專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高強(qiáng)大直徑鎂合金棒材的擠壓變形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉鎂合金的擠壓變形領(lǐng)域，特別涉及一種高強(qiáng)大直徑鎂合金棒材的擠壓變 形工藝。
背景技術(shù)：
鎂合金是最輕的可用金屬結(jié)構(gòu)材料，具有低密度、高比強(qiáng)度、導(dǎo)熱性好、減震能力 強(qiáng)、易切削、可回收以及尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)、電子通信、航空航天和國(guó)防軍事等領(lǐng)域具 有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。隨著很多金屬 礦產(chǎn)資源的日益枯竭，鎂以其資源豐富日益受到重視。我國(guó)是鎂資源大國(guó)、原鎂生產(chǎn)大國(guó) 和出口大國(guó)，但在鎂合金的研究開(kāi)發(fā)及應(yīng)用方面嚴(yán)重滯后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但近年來(lái)我國(guó)已把 鎂及鎂合金的開(kāi)發(fā)與工業(yè)化應(yīng)用列入國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，這顯示我國(guó)在鎂及鎂合金的研 究、開(kāi)發(fā)上進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。鎂具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)性低，軸比(c/a)值為1. 623(接近理想的密排值 1.633)，室溫及低溫下滑移系少，塑性變形能力差，這嚴(yán)重限制了鎂合金的應(yīng)用。在所有的 鎂合金塑性變形方式中，擠壓變形時(shí)材料受三向壓應(yīng)力，能最大限度發(fā)揮材料塑性，擠壓變 形后能有效細(xì)化合金晶粒，使材料力學(xué)性能得到較大幅度提高。我國(guó)高強(qiáng)變形鎂合金材料 的研制仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，目前工業(yè)應(yīng)用中還沒(méi)有采用半連續(xù)鑄錠然后擠壓再時(shí)效處 理使強(qiáng)度大于400MPa的鎂合金棒材，因此，研究開(kāi)發(fā)出一種通過(guò)半連續(xù)鑄錠生產(chǎn)出高強(qiáng)度 鎂合金棒材的擠壓工藝，滿(mǎn)足國(guó)防軍工、航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω邚?qiáng)度鎂合金大規(guī)格棒材的需 要，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高強(qiáng)大直徑鎂合金棒材的擠壓變形工藝。通過(guò)調(diào)節(jié)錠坯 擠壓溫度、擠壓模具溫度、擠壓速度及擠壓比等參數(shù)，尋求一種新的高強(qiáng)大直徑鎂合金棒材 的擠壓變形工藝，經(jīng)最終熱處理后，使鎂合金棒材的強(qiáng)度> 455MPa。本發(fā)明高強(qiáng)鎂合金，由下述組分組成(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%，雜 質(zhì)彡0. 10%，Mg:余量。本發(fā)明包括以下具體步驟(1)將鎂合金坯料進(jìn)行均勻化處理，快速冷卻后去皮；(2)加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為340°C -450°C ；(3)將經(jīng)過(guò)均勻化處理的鎂合金坯料，在350°C -460°C溫度下保溫l_3h后，放入 已加熱的擠壓筒中，在1800T/3600T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓(坯料規(guī)格在Φ210πιπι以下時(shí) 在1800Τ臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，坯料規(guī)格在0 210mm-310mm時(shí)在3600T臥式油壓機(jī)上進(jìn) 行擠壓)，擠壓比為11-42，擠壓后棒材規(guī)格為0 20mm-60mm，長(zhǎng)度大于3000mm ；(4)擠壓后鎂合金棒材經(jīng)220°C /20h等溫時(shí)效處理。
鎂合金擠壓制品的力學(xué)性能受錠坯擠壓速度、擠壓模具溫度、擠壓速度、擠壓比、 以及摩擦潤(rùn)滑等條件的影響。適當(dāng)增大擠壓比可顯著細(xì)化晶粒，而鎂合金的強(qiáng)度及塑性受 晶粒大小影響尤為明顯，晶粒越小，其強(qiáng)度和延伸率越高。本發(fā)明的特點(diǎn)在于在優(yōu)化擠壓 速度、擠壓溫度及模具溫度的基礎(chǔ)上，通過(guò)利用半連續(xù)鑄造大直徑鎂錠，增大了擠壓比，從 而獲得了高強(qiáng)度的鎂合金擠壓制品。本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)上述參數(shù)，做了大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明 進(jìn)一步說(shuō)明。這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明構(gòu)思前提下 對(duì)本發(fā)明工藝進(jìn)行改進(jìn)，都屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。


