【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镁基材料管的加工，具体为一种镁基材料管的旋压成形制备方法。
技术介绍
1、作为理想轻质材料，镁合金却具有弹性模量低、热膨胀系数高、热稳定性差、不耐磨等缺点。近年来，为了推进镁合金在工业领域的发展和应用，基于复合化的方法，通过半固态搅拌将碳化硅颗粒(sicp)加入至镁合金中，制备出颗粒增强镁基复合材料(pmmcs)，pmmcs不仅密度低，提高了镁合金的模量和强度，还具备较高的耐磨性。其管件在空天技术和先进武器系统的高性能化、轻量化方面具有良好的应用前景。
2、sic颗粒的引入，虽然可以显著提高镁基复合材料的屈服强度与抗拉强度，但会严重降低其塑性，限制了镁基复合材料的应用，并且铸造工艺制备的颗粒增强镁基复合材料塑性差，且存在气孔缩松等铸造缺陷。目前镁基材料管的成形制备方法主要有挤压、拉拔、焊管成形等工艺，挤压过程材料与模具摩擦力大，容易造成模具严重磨损，且对设备吨位要求较高，拉拔与焊管的成形缺陷较多，服役期易发生应力集中造成管件失效，金属的力学性能难以发挥出来。强力旋压又称为流动旋压，是在普通旋压的基础上发展起来的一种近无余量或少余量加工方法，具有成形精度高、表面光洁度好、材料利用率高、生产成本低等优点。
3、因此，采用热成形与强力旋压相结合的热强旋方法可实现高强高模量镁基复合材料的高效、高精度、低成本近净精确塑性成形。颗粒增强镁基复合材料室温塑性差韧性低，强力旋压管件制造过程极易开裂，故专利先采用反挤压成形获得管坯，消除铸造气孔等缺陷，细化晶粒，提高材料的塑性，再采用热强旋对管坯进行强力减薄旋
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服当前的技术缺陷，本专利技术为解决颗粒增强镁基复合材料成形困难、工序复杂，成本较高和生产效率低的问题，提出一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，有效缓解镁合金管件的各向异性，提高产品轴向与径向的力学性能，促进了镁基复合材料的工业化应用。
2、本专利技术采取的技术方案如下：本方案提供的镁基材料管的旋压成形制备方法，包括如下步骤：
3、步骤1、将az91镁合金铸锭加热至750℃熔融，将微米碳化硅颗粒在600℃进行预热，待熔融镁合金液冷却至半固态后开动搅拌浆对熔液进行搅拌，将预热的碳化硅颗粒加入溶液中后继续搅拌10～15分钟，然后升温搅至720℃，保温10min后将混合熔液浇筑在预热过的压铸模腔，施加压力冷却，形成镁基复合材料铸锭；
4、步骤2、镁基复合材料反挤压块预处理，将步骤一中制备的镁基复合材料铸锭切成块状，用铝箔包覆后置于马弗加热炉中进行固溶处理；
5、步骤3、将预处理后的镁基复合材料放入挤压模具中，以0.1mm/s的速度在380℃温度条件下进行反挤压，压头总压下量为挤压块总高度的90％～95％，获得颗粒增强镁基复合材料筒坯；
6、步骤4、对镁基复合材料筒坯在350℃热处理4h，消除表面残余应力；
7、步骤5、用火焰喷枪对旋压芯轴进行预热并均匀涂抹石墨油，将步骤三制备的反挤压筒坯在加热炉中保温20min，迅速用螺栓将旋压筒坯套在旋压芯轴上并紧固，设置旋压机主轴转速为80r/min，利用火焰喷枪对旋转的筒坯进行补热，使待变形区温度维持在350℃左右；
8、步骤6、旋压开始前，将主轴正转，转速调整为280r/min，进给速度为60mm/min，每道次旋压前在筒形件表面均匀涂抹石墨油并持续用火焰喷枪补热，每道次减薄率控制在10％～20％，待温度稳定在350℃左右后再进行下一道次旋压，总减薄率达到35％和70％时，取下旋压管坯，在380℃对旋压管件热处理2h；当总减薄率达到40％以上时适当降低进给速度；
9、步骤7、将步骤5中的镁基复合材料旋压管进行去应力退火，表面抛光后切除两端余量，得到镁基复合材料旋压管。
10、采用上述结构本专利技术取得的有益效果如下：本专利技术一种镁基材料管的旋压成形制备方法，其优点在于：
11、1、节约用料：采用反挤压加旋压的复合工艺，减少了车轮毛坯的加工余量；
12、2、工艺灵活：可通过调整反挤压筒形件的壁厚来调控旋压管的变形量，加工量减少进一步提高生产效率；
13、3、成形范围广：可有效避免旋压过程中由于材料延周向流动造成的端部翘起而开裂，实现难变形材料的旋压成形。
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1.一种镁基材料管的旋压成形制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于经过反挤压制备获得的镁基复合材料管坯具有组织均匀，壁厚易控制等特点。
3.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于先通过反挤压成形出管坯，细化晶粒，消除铸造缺陷，提高材料的塑性成形性能。
4.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于旋压管件长度和变形量可通过反挤压筒形件的长度和反挤压比来控制，改变步骤三中反挤压套筒的内径来改变反挤压比可获得不同壁厚的筒形件，通过控制旋压变形量来进一步调控旋压管坯的力学性能。
5.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于步骤四预热旋压芯轴时，芯轴转速为80r/min，芯轴预热温度为380℃±20℃。
6.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于筒形件在与模具装配前内外表面均涂覆有石墨油，每道次旋压前在待变形区域补刷
7.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于通过主轴正反转交替进行的方式有利于提高旋压管件组织均匀性。
8.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于可采用正旋、反旋以及正反旋交替进行等工艺实现难变形材料的塑性成形。
9.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于通过多道次强力减薄热旋压有利于改善颗粒的定向排布。
...【技术特征摘要】
1.一种镁基材料管的旋压成形制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于经过反挤压制备获得的镁基复合材料管坯具有组织均匀，壁厚易控制等特点。
3.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于先通过反挤压成形出管坯，细化晶粒，消除铸造缺陷，提高材料的塑性成形性能。
4.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方法的制备方法，其特征在于旋压管件长度和变形量可通过反挤压筒形件的长度和反挤压比来控制，改变步骤三中反挤压套筒的内径来改变反挤压比可获得不同壁厚的筒形件，通过控制旋压变形量来进一步调控旋压管坯的力学性能。
5.根据权利要求1所述的一种镁基材料管的旋压成形制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓坤坤，黄钟森，王翠菊，聂凯波，史权新，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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