本發(fā)明涉及鍛造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎂合金輪轂的超塑性模鍛工藝。
背景技術(shù)：
鋁合金憑借自身諸多優(yōu)點(diǎn)，目前在車(chē)用輪轂，特別是轎車(chē)輪轂上得到廣泛應(yīng)用。與其相比，鎂合金則更有發(fā)展優(yōu)勢(shì)：(1)質(zhì)量輕，密度約為1.78g/cm3，僅為鋁合金輪轂的64％；(2)比強(qiáng)度、比高度高，可以滿足汽車(chē)輪轂的使用要求；(3)具有較高的彈性模量，抗震性能好，用作輪轂時(shí)更適合在高低不平的路面上行駛。隨著現(xiàn)代汽車(chē)節(jié)能減排要求的不斷提高、安全和環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格及車(chē)輛輕量化的發(fā)展趨勢(shì)，用鎂合金取代鋁合金已成為汽車(chē)輪轂的發(fā)展方向。
Mg-Al系合金是應(yīng)用最為廣泛的一類(lèi)合金。壓鑄和變形合金主要是Mg-Al系合金，其中變形鎂合金以高性能AZ80系列為代表。其中AZ80的強(qiáng)度和耐腐蝕性要遠(yuǎn)優(yōu)于AZ31，與ZK60相當(dāng)；而成本則低于ZK60與AZ31相當(dāng)AZ80變形鎂合金在綜合力學(xué)性能上跟其他材料相比有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。
目前，鎂合金輪轂主要采用壓鑄成形，但是由于鑄造工藝產(chǎn)生的縮孔、疏松等缺陷降低了零件的力學(xué)性能，導(dǎo)致鎂合金構(gòu)件的應(yīng)用受到限制。因此，需要新工藝來(lái)提高產(chǎn)品性能，使其廣泛應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種鎂合金輪轂的超塑性模鍛工藝，能夠使得鎂合金輪轂具有較高的強(qiáng)度，并具有良好的高低溫性能。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種鎂合金輪轂的超塑性模鍛工藝，其將鎂合金坯料進(jìn)行均勻化退火處理，在等溫的組合成型模具中進(jìn)行超塑性模鍛成型，鍛后室溫冷卻，繼而在380℃-420℃下進(jìn)行加熱固溶水淬，再經(jīng)120℃-220℃下進(jìn)行人工時(shí)效處理，隨后進(jìn)行精密加工、微弧氧化、涂裝，得到鎂合金輪轂；所述鎂合金為添加有0.2-0.8wt％RE的AZ80鎂合金，所述RE為Gd和Nd以1:2～2:1混合的混合物。
優(yōu)選的，所述加熱固溶水淬時(shí)間為4-12小時(shí)，優(yōu)選6-10小時(shí)。
優(yōu)選的，所述人工時(shí)效處理時(shí)間為8-24小時(shí)，優(yōu)選12-18小時(shí)。
AZ80鎂合金添加稀土之后，樹(shù)枝晶形貌有所改善，Mg17Al12相呈斷網(wǎng)狀分布，而α-Mg和Mg17Al12生成的層片狀相明顯增多，稀土相以不規(guī)則塊狀分布，部分發(fā)生偏聚。時(shí)效后加入稀土的合金抗拉強(qiáng)度較AZ80提高了30-50MPa,以Gd和Nd的搭配添加后力學(xué)性能最優(yōu)。改變Gd和Nd的添加含量，其中以總量為0.5％(wt.％)的添加量得到的合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較高。
AZ80稀土鎂合金擠壓后的組織中纖維組織較明顯，AZ80析出的Mg17Al12相較多，但是隨著RE含量的增多，Mg17Al12相析出減少，晶粒尺寸也有所增大，過(guò)多的稀土相弱化了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的效果。因此適宜的稀土添加量為0.2-0.8wt％，優(yōu)選0.3-0.6wt％。
依據(jù)《乘用車(chē)輪性能要求和試驗(yàn)方法》(GB/T15334-2005)和《乘用車(chē)輪沖擊試驗(yàn)方法》(GB/T15704-1995)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)得到的鎂合金輪轂進(jìn)行力學(xué)性能特性檢測(cè)。試驗(yàn)采用國(guó)標(biāo)GB/T228-2002規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)樣品厚度為2mm。
試驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)超塑性模鍛成型和熱處理后，鎂合金強(qiáng)度提升了60％，塑性大幅度改善。說(shuō)明本發(fā)明的超塑性模鍛成型與特定的熱處理工藝產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng)。
將RE改良的鎂合金輪轂切割，經(jīng)橫向筋和直向筋拉力測(cè)試，抗拉強(qiáng)度平均值達(dá)到358MPa，而與其對(duì)比經(jīng)鑄造得到的輪轂的拉伸強(qiáng)度平均值只能達(dá)到245MPa，伸長(zhǎng)率平均值達(dá)到12.9％，其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)比鑄造鎂合金輪轂及鑄造鎂合金鋁合金輪轂高。
由于輪轂在自然環(huán)境下使用，經(jīng)受寒暑交替的溫度變化，因此，對(duì)其低溫與高溫性能也有較高的要求。實(shí)驗(yàn)證明，所述鎂合金輪轂的低溫、高溫強(qiáng)度和塑性性能優(yōu)良，高溫未顯著軟化，低溫未脆化，可以滿足各種極端自然環(huán)境的使用。
本發(fā)明得到的鎂合金輪轂，T6熱處理后，各部位抗拉強(qiáng)度超過(guò)358MPa，屈服強(qiáng)度超過(guò)231MPa，平均伸長(zhǎng)率12.9％。在-75℃到260攝氏度拉伸試驗(yàn)中證明其高低溫性能良好。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種鎂合金輪轂的超塑性模鍛工藝，其將鎂合金坯料進(jìn)行均勻化退火處理，在等溫的組合成型模具中進(jìn)行超塑性模鍛成型，鍛后室溫冷卻，繼而在380℃下進(jìn)行加熱固溶水淬5小時(shí)，再經(jīng)120℃下進(jìn)行人工時(shí)效處理12小時(shí)，隨后進(jìn)行精密加工、微弧氧化、涂裝，得到鎂合金輪轂。
所述鎂合金為添加有0.2wt％RE的AZ80鎂合金，所述RE為Gd和Nd以1:1混合的混合物
實(shí)施例2
一種鎂合金輪轂的超塑性模鍛工藝，其將鎂合金坯料進(jìn)行均勻化退火處理，在等溫的組合成型模具中進(jìn)行超塑性模鍛成型，鍛后室溫冷卻，繼而在420℃下進(jìn)行加熱固溶水淬10小時(shí)，再經(jīng)220℃下進(jìn)行人工時(shí)效處理18小時(shí)，隨后進(jìn)行精密加工、微弧氧化、涂裝，得到鎂合金輪轂。
所述鎂合金為添加有0.5wt％RE的AZ80鎂合金，所述RE為Gd和Nd以1:2混合的混合物。
實(shí)施例1-2得到的鎂合金輪轂，T6熱處理后，各部位抗拉強(qiáng)度超過(guò)358MPa，屈服強(qiáng)度超過(guò)231MPa，平均伸長(zhǎng)率12.9％。在-75℃到260攝氏度拉伸試驗(yàn)中證明其高低溫性能良好。