專利名稱：一種大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓變形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂合金的擠壓變形加工領(lǐng)域，特別涉及一種大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓變形工藝。
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)。在航空航天領(lǐng)域，飛行器質(zhì)量每減輕lKg，比功率可以提高約30% ；而電器產(chǎn)品殼體和架體要具有良好的導(dǎo)熱，減震及電磁屏蔽等特點(diǎn)；運(yùn)輸行業(yè)則由于節(jié)能減排也要求運(yùn)輸工具的重量降低；這表明鎂合金成為21世界極具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧稀Ｆ渲墟V合金管類件廣泛應(yīng)用于航空、汽車及電子電器等工業(yè)領(lǐng)域。而采用擠壓技術(shù)加工管材具有許多突出的特點(diǎn)降低原材料的消耗；零件的機(jī)械性能好；在擠壓變形后， 金屬材料的晶粒組織更加致密。因此深入研究鎂合金管材擠壓技術(shù)，探索出一種制備大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓工藝具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓變形工藝。通過調(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)，尋求一種高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓變形工藝，經(jīng)最終熱處理后，使鎂合金管材室溫時(shí)抗拉強(qiáng)度> 420MPa，屈服強(qiáng)度彡318MPa，伸長(zhǎng)率彡3%;250°C時(shí)抗拉強(qiáng)度彡320MPa，伸長(zhǎng)率彡12% ;300°C時(shí)抗拉強(qiáng)度彡230MPa，伸長(zhǎng)率彡20% ；350°C時(shí)抗拉強(qiáng)度彡lOOMPa，伸長(zhǎng)率彡45%。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%，Mg 余里ο本發(fā)明擠壓變形工藝，包括以下具體步驟
⑴采用半連續(xù)鑄造方法制備出直徑130-210mm，長(zhǎng)3000-5000mm的鎂合金錠坯； ⑵將鎂合金錠坯鋸切后進(jìn)行均勻化處理，空冷至室溫后去皮，得到鎂合金坯料； ⑶加熱擠壓模具及擠壓筒，溫度保持在380 -3850C ；
⑷將經(jīng)過均勻化處理的鎂合金坯料在400-405°C溫度下保溫1-3 h后，放入預(yù)先加熱的擠壓筒中，在1800/3600T臥式油壓上進(jìn)行擠壓，擠壓比為19-36，擠壓速度為18-35mm/s 擠壓后管材規(guī)格為外徑40-70mm，壁厚3_6. 5mm，長(zhǎng)3000-6000mm ；
(5)擠壓后合金進(jìn)行等溫時(shí)效熱處理，時(shí)效工藝為205-215°C /30-50h。鎂合金擠壓管材的質(zhì)量受鎂合金錠坯質(zhì)量、錠坯溫度、擠壓模具溫度、擠壓速度、 擠壓比、和矯直工藝等條件的影響。其中錠坯質(zhì)量對(duì)擠壓管材質(zhì)量起決定作用，鎖孔、疏松、 夾雜物以及組織狀態(tài)將影響到管材的表面質(zhì)量和力學(xué)性能。擠壓工藝的選取也直接影響著管材制品的質(zhì)量，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；適當(dāng)降低擠壓溫度可以避免再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，從而提高擠壓制品的強(qiáng)度。本發(fā)明的特點(diǎn)在于①擠壓錠坯為鎂合金半連續(xù)鑄造錠坯，半連續(xù)鑄造方法制備所得錠坯組織勻細(xì)，致密度高，氣孔、夾雜疏松等缺陷少，表面質(zhì)量好，從而獲得了高強(qiáng)度的鎂合金擠壓管材。②采用半連續(xù)鑄造方法可制備出大規(guī)格鎂合金錠坯，從而可在大擠壓比下擠壓出大規(guī)格管材，通過配合熱處理工藝獲得室溫強(qiáng)度> 420MPa, 250°C 時(shí)強(qiáng)度彡320MPa，300°C時(shí)強(qiáng)度彡230MPa，350°C時(shí)強(qiáng)度彡IOOMPa的大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)上述參數(shù)，做了大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。這些實(shí)施例是用于說明本發(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)明保護(hù)的范圍。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
首先采用半連續(xù)鑄造方法制備出直徑130mm，長(zhǎng)3000mm的鎂合金錠坯，然后將鎂合金錠坯鋸切并后進(jìn)行均勻化處理、空冷至室溫后去皮，得到鎂合金坯料，加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為380°C。然后將鎂合金坯料加熱至400°C保溫1.證后放入擠壓筒中(擠壓筒內(nèi)徑125mm)，在1800T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓速度為30-35mm/s，擠壓比為35. 2，擠壓后管材規(guī)格為外徑40 mm,壁厚3mm，長(zhǎng)6000mm，擠壓產(chǎn)品進(jìn)行205°C /50h等溫時(shí)效處理。 根據(jù)GB/T228-2002進(jìn)行室溫力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見表1 ；根據(jù)GB/T 4338-1985進(jìn)行高溫力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見表2。實(shí)施例2:
