本發(fā)明涉及鎂合金寬厚板熱擠壓工藝領(lǐng)域,特別涉及aq80鎂合金擠壓寬厚板的成形領(lǐng)域。
背景技術(shù):
:鎂合金是一種新穎的金屬結(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密度敏感性領(lǐng)域具有極其重要的應用價值和廣闊的應用前景。隨著能源消耗及更加嚴格的汽車尾氣排放標準的出臺,汽車工業(yè)對能滿足其要求的板材需求更加緊迫;而航空航天等對減重有著特別需求的領(lǐng)域則長期是鎂合金的應用目標。mg-al系合金,如az91,az80等傳統(tǒng)牌號合金常溫條件下性能優(yōu)異,應用較多。但由于合金主要析出相熔點只有437℃,在高溫條件下服役時,合金中能夠生成不連續(xù)析出相,由于該類析出伴隨著晶界遷移,故合金蠕變及瞬時高溫力學性能較差。同時,該合金另一類析出相在晶內(nèi)分布稀疏、尺寸較小,時效處理不當時會出現(xiàn)晶粒中幾乎無析出相的情況。以上原因疊加造成該系合金高溫性能明顯偏低。但實驗表明,添加ag后,合金組織有明顯變化,高溫性能提升明顯。本發(fā)明所采用擠壓成型,利用變形時材料受三向壓應力最大程度地發(fā)揮材料的塑性。擠壓變形過程能有效細化合金晶粒,使材料力學性能得到大幅度提高。同時,大擠壓比條件下,材料容易形成強的板織構(gòu),從而提高擠壓板橫向和縱向強度。但由于缺乏能夠生產(chǎn)大尺寸鑄錠的完備基礎(chǔ)設施及穩(wěn)定應用,大尺寸變形鎂合金板材料的研制仍處于實驗研究階段。因此,研究開發(fā)出一種通過半連續(xù)鑄錠生產(chǎn)出中強度鎂合金寬厚板材的擠壓工藝,不但可以滿足未來汽車用鎂板的需求,還能滿足國家航空航天等領(lǐng)域?qū)χ袕姸孺V合金大規(guī)格板材的需要,具有重要的意義。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明目的在于提供一種中強鎂合金寬厚板的熱擠壓變形工藝。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參數(shù),尋求一種新的中強大直徑鎂合金板材的擠壓變形工藝,經(jīng)最終熱處理后,使鎂合金板材的高溫(150℃)抗拉強度≥240mpa,屈服強度≥195mpa,延伸率≥27%。本發(fā)明中強鎂合金aq80m,由下述組分組成(wt.%):al7.5-9.0%,ag0.02-0.8%、zn0.35-0.55%、mn0.05-0.20%、re0.01-0.10%、ca0.001-0.002%、fe≤0.02%、si≤0.05%、cu≤0.02%、ni≤0.001%,雜質(zhì)≤0.10%,mg余量。本發(fā)明包括以下具體步驟:(1)利用大容量熔煉爐熔融原料,半連續(xù)鑄造后機加工去皮,得直徑570-580mm錠坯。(2)為減少或消除非平衡共晶相,同時避免合金過燒,對鑄錠進行雙級均勻化退火,退火溫度250-300℃,退火時間10-20h,隨后升溫至380-410℃,保溫20-30h,完成后快速冷卻,防止錠坯在冷卻過程中發(fā)生第二相的析出。(3)加熱擠壓模具及擠壓筒,其溫度為340℃-420℃,若溫度過低則容易造成磨具在后續(xù)擠壓過程中溫度較低,增大擠壓過程流變應力,導致壓機擠壓力不足等情況;若溫度過高,則導致錠坯在擠壓過程中由于熱量累計發(fā)生錠坯融化等危險事故。(4)將經(jīng)過均勻化處理的鎂合金坯料,在340℃-420℃溫度下保溫1-3h。保溫溫度應高于合金明顯產(chǎn)生析出相的溫度340℃,同時低于合金主要析出相的融化溫度437℃,前者可提高合金變形過程中再結(jié)晶的效率,后者則可防止合金中局部未能溶解的共晶相在保溫時融化,導致過燒。(5)將保溫充分的錠坯移至10000t臥式擠壓機擠壓筒內(nèi)進行擠壓,擠壓比為20-25,擠壓后板材規(guī)格為:寬度400-450mm,厚度30-35mm,長度大于10m。(6)擠壓后鎂合金棒材經(jīng)380-410℃固溶處理1-3h后冷卻,后經(jīng)150-200℃等溫時效處理20-40h。固溶溫度低晶界易出析出相,過高,晶粒長大嚴重。