一種中強耐熱鎂合金厚板的成形工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種50-80mm厚中強耐熱鎂合金厚板的成形工藝。工藝路線為：大爐熔煉、半連續(xù)鑄造、均勻化退火、變溫多向鍛造、擠壓成形和時效處理。其中變溫多向鍛造在液壓機上進行，鍛造前380-410℃保溫錠坯3-5h、壓下速度200-400mm/min。擠壓成形在臥式擠壓機上進行，擠壓前340-350℃保溫錠坯3-5h、擠壓比13-15，擠壓出厚度50-80mm、寬度130-200mm、長度≥1000mm的厚板。時效后厚板沿擠壓方向室溫屈服強度≥260MPa、抗拉強度≥370MPa、伸長率≥9%。該工藝成形效率高，可實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種中強耐熱鎂合金厚板的成形工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鎂合金變形加工領域，特別涉及一種Mg-Al-Ag系合金的鍛造及擠壓變形領域。
技術背景
[0002]鎂合金是理想的輕質結構材料，具有密度低、比強度高、抗震減噪性能好等優(yōu)點。鎂合金常溫可動滑移系少，塑性變形能力差。其產(chǎn)品主要以鑄件為主，高性能變形件較少。鑄件微觀組織不均勻、力學性能差，難以滿足一些結構件的高性能要求。變形件相對鑄件具有更均勻的微觀組織、更高的力學性能及更多樣化的結構。因此通過制定合理的變形工藝，使發(fā)揮鎂合金塑性與提高其力學性能相結合，制備出高性能的變形件一直是亟待解決的技術難題。
[0003]高性能鎂合金變形件應用前景較廣，特別是大尺寸變形件。合理制定成形工藝，制備出高性能變形件對推動鎂合金的應用具有實際意義。擠壓變形易于發(fā)揮材料塑形，生產(chǎn)效率高，是生產(chǎn)鎂合金變形件的重要手段。受擠壓比的限制，擠壓變形生產(chǎn)大截面鎂合金結構件時，變形不深入，細化晶粒與提高性能的效果不明顯。為解決這一技術難題，本發(fā)明針對一種Mg-Al-Ag系鎂合金，采用鍛擠結合的工藝路線，成功制備出50-80mm厚的高性能鎂合金厚板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種中強耐熱鎂合金厚板的成形工藝。本發(fā)明的具體工藝步驟如下。
[0005]1、利用大容量 熔煉爐熔融原料，半連續(xù)澆鑄，機械加工出直徑Φ240-300πιπι的錠坯。合金成分(wt.%):A1 7.5-9.0%、Ag 0.02-0.80%、Zn 0.35-0.55%、Mn 0.05-0.20%、RE
0.01-0.10%、Ca 0.001-0.020%、Fe ( 0.02%、Si ( 0.05%、Cu ( 0.02%、Ni ( 0.001%，其余
為Mg。半連續(xù)鑄造可澆鑄大直徑、無裂紋、缺陷少及成分偏析小的優(yōu)質鑄錠。高質量的鑄錠是后續(xù)變形加工順利進行的有力保障。
[0006]2、為減少或消除非平衡凝固過程中產(chǎn)生的枝晶偏析，對鑄錠進行雙極均勻化退火，退火工藝:250-300°C保溫10-12h后，升溫至380_410°C保溫20_30h。
[0007]3、380_410°C保溫錠坯3_5h，在液壓機上進行鐓拔式多向鍛造，壓下速度200-400mm/min、鐓粗道次壓下量30_40%、拔長道次壓下量5_10%、上下砧板溫度150-200°C,當錠坯表面溫度低于350°C時回爐退火，退火溫度370°C _400°C、保溫時間2-3h，每次回爐退火溫度相對前一次退火溫度降低10-20°C。退火后重復鐓拔過程，經(jīng)3次鐓拔后將錠坯墩粗至直徑Φ350-400πιπι。多向鍛造可改善鎂合金鑄態(tài)組織，細化晶粒、提高力學性能。鎂合金鍛造溫度范圍較窄，對變形速度敏感，因此合理制定鍛造溫度與變形速度等工藝參數(shù)是鍛造變形能夠順利進行的關鍵。同時這些參數(shù)對變形后的顯微組織影響很大，進而影響合金的力學性能。[0008]4、加熱模具與擠壓筒至200-300°C，并340_350°C保溫錠坯3_5h，在臥式擠壓機上對錠坯進行擠壓成形，擠壓比13-15。擠壓出厚度50-80mm、寬度130_200mm、長度≥1000mm