首先采用半連續(xù)鑄造方法制備出直徑130mm，長(zhǎng)5000mm的鎂合金錠坯，然后將鎂合金錠坯鋸切并后進(jìn)行均勻化處理、空冷至室溫后去皮，得到鎂合金坯料，加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為380°C。然后將鎂合金坯料加熱至400°C保溫1. 5h后放入擠壓筒中(擠壓筒內(nèi)徑125mm)，在1800T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓速度為25-30mm/s，擠壓比為19. 5，擠壓后管材規(guī)格為外徑M mm，壁厚4mm，長(zhǎng)4000mm，擠壓產(chǎn)品進(jìn)行215°C /30h等溫時(shí)效處理。 根據(jù)GB/T228-2002進(jìn)行室溫力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見表1 ；根據(jù)GB/T 4338-1985進(jìn)行高溫力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見表2。實(shí)施例3:
首先采用半連續(xù)鑄造方法制備出直徑210mm，長(zhǎng)5000mm的鎂合金錠坯，然后將鎂合金錠坯鋸切并后進(jìn)行均勻化處理、空冷至室溫后去皮，得到鎂合金坯料，加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為380°C。然后將鎂合金坯料加熱至400°C保溫1. 5h后放入擠壓筒中(擠壓筒內(nèi)徑200mm)，在3600T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓速度為18-25mm/min，擠壓比為24. 2，擠壓后管材規(guī)格為外徑70 mm，壁厚6. 5mm，長(zhǎng)3000mm，擠壓產(chǎn)品進(jìn)行210°C/40h等溫時(shí)效處理。根據(jù)GB/T228-2002進(jìn)行室溫力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見表1 ；根據(jù)GB/T 4338-1985進(jìn)行高溫力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見表2。
權(quán)利要求
1.一種大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓變形工藝，合金質(zhì)量百分組成為，Gd: 6-13%，Y :2-6%, Zr :0. 3-0. 8%，Mg 余量，其特征在于包括以下步驟采用半連續(xù)鑄造方法制備出直徑130-210mm，長(zhǎng)3000-5000mm的鎂合金錠坯；將鎂合金錠坯鋸切后進(jìn)行均勻化處理，空冷至室溫后去皮，得到鎂合金坯料；加熱擠壓模具及擠壓筒，溫度保持在380 -3850C ；將經(jīng)過均勻化處理的鎂合金坯料在400-405°C溫度下保溫1-3 h后，放入預(yù)先加熱的擠壓筒中，在擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為19-36，擠壓速度為18-35mm/s ；擠壓后合金進(jìn)行等溫時(shí)效熱處理，時(shí)效工藝為205-215°C /30-50h，得到擠壓態(tài)室溫抗拉強(qiáng)度彡:M0MPa，屈服強(qiáng)度彡MOMPa，伸長(zhǎng)率彡13. 6%，T5態(tài)室溫時(shí)抗拉強(qiáng)度彡420MPa，屈服強(qiáng)度彡318MPa，伸長(zhǎng)率彡3% ；250°C時(shí)抗拉強(qiáng)度彡320MPa，伸長(zhǎng)率彡12% ；300°C時(shí)抗拉強(qiáng)度彡230MPa，伸長(zhǎng)率彡20% ；350°C時(shí)抗拉強(qiáng)度彡lOOMPa，伸長(zhǎng)率彡45%的大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓變形工藝，其特征在于所述大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的規(guī)格為，外徑40-70mm，壁厚3_6. 5mm，長(zhǎng)3000-6000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓變形工藝，其特征在于所述的擠壓機(jī)為1800/3600T臥式油壓擠壓機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大直徑高強(qiáng)耐熱鎂合金管材的擠壓變形工藝。合金成分為(w%)Gd6-13%，Y2-6%，Zr0.3-0.8%，Mg余量。本發(fā)明具體實(shí)施步驟為采用半連續(xù)鑄造方法制備鎂合金錠坯，將錠坯鋸切、均勻化、空冷后去皮、加熱保溫后進(jìn)行擠壓，其中坯料溫度400-405℃；擠壓模具溫度380-385℃；最后進(jìn)行205-215℃/30-50h等溫時(shí)效。所得管材外徑40-70mm，壁厚3-6.5mm。管材力學(xué)性能為擠壓態(tài)室溫抗拉強(qiáng)度≥340MPa，屈服強(qiáng)度≥240MPa，伸長(zhǎng)率≥13.6%。T5態(tài)(擠壓+時(shí)效)室溫時(shí)抗拉強(qiáng)度≥420MPa，屈服強(qiáng)度≥318MPa，伸長(zhǎng)率≥3%；250℃時(shí)抗拉強(qiáng)度≥320MPa，伸長(zhǎng)率≥12%；300℃時(shí)抗拉強(qiáng)度≥230MPa，伸長(zhǎng)率≥20%；350℃時(shí)抗拉強(qiáng)度≥100MPa，伸長(zhǎng)率≥45%。
文檔編號(hào)C22F1/06GK102400071SQ20111036035
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者萬迎春, 劉楚明, 張曉東, 肖宏超, 舒心 申請(qǐng)人:中南大學(xué)