：经铸锭置于300～400℃下保温，保温时间为4～12h。
11、进一步的，上述步骤三包括以下步骤：
12、s1、自由锻开坯；
13、s2、冲孔；
14、其中铸锭在步骤二的均匀化处理完成之后直接进行步骤三的自由锻开坯，即铸锭在步骤二的均匀化处理与步骤三的自由锻开坯之间不进行降温或冷却处理。
15、进一步的，上述步骤s1的自由锻开坯工艺参数为变形温度280～380℃，砧板温度200～300℃，自由锻期间换向1～3次，单次换向时各方向变形量20～80％，最后一道次滚圆、轴向镦粗并整形。
16、进一步的，上述步骤s2的冲孔工艺为：将经步骤s1镦粗后的坯料置于平砧，坯料温度不低于200℃；下压冲头，至少在高度方向下压60％；翻转坯料，下压冲头，冲出落料；平整坯料端面。
17、进一步的，上述步骤s1的自由锻开坯的具体锻造操作为：先将铸锭轴向镦粗，再整形锻成方形，然后垂直于铸锭的原始轴向进行拔长，最后再沿拔长方向的反向镦粗并整形。
18、进一步的，上述步骤四的环件成形采用马架锻扩孔，具体工艺为：锻造温度250～350℃，单道次变形量10～30％。
19、进一步的，上述步骤四中，在马架锻扩孔后还包括热环轧工艺，热环轧工艺参数为：工件温度250-350℃，主动辊、芯辊、抱辊和锥辊预热至250-350℃，轧制速度1000-1500mm/s。
20、进一步的，上述步骤五中，温水的温度为65～85℃。
21、本专利技术的有益效果为：
22、(1)本专利技术铸锭的合金化元素含量涉及使得镁锂合金存在α-mg和β-li两种基体相，相比于单相α-mg或单相β-li合金具有更平衡的“强度-塑性-密度”性能。al和zn为主要强化元素，re添加可以细化铸态组织、提升综合力学性能。
23、(2)本专利技术的铸锭均匀化处理步骤将枝晶偏析重新固溶进基体中，提高组织性能均匀化程度；同时，因为均匀化处理后不降温或冷却直接进行自由锻开坯，把铸锭均匀化处理同时作为开坯前预热工序。
24、(3)自由锻开坯的作用是进一步均匀组织性能，减小各向异性，镁锂合金塑性变形工艺窗口较宽，锻造时不易开裂，所设计的换向次数和变形量有利于提高坯料的晶粒细化程度和均匀性；冲孔工艺中，不采用机械加工的方式进行穿孔，翻转坯料双向冲压的方式可节省机械损耗，且可以在同一台液压机上完成操作，减少工件的转运与重新预热成本。
25、(4)环件成型的马架锻扩孔工艺是一种自由度较高的锻造工艺，可以锻造不同尺寸的环状件，而不需要复杂的模具设计。对于尺寸较大，壁厚较薄的环形件，在马架锻扩孔后可采用热环轧工艺，提高了成型的效率和灵活性，本专利技术通过节约均匀化热量、以冲孔落料替代机械穿孔两方面，提高锻造阶段的生产效率
26、(5)本专利技术的温水淬火工艺不同于传统镁合金，固溶强化在镁锂合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
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9.根据权利要求8所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
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【技术特征摘要】
1.一种高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的高性能双相镁锂合金环形件的制备方法，其特征在于，
<...【专利技术属性】
技术研发人员：方萌，周承伟，曾钢，康心锴，肖宏超，程锐，
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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