[发明专利]一种镁铝层状复合材料薄壁管材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁铝层状复合材料薄壁管材的制备加工方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

铝合金管材主要用于航天、航空、火箭、原子能、兵器、电子、交通运输等工业领域，由于铝合金表面易形成一层致密稳定的氧化膜，能阻止内部金属的进一步氧化，因而具有良好的耐蚀性。镁的比重是1.74g/cm³，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一，是航空航天工业和交通等需要减重行业的重要材料。镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。镁合金虽然比铝合金轻，但镁合金的耐腐蚀性比铝合金的耐腐蚀性差，因为镁合金是一种很活泼的金属，容易被腐蚀，在自然状态下，表面不能形成的稳定致密的氧化膜，不阻止内部金属的进一步氧化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁铝层状复合材料薄壁管材的制备加工技术，本发明方法制备的新型轻质薄壁管材，结合了铝合金的耐蚀性和镁合金的低密度和高模量，在航空航天工业、军工领域、交通领域有很好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种镁铝层状复合材料薄壁管材的制备方法，包括如下步骤：

（1）将半连铸镁合金铸锭和铝合金铸锭分别进行均匀化处理；

（2）将经均匀化处理的镁合金锭进行感应加热，放入挤压筒，进行等温反挤压，制备出镁合金杯形件；

（3）将步骤（2）所得的镁合金杯形件机加工后，利用压力机把经均匀化处理的铝合金锭压入镁合金杯形件中，得到复合材料坯料；

（4）将步骤（3）所得的复合材料坯料加热后，放入挤压筒，首先进行穿孔挤压，然后进行管材挤压，得到层状复合材料管坯；

（5）将步骤（4）所得的层状复合材料管坯的内外表面处理后，进行冷加工，获得薄壁管材；

（6）将步骤（5）所得的薄壁管材进行清洗和热处理；

（7）然后进行矫直，获得成品管材。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的镁合金为AZ31、AZ80、AZ91、WE43等变形镁合金，铝合金为2024、5A02、6061和7075等变形铝合金。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（1）中，所述镁合金铸锭的均匀化处理温度为350℃～480℃，铝合金铸锭的均匀化处理温度为400℃～550℃。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（2）中，所述镁合金锭进行反挤压的挤压比为1.2～5，挤压温度为250℃～450℃，挤压速度为0.1mm/s～5mm/s；所述镁合金杯形件的外径为Ф100mm～Ф300mm，壁厚为10mm～110mm。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的铝合金铸锭的直径为步骤（2）中镁合金杯形件的内径，范围为Ф80mm～Ф280mm。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（4）中，所述管材挤压的挤压比为10～30，挤压温度为250℃～480℃，挤压速度为1mm/s～10mm/s；所述层状复合材料管坯的外径为Ф20mm～Ф100mm，壁厚为7.5mm～20mm。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（5）中，所述的冷加工为轧制，退火或固溶处理间变形量为45～65%，道次加工率为10～25%。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（6）中，所述的清洗为常规清洗，清除油腻；热处理为退火或固溶+时效处理，退火温度为200℃~300℃，固溶温度为400℃~500℃，时效温度为140℃~240℃。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤（7）中，所述的矫直为多辊矫直机矫直，矫直管材的外径为Ф12～Ф80mm，壁厚为1～6mm。

本发明的优点在于：

本发明提供了一种新型的轻质薄壁管材，结合了铝合金的耐蚀性和镁合金的低密度和高模量。采用挤压工艺实现镁合金和铝合金的复合，并制备出层状复合材料管坯，通过冷加工实现减壁、减径和精整，加工出高精度的层状复合材料管材。本发明的镁/铝层状复合材料薄壁管材加工技术适合于规模化生产，短流程、成本低、附加值高，制备的镁/铝层状复合材料薄壁管材可用于航空、航天和飞行器，具有一定的经济效益和社会效益，具有良好的应用推广前景。

下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

具体实施方式