圖1為擠壓比為18. 49，Φ30mm的棒材擠壓態(tài)合金光學(xué)顯微組織，(a)為擠壓態(tài)合 金橫截面；(b)為擠壓態(tài)合金縱截面。圖2為擠壓比為34. 38，Φ22mm的棒材擠壓態(tài)合金光學(xué)顯微組織，(a)為擠壓態(tài)合 金橫截面；(b)為擠壓態(tài)合金縱截面。圖3為Φ 30mm，Φ 22mm的擠壓棒材宏觀(guān)照片，(a)為Φ 30mm棒材；(b)為Φ 22mm棒材。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本實(shí)施例中鑄錠由半連續(xù)鑄造所得(鑄錠規(guī)格為Φ 129mm，長(zhǎng)度大于5000mm)，擠 壓后棒材規(guī)格為Φ 30mm，長(zhǎng)度大于3000mm，擠壓筒內(nèi)徑為129mm。首先將鎂合金坯料進(jìn)行450°C /5h+540°C /15h的均勻化處理，快速冷卻后去皮； 接著加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為400°C，然后將鎂合金坯料加熱至450°C保溫2h后放 入擠壓筒中，在1800T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為18. 49 ；擠壓態(tài)合金光學(xué)顯微組織 如圖1所示，通過(guò)擠壓縱截面光學(xué)顯微組織可以看出，在擠壓過(guò)程中發(fā)生了完全動(dòng)態(tài)再結(jié) 晶，且晶粒長(zhǎng)大不明顯，晶粒尺寸約為13 μ m ；擠壓制品宏觀(guān)圖片如附圖3所示；擠壓產(chǎn)品經(jīng) 2200C /20h等溫時(shí)效處理后進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例2:本實(shí)施例中鑄錠由半連續(xù)鑄造所得(鑄錠規(guī)格為Φ97πιπι，長(zhǎng)度大于5000mm)，擠壓 后棒材直徑為22mm，長(zhǎng)度大于3000mm，擠壓筒內(nèi)徑為129mm。首先將鎂合金坯料進(jìn)行445°C /5h+535°C /15h的均勻化處理，快冷去皮；接著加熱 擠壓模具及擠壓筒，其溫度為400°C，然后將鎂合金坯料加熱至450°C保溫2h后放入擠壓筒 中，在1800T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為34. 38 ；擠壓后合金光學(xué)顯微組織如圖2所 示，通過(guò)擠壓縱截面光學(xué)顯微組織可以看出，在擠壓過(guò)程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，比較圖1和 圖2可以得出增大擠壓比可以顯著細(xì)化晶粒，晶粒尺寸約為10 μ m ；擠壓制品宏觀(guān)圖片如附 圖3所示；擠壓產(chǎn)品經(jīng)220°C /20h等溫時(shí)效處理后根據(jù)GB/T228-2002對(duì)該合金進(jìn)行力學(xué) 性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。表1擠壓棒材室溫拉伸力學(xué)性能
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)大直徑鎂合金棒材的擠壓變形工藝，鎂合金質(zhì)量百分比成分為Gd6 13％，Y2 6％，Zr0.3 0.8％，Cu≤0.001％，Ni≤0.001％，F(xiàn)e≤0.015％，Si≤0.01％，Mn≤0.005％，雜質(zhì)≤0.10％，其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素，其特征在于包括以下步驟a.將鎂合金坯料進(jìn)行均勻化處理，快速冷卻后去皮；b.加熱擠壓模具及擠壓筒，使其溫度保持在340℃ 450℃；c.將經(jīng)過(guò)均勻化處理的鎂合金坯料，在350℃ 460℃溫度下保溫1 3h后，放入預(yù)先加熱的擠壓筒中，在臥式油壓擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為11 42；d.擠壓后合金經(jīng)220℃/20h等溫時(shí)效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)大直徑鎂合金棒材的擠壓變形工藝，其特征在于所述 鎂合金坯料為鎂合金半連續(xù)鑄造坯料，規(guī)格為Φ97-310πιπι，長(zhǎng)度大于5000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)大直徑鎂合金棒材的擠壓變形工藝，其特征在于 所述鎂合金坯料規(guī)格在Φ210πιπι以下時(shí)在1800Τ臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，坯料規(guī)格在 0 210mm-310mm時(shí)在3600T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及鎂合金的大直徑棒材的擠壓變形工藝。合金的質(zhì)量百分成分為Gd6-13％，Y2-6％、Zr0.3-0.8％，其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素。本發(fā)明采用鎂合金半連續(xù)鑄造坯料，擠壓工藝為合金坯料經(jīng)均勻化處理，快速冷卻后去皮，加熱擠壓模具至340℃-450℃，加熱合金坯料至350℃-460℃并保溫1-3h，在臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為11-42，擠壓后棒材規(guī)格為Φ20mm-60mm，長(zhǎng)度大于3000mm。擠壓后經(jīng)等溫時(shí)效，合金抗拉強(qiáng)度＞455MPa，屈服強(qiáng)度＞400MPa，延伸率＞3％。本發(fā)明滿(mǎn)足交通運(yùn)輸工、通訊電子、航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)高性能鎂合金的需求。
文檔編號(hào)B21C31/00GK101905251SQ201010219700
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者丁道云, 萬(wàn)迎春, 劉楚明, 李慧中, 高永浩 申請(qǐng)人:中南大學(xué)