【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属材料，特别涉及一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯及其制备方法。
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、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时效软化，或者结合固溶时效热处理等手段获得弥散析出相达到强化合金的目的。这些高合金化元素的加入导致镁锂合金塑性的降低，并且对热加工过程中的微观组织变化起到很大影响，这给大规格锻坯制备带来困难。针对厚板形锻件，为满足性能和尺寸需要，厚度方向上变形量较大，通过单次大变形量压缩极易发生开裂；若采用直接多道次多向自由锻造工艺，由于原始坯料组织较为粗大，存在一定的铸造缺陷，在锻造过程中也容易产生开裂情况，同时由于微观组织细化效果一般、均匀性不足，锻件最终性能偏低。
3、因此，需要提出一种高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯锻造方法，以满足航天领域中对大规格高强韧镁锂合金锻件的迫切需求。
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，提供了一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯及其制备方法，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控制坯料成形质量，并结合微观组织演变规律，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，最终获得锻坯尺寸为600～750mm×600～750mm×100～180mm的高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯，按质量百分比计包含：li：8％～10.5％，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，一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，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350mm，长度不小于800mm；
6、在真空或惰性气氛保护下对坯料进行均匀化处理；
7、将坯料放入预先加热的挤压筒中进行挤压变形，对挤压后的坯料进行切割；
8、将坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热、保温，保温结束后对坯料进行多道次镦挤预成形；
9、将坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热、保温，保温结束后对坯料进行多向锻造成形；
10、对锻件进行时效处理，获得大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯。
11、根据本专利技术提供的一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯及其制备方法，具有以下有益效果：
12、(1)本专利技术提供的一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯及其制备方法，涉及合金基体为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大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯及其制备方法，采用热挤压方法进行开坯，有利于发挥材料的塑性，消除铸造缺陷，并且控制α+β均匀分布形态，为后续大塑性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大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯及其制备方法，采用多道次镦挤预成形，可以获得原有坯料结构尺寸的预变形坯料，提高坯料的尺寸一致性和利用率；同时通过工艺参数的设置，可以提高坯料整体变形均匀性，避免单向挤压或镦粗导致的第二相分布产生的力学性能的各向异性，提高后续材料的锻造性能；多道次镦挤预成形，还可降低坯料温度损失，有效降低由于(α+β)双相镁锂合金温度敏感性导致的锻件开裂的风险，提高锻件的质量；
15、(4)本专利技术提供的一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯及其制备方法，采用多道次降温多向锻造变形，减少退火次数和降低退火温度，有效抑制制备过程中镁锂合金的过时效软化现象，有利于锻件性能提升；
16、(5)本专利技术提供的一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯及其制备方法，通过多重塑性变形相结合及过程参数控制，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，室温抗拉强度≥340mpa、屈服强度≥230mpa，延伸率≥12％；制备工艺操作简单，成本低，制备得到坯料规格较大，具有广泛的用途。
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1.一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯，其特征在于，按质量百分比计包含：Li：8％～10.5％，Al：2％～6％，Sn：1％～5％，稀土元素：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所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯，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。
3.一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述在真空或惰性气氛保护下对坯料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所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述将坯料放入预先加热的挤压筒中进行挤压变形，对挤压后的坯料进行切割的步骤中，挤压
6.根据权利要求3所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述将坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热、保温，保温结束后对坯料进行多道次镦挤预成形的步骤中，坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热至300～325℃并保温2～4h。
7.根据权利要求3所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述将坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热、保温，保温结束后对坯料进行多道次镦挤预成形的步骤中，镦粗变形量40～44％，上下砧板温度300℃～325℃，镦粗下压速率5～15mm/s；随后将镦粗变形后的坯料放入预先加热的挤压筒中进行挤压变形，挤压变形温度控制在280℃～300℃，挤压比为2～4，挤压速率为1～1.5m/min，转移时间不超过15s，镦挤预成形道次≤3次。
8.根据权利要求3所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述将坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热、保温，保温结束后对坯料进行多向锻造成形的步骤中，坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热至280～300℃并保温2～4h。
9.根据权利要求3所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述将坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热、保温，保温结束后对坯料进行多向锻造成形的步骤中，包括：以坯料的轴向为Z向，相互垂直的径向分别为X、Y向，进行多道次多向变形；
10.根据权利要求3所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述对锻件进行低温时效处理，获得大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的步骤中，时效温度125～150℃，时效时间10～20h；最终获得锻坯尺寸为600～750mm×600～750mm×100～180mm的高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯。
...【技术特征摘要】
1.一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯，其特征在于，按质量百分比计包含：li：8％～10.5％，al：2％～6％，sn：1％～5％，稀土元素：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所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯，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。
3.一种大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述在真空或惰性气氛保护下对坯料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所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述将坯料放入预先加热的挤压筒中进行挤压变形，对挤压后的坯料进行切割的步骤中，挤压筒温度为250℃～300℃，挤压比为1.5～3，挤压速率为0.5～1.5m/min；切割后坯料高径比1.5～2:1。
6.根据权利要求3所述的大规格高强韧(α+β)双相镁锂合金锻坯的制备方法，其特征在于，所述将坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热、保温，保温结束后对坯料进行多道次镦挤预成形的步骤中，坯料在真空或惰性气氛保护条件下加热至300～325...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜玥，黄啸辰，张景琪，刘凤娟，李启军，康黎，耿琼，朱兆旭，涂罡，
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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