時效溫度過低時,達到峰值時效的時間會明顯增加,實際生產(chǎn)過程中成本升高;選取溫度過高時,則合金峰值時效時由于析出相體積分數(shù)降低,析出相強化效果減弱等原因合金的強度降低。所述鎂合金坯料為鎂合金半連續(xù)鑄造坯料,規(guī)格為ф610mm,長度大于2000mm。所述的第3步的錠坯規(guī)格為ф570-580mm時,在10000t臥式油壓機上進行擠壓。所述第3步的模具、擠壓筒和坯料溫度為360-400℃,擠出速度6-10mm/s。所述的第4步的擠壓寬厚板在390-400℃保溫。所述的第5步的擠壓寬厚板在160-180℃下進行等溫時效熱處理24-36h。合金擠壓制品的力學性能由合金成分、晶粒尺寸、織構(gòu)強度和析出相決定。本專利所用aq80m鎂合金ag的添加對提高合金高溫力學性能有明顯作用;擠壓變形可同時實現(xiàn)晶粒細化和織構(gòu)強化;ag的添加促進第二相析出,尤其是連續(xù)析出相。合理的擠壓工藝才能實現(xiàn)合金的晶粒細化,于此同時,調(diào)節(jié)擠壓參數(shù)可以盡可能利用織構(gòu)實現(xiàn)細晶強化之外的進一步強化。本發(fā)明的特點在于:大直徑鑄錠擠壓,擠壓比較大,在選取溫度范圍內(nèi),合金能在變形過程中充分再結(jié)晶,從而實現(xiàn)細晶強化;錠坯變形過程中的溫度與速度組合有利于合金織構(gòu)強化;后續(xù)熱處理充分利用第二相強化。以上三種強化方式的結(jié)合,加之本合金ag添加導致的固溶強化,本發(fā)明充分利用合金各類強化方式實現(xiàn)了合金高溫強度的明顯提高。附圖說明圖1為成形后的寬厚板橫向和縱向截面圖。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)明要求保護的范圍。具體實施方式實施例1本實施例中鑄錠由大容量爐熔融原料,經(jīng)半連續(xù)鑄造,車削去皮得成分為mg-9al-0.2ag-0.3zn-0.1mn-0.1re-0.001ca的鑄錠,規(guī)格為φ580mm,長度1500mm。250℃/10h+410℃/30h的均勻化處理后冷卻。加熱擠壓模具及擠壓筒至其溫度分別為380℃和420℃,將鎂合金坯料加熱至380℃保溫1h后放入擠壓筒中,在10000t臥式油壓機上進行擠壓。擠壓比為20;制品擠出速度12mm/s。制品尺寸為:寬度430mm,厚度33mm,長度大于10m。擠壓寬厚板經(jīng)經(jīng)410℃固溶1h后于175℃保溫30h時效熱處理后力學性能測試結(jié)果見表1。實施例2本實施例中鑄錠由大容量爐熔融原料,經(jīng)半連續(xù)鑄造,車削去皮得成分為mg-8.5al-0.7ag-0.4zn-0.1mn-0.1re-0.001ca的鑄錠,規(guī)格為φ580mm,長度1500mm。250℃/20h+410℃/36h的均勻化處理后冷卻。加熱擠壓模具及擠壓筒至其溫度分別為340℃和380℃,將鎂合金坯料加熱至420℃保溫1h后放入擠壓筒中,在10000t臥式油壓機上進行擠壓。擠壓比為25;制品擠出速度4mm/s。制品尺寸:寬度450mm,厚度35mm,長度大于10m。擠壓寬厚板經(jīng)經(jīng)400℃固溶2h后于150℃保溫40h時效熱處理后力學性能測試結(jié)果見表1。實施例3本實施例中鑄錠由大容量爐熔融原料,經(jīng)半連續(xù)鑄造,車削去皮得成分為mg-8al-0.8ag-0.4zn-0.1mn-0.1re-0.001ca的鑄錠,規(guī)格為φ580mm,長度1500mm。250℃/10h+410℃/30h的均勻化處理后冷卻。加熱擠壓模具及擠壓筒至其溫度分別為420℃和340℃,將鎂合金坯料加熱至340℃保溫1h后放入擠壓筒中,在10000t臥式油壓機上進行擠壓。擠壓比為23;制品擠出速度7mm/s。制品尺寸:寬度400mm,厚度30mm,長度大于10m。擠壓寬厚板經(jīng)380℃固溶3h后于200℃保溫20h時效熱處理后力學性能測試結(jié)果見表1。實施例抗拉強度/(mpa)屈服強度/(mpa)伸長率/(%)實施例124820327實施例224019832實施例324519630當前第1頁12