【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属材料，特别涉及一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法。
技术介绍
1、镁锂合金密度一般为0.9～1.6g/cm3，是钢铁的1/5，铝合金的1/2，比普通镁合金还要轻1/4～1/3，因此被称为超轻合金。同时，其具有高比强度、高比刚度，抗压强度、塑性和较低的冲击韧度、低缺口敏感性、阻尼性能及良好的电磁屏蔽性能等特点，已经成为航天领域新一代的轻质结构材料之一，具有广阔的应用前景。然而，目前现阶段可工程应用的la141、la103、laz931等合金存在强度低、性能稳定性差、制品规格较小等问题，无法满足航天型号发展对高强韧镁锂合金材料的需求。
2、根据镁锂二元相图，当锂的含量低于5.7wt％时，合金呈现密排六方结构的α-mg单相组织；当继续增加锂含量，开始出现体心立方结构的β-li相，合金呈现典型的α+β双相结构；当锂含量超过10.3wt％时，合金呈现β-li单相组织。具有α相基体的合金强度较高，但塑性较差。与α相相比，β相则是一种相对“软化相”，具有体心立方晶体结构，滑移系较多，因此具有β相基体的高li含量合金塑性变形加工性能一般较好。当镁锂合金处于双相结构时，兼具较高的硬度、屈服强度和抗拉强度，同时随着li含量的提升，合金的硬度和强度开始下滑，塑性逐步改善。传统塑性变形(如挤压、锻造、轧制等)对α+β双相结构二元镁锂合金的强化作用低于α单相结构合金，致使合金强度普遍偏低。合金化是提升镁锂合金材料力学性能的重要手段之一，目前研究主要集中在向高li含量的镁锂合金中添加合金元素引入高温稳定相抑制
3、因此，需要提出一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材锻造方法，以满足航天领域中对大规格高强韧镁锂合金棒材的迫切需求。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法，通过合理控制镁锂合金中li的含量使合金处于(α+β)双相区，铸态镁锂合金具有较高的综合性能；通过向镁锂合金中添加al、sn、稀土元素(re)，可实现细晶强化、固溶强化和析出强化的共同作用，提高合金强韧性的同时有效抑制过时效软化现象的产生；通过向镁锂合金中引入微量合金元素ca、mn、ag，可进一步提高合金的热稳定性。本专利技术在优化合金元素成分的基础上，采用多重塑性变形相结合的方法，促使晶粒组织细化、强化相均匀分布，显著提高材料组织均匀性和力学性能，最终制备出高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材，按质量百分比计包含：li：8％～11％，al：2％～6％，sn：1％～5％，稀土元素(re)：0.5％～4％，ca：0～1％，mn：0～1％，ag：0～0.5％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，杂质总量在镁锂合金材料中的占比小于0.1wt.％。
4、第二方面，一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，包括：
5、在惰性气氛下进行真空熔炼铸造，得到合金铸锭锭坯，锭坯直径不小于400mm，长度不小于800mm；
6、在真空或惰性气氛保护下对合金铸锭锭坯进行均匀化处理；
7、在液压机上对锭坯进行镦粗变形，镦粗后将坯料放入预先加热的挤压筒中进行挤压变形；
8、对挤压后的坯料进行校直和切割；
9、对坯料进行多道次慢镦快拔成形，然后对坯料进行退火处理；
10、对坯料进行低温时效处理，机械加工出棒材成品。
11、根据本专利技术提供的一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法，具有以下有益效果：
12、(1)本专利技术提供的一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法，合金成分中li含量较高，合金基体为α+β相组织。同时引入al、sn、re元素并控制其含量，不仅可以产生固溶强化效果，同时还可以形成mgli2sn、al2re、al3re等高温稳定强化相，减少alli相的形成，提高合金强韧性并改善其热稳定性；
13、(2)本专利技术提供的一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法，采用镦挤预变形方法进行开坯，不仅可以获得原有坯料结构尺寸的预变形坯料，同时可消除铸造缺陷，提高坯料整体变形均匀性，使得坯料微观组织得到细化，提高材料的锻造性能，为后续锻造变形提供了良好的坯料基础；
14、(3)本专利技术提供的一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法，采用多道次慢镦快拔成形，即将单次轴向大变形量慢速压缩变形和多次多向小变形量快速压缩变形结合，获得累积塑性变形细化晶粒的同时引入大量孪晶、位错组织，有效提高了棒材的力学性能；
15、(4)本专利技术提供的一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法，采用多道次慢镦快拔成形，可降低坯料温度损失，减少退火次数，有效降低由于(α+β)双相镁锂合金温度敏感性导致的棒材成形开裂的风险及镁锂合金的过时效软化现象，提高最终棒材的质量；
