專利名稱:一種高強鎂合金厚板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,特別涉及一種高強鎂合金厚板的擠壓變形工 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、高比強度、導熱性好、減震能力 強、易切削、可回收以及尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點,在汽車、電子通信、航空航天和國防軍事等領(lǐng)域具 有極其重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景,被譽為“21世紀綠色工程材料”。鎂是地球上儲 量最豐富的元素之一,在很多重要金屬趨于枯竭的今天,加速開發(fā)鎂合金金屬材料是實現(xiàn) 可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。與鑄造鎂合金相比,變形鎂合金具有優(yōu)良的綜合性能,更高的 強度和塑、韌性,更適合于制作大型結(jié)構(gòu)件和滿足結(jié)構(gòu)多樣化的要求。鎂合金在大型結(jié)構(gòu)件 上的應(yīng)用是未來應(yīng)用趨勢,而我國大規(guī)格高強度變形鎂合金材料還處于實驗室研制階段, 現(xiàn)用鎂合金強度均低于350MPa,缺少大規(guī)格高性能鎂合金板材,尤其是強度在400MPa以上 的鎂合金板材目前我國還處于空白。鎂具有密排六方晶體結(jié)構(gòu),對稱性低,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,強度低,嚴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,擠壓變形時材料受三向壓應(yīng)力,能最大限度發(fā)揮材料塑性,且 在變形后能有效細化合金晶粒,使材料力學性能得到較大幅度的提高。從以上分析可以看 出,研究開發(fā)強度大于400MPa的高強鎂合金的擠壓變形工藝,對生產(chǎn)高強度鎂合金厚板有 十分重要的工程應(yīng)用價值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高強鎂合金厚板的擠壓變形工藝。通過設(shè)計大規(guī)格鎂 合金板材擠壓模具,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工藝參數(shù),尋 求一種新的高強鎂合金厚板的擠壓變形工藝,經(jīng)最終熱處理后,使鎂合金厚板的強度> 460MPa。本發(fā)明高強鎂合金由下述組分組成)Gd :6-13%,Y :2-6%,Zr :0· 3-0. 8%,Cu 彡 0· 001 %,Ni 彡 0· 001%,Fe^O. 015%, Si ( 0. 01%, Mn ( 0. 005%,雜質(zhì)彡 0. 10%, Mg 余量。本發(fā)明擠壓變形工藝,包括以下具體步驟(1)將鎂合金坯料進行均勻化處理,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臥式油壓機上進行擠壓(坯料規(guī)格在Φ210πιπι以下時 在1800Τ臥式油壓機上進行擠壓,坯料規(guī)格在0 210mm-310mm時在3600T臥式油壓機上進 行擠壓),擠壓比為11-27;
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(4)擠壓后合金經(jīng)220°C /20h等溫時效處理。鎂合金擠壓制品的力學性能受錠坯擠壓溫度、擠壓模具溫度、擠壓速度、擠壓比等 條件的影響。增大擠壓比可顯著細化晶粒,而鎂合金的強度及塑性受晶粒大小影響尤為明 顯,晶粒越小,其強度和延伸率越高。適當降低擠壓溫度可以避免再結(jié)晶晶粒長大,從而提 高擠壓制品的強度。本發(fā)明的特點在于①在優(yōu)化擠壓速度、擠壓溫度及模具溫度的基礎(chǔ) 上,通過利用大直徑鎂錠,增大了擠壓比,從而獲得了高強度的鎂合金擠壓厚板制品;②擠 壓時利用大規(guī)格板材模具擠壓,通過配合熱處理工藝獲得抗拉強度大于460MPa的高強度 鎂合金厚板。
圖1為擠壓溫度為450°C板材擠壓態(tài)合金光學顯微組織。(a)擠壓態(tài)合金tXs面; (b)擠壓態(tài)合金s X 1面;(c)擠壓態(tài)合金t X 1面;圖2為擠壓溫度為340°C板材擠壓態(tài)合金光學顯微組織實。(a)擠壓態(tài)合金tXs 面;(b)擠壓態(tài)合金sX 1面;(c)擠壓態(tài)合金tX 1面;圖3為擠壓板材示意圖;圖4為寬150mm,厚20mm擠壓板材宏觀照片。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)上述參數(shù),做了大量對比實驗。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明 進一步說明。這些實施例是用于說明本發(fā)明,而不是對本發(fā)明的限制,在本發(fā)明構(gòu)思前提下 對本發(fā)明工藝進行改進,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