的厚板。擠壓變形有利于發(fā)揮鎂合金塑形，且生產(chǎn)效率高。
[0009]如果鍛造開坯后錠坯表面溫度≥ 3200C，不需重新保溫錠坯，直接在臥式擠壓機上對錠坯擠壓成形，擠壓比13-15，擠壓出厚度50-80mm、寬度130_200mm、長度≥1000mm的厚板。
[0010]5、Mg-Al-Ag多元鎂合金是一種可時效強化鎂合金，因此對厚板進行時效處理,其工藝為:170-190°C保溫 30-40h。
[0011]6、厚板時效后沿擠壓方向室溫屈服強度≥260MPa、抗拉強度≥370MPa、伸長率
≥9%。
[0012]本發(fā)明針對一種Mg-Al-Ag系鎂合金，首次提出該合金厚板鍛造與擠壓結合的生產(chǎn)方式，制備出厚度50-80mm的鎂合金厚板。解決了大截面鎂合金厚板擠壓成形時，受擠壓比限制，變形不深入，細化晶粒與提高性能的效果不明顯這一技術難題。
[0013]降溫鍛造不僅保證了鎂合金的高溫塑性，而且充分改善了合金的顯微組織，顯著提高了合金的力學性能。鎂合金層錯能低，高溫變形時可發(fā)生完全動態(tài)再結晶，因此起到了改善鑄態(tài)組織的效果。高溫變形后組態(tài)組織被改善，變形能力增強，采用降溫鍛造的手段可進一步細化晶粒。
[0014]在合理的變形工藝指導下，擠壓變形生產(chǎn)效率高，且生產(chǎn)的結構件表面質量高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為成形后的厚板。
【具體實施方式】
[0016]實施例1:利用容量為I噸的熔煉爐熔化原料，半連續(xù)澆鑄并機械加工出直徑Φ 300mm 的 Mg-8.0A1-0.5Ag-0.4Ζη_0.1mn-0.1 RE-0.01Ca (wt.%)合金鑄錠。410°C 保溫錠坯5h，在液壓機上對錠坯進行鐓拔式多向鍛造，壓下速度200-400mm/min、鐓粗道次壓下量30-40%、拔長道次壓下量5-10%、上下砧板溫度150-200°C。鍛造過程中當錠坯表面溫度低于350°C時回爐退火，退火溫度400°C、保溫時間3h，每次回爐退火溫度相對前一次退火溫度降低10°C。退火后重復鐓拔過程，經(jīng)3次鐓拔后將錠坯墩粗至直徑Φ400mm。加熱模具及擠壓筒至溫度200-30(TC，并將錠坯在350°C保溫3h，在臥式擠壓機上對錠坯擠壓成形，擠壓比13。最終擠壓出厚度50mm、寬度190mm、長度≥1000mm的厚板。厚板經(jīng)175°C X35h時效后沿擠壓方向的室溫拉伸性能列于表1。
[0017]實施例2:利用容量為I噸的熔煉爐熔融原料，半連續(xù)澆鑄并機械加工出直徑Φ 260mm 的 Mg_8.5A1-0.8Ag-0.4zn_0.1mn-0.1 RE-0.005Ca (wt.%)鎂合金錠坯。400°C 保溫錠坯3h，在液壓機上對錠坯進行鐓拔式多向鍛造，壓下速度200-400mm/min、鐓粗道次壓下量30-40%、拔長道次壓下量5-10%、上下砧板溫度150-200°C。鍛造過程中當錠坯表面溫度低于350°C時回爐退火，退火溫度380°C、保溫時間1.5h，每次回爐退火溫度相對前一次退火溫度降低20°C。退火后重復鐓拔過程，經(jīng)4次鐓拔后將錠坯墩粗至直徑Φ380mm。加熱模具及擠壓筒至溫度200-30(TC，并340°C保溫錠坯3h，在臥式擠壓機上對錠坯擠壓成形，擠壓比15。最終擠壓出厚度50mm、寬度150mm、長度≥1000mm的厚板。厚板經(jīng)175°C X35h時效后沿擠壓方向的拉伸性能列于表1。