16、(5)本专利技术提供的一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法，通过多重塑性变形相结合的方法，促使晶粒组织细化、强化相均匀分布，显著提高组织均匀性和力学性能；涉及的α+β相高强韧镁锂合金材料的密度不高于1.60g/cm3(优选为1.5～1.6g/cm3)；室温下的屈服强度不低于210mpa(优选为210～250mpa)；抗拉强度不低于330mpa(优选为330mpa～360mpa)；延伸率不低于10％(优选为10％～13％)；
17、(6)本专利技术提供的一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材及其制备方法，工艺操作简单，成本低，制得的棒材规格较大，具有广泛的用途。
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1.一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材，其特征在于，按质量百分比计包含：Li：8％～11％，Al：2％～6％，Sn：1％～5％，稀土元素(RE)：0.5％～4％，Ca：0～1％，Mn：0～1％，Ag：0～0.5％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，杂质总量在镁锂合金材料中的占比小于0.1wt.％。
2.根据权利要求1所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材，其特征在于，所述稀土元素为单一稀土元素Y或者富Y混合稀土中的任意一种；其中，富Y混合稀土为Y占稀土总量85wt.％以上的混合稀土。
3.一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述在真空或惰性气氛保护下对合金铸锭锭坯进行均匀化处理的步骤中，均匀化处理的温度为300～400℃，保温时间为4～10h。
5.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述在液压机上对锭坯进行镦粗变形，镦粗后将坯料放入预先加热的挤压筒中进行挤压变形的步骤中，镦粗变形量
6.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述在液压机上对锭坯进行镦粗变形，镦粗后将坯料放入预先加热的挤压筒中进行挤压变形的步骤中，挤压变形温度控制在275℃～300℃，挤压比为2～5，挤压速率为0.5～1.5m/min。
7.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述对挤压后的坯料进行校直和切割的步骤中，校直和切割后坯料高径比1.4～2:1。
8.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述对坯料进行多道次慢镦快拔成形的步骤中，上下砧板温度275℃～300℃，镦粗道次砧板下压速率2～5mm/s，每道次变形量30～50％，拔长道次砧板下压速率≥10mm/s，每道次变形量10～15％。
9.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述对坯料进行退火处理的步骤中，镦粗道次和拔长道次循环一次，总变形道次记一次，当总变形道次达到2道次以上或者坯料表面温度低于200℃时，对坯料进行退火处理，退火温度300～350℃，保温时间1～2h，通过多道次变形成直径≥200mm的圆棒。
10.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述对坯料进行低温时效处理的步骤中，时效温度125～150℃，时效时间15～30h。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材，其特征在于，按质量百分比计包含：li：8％～11％，al：2％～6％，sn：1％～5％，稀土元素(re)：0.5％～4％，ca：0～1％，mn：0～1％，ag：0～0.5％，余量为镁和不可避免的杂质，其中，杂质总量在镁锂合金材料中的占比小于0.1wt.％。
2.根据权利要求1所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材，其特征在于，所述稀土元素为单一稀土元素y或者富y混合稀土中的任意一种；其中，富y混合稀土为y占稀土总量85wt.％以上的混合稀土。
3.一种高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述在真空或惰性气氛保护下对合金铸锭锭坯进行均匀化处理的步骤中，均匀化处理的温度为300～400℃，保温时间为4～10h。
5.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于，所述在液压机上对锭坯进行镦粗变形，镦粗后将坯料放入预先加热的挤压筒中进行挤压变形的步骤中，镦粗变形量35％～45％，上下砧板温度275℃～300℃，镦粗下压速率2～5mm/s。
6.根据权利要求3所述的高强韧(α+β)双相镁锂合金棒材的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜玥，黄啸辰，张景琪，刘凤娟，胡兆财，赵磊，李启军，侯子仪，王勇，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：
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