具體實施例方式實施例1 本實施例采用鎂合金半連續(xù)鑄造坯料(規(guī)格為Φ 210mm,長度大于5000mm),擠壓 后板材規(guī)格為寬150mm,厚20mm,長度為3000mm,擠壓筒內(nèi)徑為205mm。首先將鎂合金坯料進行455°C /5h+545°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450°C,然后將鎂合金坯料加熱至460°C保溫2h后放入 擠壓筒中,在3600噸臥式油壓機上進行擠壓,擠壓比為11 ;擠壓態(tài)合金光學顯微組織如圖1 所示,通過擠壓縱截面光學顯微組織可以看出,在擠壓過程中發(fā)生了完全動態(tài)再結(jié)晶,且晶 粒細小,晶粒尺寸約為13. 5 μ m ;擠壓制品宏觀圖片如附圖4所示;擠壓產(chǎn)品經(jīng)220°C /20h 等溫時效處理后根據(jù)GB/T228-2002進行力學性能測試,結(jié)果見表1。實施例2:本實施例采用鎂合金半連續(xù)鑄造坯料(規(guī)格為Φ 210mm,長度大于5000mm),擠壓 后板材規(guī)格為寬150mm,厚20mm,長度為3000mm,擠壓筒內(nèi)徑為205mm。首先將鎂合金坯料進行455°C /5h+545°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390°C保溫2h后放入 擠壓筒中,在3600噸臥式油壓機上進行擠壓,擠壓比為11 ;擠壓態(tài)合金光學顯微組織如圖1 所示,通過擠壓縱截面光學顯微組織可以看出,在擠壓過程中發(fā)生了完全動態(tài)再結(jié)晶,且晶 粒細小,晶粒尺寸約為8 μ m,與實施例1相比晶粒更加細小;擠壓制品宏觀圖片如附圖4所 示;擠壓產(chǎn)品經(jīng)220°C /20h等溫時效處理后根據(jù)GB/T228-2002進行力學性能測試,結(jié)果見表2。表1實施例1擠壓板材室溫拉伸力學性能
權(quán)利要求
一種高強鎂合金厚板的擠壓變形工藝,合金各成分的重量百分成分比為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,包括以下步驟a.將鎂合金坯料進行均勻化處理,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,放入預先加熱的擠壓筒中,在臥式油壓擠壓機上進行擠壓,擠壓比為11 17,擠壓后板材規(guī)格為厚10mm 35mm,寬50mm 180mm,長度大于2000mm;d.擠壓后合金經(jīng)220℃/20h等溫時效熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高強鎂合金厚板擠壓變形工藝,其特征在于所用坯料為鎂合 金半連續(xù)鑄造坯料,規(guī)格為Φ97-310πιπι,長度大于5000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高強鎂合金厚板擠壓變形工藝,其特征在于坯料規(guī)格在 Φ210πιπι以下時在1800T臥式油壓機上進行擠壓,坯料規(guī)格在Φ 210mm-310mm時在3600T臥 式油壓機上進行擠壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強鎂合金厚板的擠壓變形工藝。合金成分為(w%)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,擠壓工藝具體步驟為為將合金坯料經(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1800T/3600T臥式油壓機上進行擠壓,擠壓比為11-15。擠壓后板材規(guī)格為厚10mm-35mm,寬50mm-180mm,長度大于2000mm。擠壓后等溫時效,合金抗拉強度>460MPa,屈服強度>390MPa,延伸率>3%。從而可滿足交通運輸工、通訊電子、航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω邚姸孺V合金的需求,擴大鎂合金的應(yīng)用范圍。
文檔編號C22C23/06GK101914712SQ201010219678
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者萬迎春, 劉楚明, 李展志, 李慧中, 高永浩 申請人:中南大學