[0018]實施例3:利用容量為I噸的熔煉爐熔融原料，半連續(xù)澆鑄并機械加工出直徑Φ 300mm 的 Mg-9.0A1-0.6Ag-0.4Ζη_0.ΙΜη-Ο.1 RE-0.02Ca (wt.%)鎂合金錠坯。410°C 保溫錠坯5h，在液壓機上對錠坯進行鐓拔式多向鍛造，壓下速度200-400mm/min、鐓粗道次壓下量30-40%、拔長道次壓下量5-10%、上下砧板溫度150-200°C。鍛造過程中當錠坯表面溫度低于350°C時回爐退火，退火溫度400°C、保溫2h，每次回爐退火溫度相對前一次退火溫度降低10°C。退火后重復鐓拔過程，經(jīng)3次鐓拔后將錠坯墩粗至直徑Φ400πιπι。加熱模具及擠壓筒至溫度200-300°C，并340°C保溫錠坯3h，在臥式擠壓機上對錠坯擠壓成形，擠壓比13。最終擠壓出厚度70mm、寬度135mm、長度≥1000mm的厚板。厚板經(jīng)175°C X35h時效后沿擠壓方向的拉伸性能列于表1。
[0019]表1厚板沿擠壓方向室溫拉伸性能
【權利要求】
1.一種中強耐熱鎂合金厚板的擠壓成形工藝，合金質量百分比成分為Al 7.5-9.0%、Ag 0.02-0.80%、Zn 0.35-0.55%、Mn 0.05-0.20%、RE 0.01-0.10%、Ca 0.001-0.020%、Fe ^ 0.02%、Si ^ 0.05%、Cu ^ 0.02%、Ni ^ 0.001%，其余為 Mg，其特征在于具體步驟為: A、大爐熔煉； B、半連續(xù)鑄造，機械加工出直徑Φ240-300πιπι的錠坯； C、對錠坯進行均勻化退火，退火工藝:250-300°C保溫10-12h后升溫至380_410°C保溫20-30h ； D、380-410°C保溫錠坯3-5h后，在液壓機上對錠坯進行鐓拔式多向鍛造，壓下速度200-400mm/min、鐓粗道次壓下量30_40%、拔長道次壓下量5_10%、上下砧板溫度150-200°C，當錠坯表面溫度低于350°C時回爐退火，退火溫度370-400°C、保溫時間2_3h，退火后繼續(xù)鐓拔，經(jīng)3次鐓拔后將錠坯墩粗至直徑Φ350-400πιπι ； Ε、加熱模具與擠壓筒至溫度200-300°C，并340-350°C保溫錠坯3_5h，在臥式擠壓機上擠壓成形，擠壓比13-15，擠壓出厚度50-80mm、寬度130_200_、長度≤1000mm的厚板； F、對厚板進行時效處理，其工藝為170-190°C保溫30-40h。
2.根據(jù)權利要求1所述的中強耐熱鎂合金厚板的成形工藝，其特征在于:D步驟每次回爐退火溫度相對前一次退火溫度降低10-20°C。
3.根據(jù)權利要求1所述的中強耐熱鎂合金厚板成形工藝，其特征在于:D步驟經(jīng)多向鍛造后錠坯表面溫度> 320°C，E步驟直接在臥式擠壓機上擠壓成形，擠壓比13-15，擠壓出厚度 50_80mm、寬度 130-200mm、長度> 1000mm 的厚板。
4.根據(jù)權利要求1所述的中強耐熱鎂合金厚板成形工藝，其特征在于:時效后厚板沿擠壓方向室溫屈服強度≤260MPa、抗拉強度≤370MPa、伸長率≤9%。
【文檔編號】B21C23/06GK103774014SQ201410021992
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月18日 優(yōu)先權日:2014年1月18日
【發(fā)明者】劉楚明, 萬迎春, 雷義民, 蘆玉波, 顧洪兵, 李慧中, 鄒利民 申請人:中南大學, 西安現(xiàn)代控制技術研究所