[发明专利]一种高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺

说明书

技术领域

本发明涉镁合金的挤压变形领域，特别涉及一种高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺。

背景技术

镁合金是最轻的可用金属结构材料，具有低密度、高比强度、导热性好、减震能力强、易切削、可回收以及尺寸稳定等优点，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。随着很多金属矿产资源的日益枯竭，镁以其资源丰富日益受到重视。我国是镁资源大国、原镁生产大国和出口大国，但在镁合金的研究开发及应用方面严重滞后于发达国家，但近年来我国已把镁及镁合金的开发与工业化应用列入国家中长期发展规划，这显示我国在镁及镁合金的研究、开发上进入一个新的发展时期。

镁具有密排六方晶体结构，对称性低，轴比(c/a)值为1.623(接近理想的密排值1.633)，室温及低温下滑移系少，塑性变形能力差，这严重限制了镁合金的应用。在所有的镁合金塑性变形方式中，挤压变形时材料受三向压应力，能最大限度发挥材料塑性，挤压变形后能有效细化合金晶粒，使材料力学性能得到较大幅度提高。我国高强变形镁合金材料的研制仍处于实验室研究阶段，目前工业应用中还没有采用半连续铸锭然后挤压再时效处理使强度大于400MPa的镁合金棒材，因此，研究开发出一种通过半连续铸锭生产出高强度镁合金棒材的挤压工艺，满足国防军工、航空航天等领域对高强度镁合金大规格棒材的需要，具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺。通过调节锭坯挤压温度、挤压模具温度、挤压速度及挤压比等参数，寻求一种新的高强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺，经最终热处理后，使镁合金棒材的强度＞455MPa。

本发明高强镁合金，由下述组分组成(wt％)：Gd：6-13％，Y：2-6％，Zr：0.3-0.8％，Cu≤0.001％，Ni≤0.001％，Fe≤0.015％，Si≤0.01％，Mn≤0.005％，杂质≤0.10％，Mg：余量。

本发明包括以下具体步骤：

(1)将镁合金坯料进行均匀化处理，快速冷却后去皮；

(2)加热挤压模具及挤压筒，其温度为340℃-450℃；

(3)将经过均匀化处理的镁合金坯料，在350℃-460℃温度下保温1-3h后，放入已加热的挤压筒中，在1800T/3600T卧式油压机上进行挤压(坯料规格在Φ210mm以下时在1800T卧式油压机上进行挤压，坯料规格在Φ210mm-310mm时在3600T卧式油压机上进行挤压)，挤压比为11-42，挤压后棒材规格为：Φ20mm-60mm，长度大于3000mm；

(4)挤压后镁合金棒材经220℃/20h等温时效处理。

镁合金挤压制品的力学性能受锭坯挤压速度、挤压模具温度、挤压速度、挤压比、以及摩擦润滑等条件的影响。适当增大挤压比可显著细化晶粒，而镁合金的强度及塑性受晶粒大小影响尤为明显，晶粒越小，其强度和延伸率越高。本发明的特点在于：在优化挤压速度、挤压温度及模具温度的基础上，通过利用半连续铸造大直径镁锭，增大了挤压比，从而获得了高强度的镁合金挤压制品。

本发明通过调节上述参数，做了大量对比实验。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明构思前提下对本发明工艺进行改进，都属于本发明要求保护的范围。

附图说明：

图1为挤压比为18.49，Φ30mm的棒材挤压态合金光学显微组织，(a)为挤压态合金横截面；(b)为挤压态合金纵截面。

图2为挤压比为34.38，Φ22mm的棒材挤压态合金光学显微组织，(a)为挤压态合金横截面；(b)为挤压态合金纵截面。

图3为Φ30mm，Φ22mm的挤压棒材宏观照片，(a)为Φ30mm棒材；(b)为Φ22mm棒材。

具体实施方式

实施例1：

本实施例中铸锭由半连续铸造所得(铸锭规格为Φ129mm，长度大于5000mm)，挤压后棒材规格为：Φ30mm，长度大于3000mm，挤压筒内径为129mm。