[发明专利]大直径AQ80M镁合金饼材挤锻集成成形工艺

说明书

本发明涉及一种大直径AQ80M镁合金饼材的挤锻集成成形工艺；属于镁合金材料加工技术领域。该工艺具体步骤包括：半连续铸造制备AQ80M镁合金锭坯；加热挤压模具和挤压筒；低挤压比挤压预变形；坯料校直和切割；多向锻造成形；时效处理。本发明能制造出直径Φ690～Φ700mm，厚度100～110mm，室温下抗拉强度≥330MPa，屈服强度≥190MPa，延伸率≥6%，150℃下抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥160MPa，延伸率≥30%的大直径镁合金饼材，所制备的大尺寸镁合金饼材完全满足制备大型镁合金零部件的需要。

技术领域

本发明涉及一种大直径AQ80M镁合金饼材的挤锻集成成形工艺；属于镁合金材料加工技术领域。

背景技术

随着航空航天领域的快速发展，材料减重已成为该领域的迫切要求。镁合金是密度最低的金属结构材料，在航空航天领域有着巨大的发展潜力。然而由于耐热性差和塑性变形能力差等问题，目前镁合金的应用量，尤其是在大尺寸零部件上的应用远远落后于钢铁和铝合金。

AQ80M镁合金是一种新型低成本耐热合金，具有优良的室温和高温力学性能，如用其替代钢铁和铝合金，可以起到显著的减重作用。目前利用AQ80M镁合金生产大直径饼材难度较大，主要存在以下问题：

（1）大直径饼材所需坯料尺寸大，制备困难。目前报道的大规格镁合金饼材成形工艺采用均匀化处理后直接多向锻造成形的方法。该方法中，预变形的锭坯仅经过均匀化处理，合金的晶粒尺寸较大，同时铸造过程中产生的各种缺陷难以消除，故锭坯在后续锻造成形过程中易开裂。

（2）锻造成形过程中，高向上的总变形量大（≥80%），需合理设置变形参数，变形量过大或变形温度过低都易导致锭坯开裂，而多次小变形量的成形工艺需多次中间退火易导致晶粒长大，降低力学性能。

针对现有技术的不足之处，本发明将热挤压与多向锻造结合，探索出一种挤锻集成加工工艺。本发明采用低挤压比热挤压预变形，变形时材料受三向压应力，能最大限度发挥材料塑性，有效细化合金晶粒，消除铸造缺陷，为后续的锻造提供优质的坯料。多向锻造可以减少各向异性，减少应力集中导致的开裂等问题，最终成功制备出直径Φ690～Φ700mm的AQ80M镁合金饼材。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种直径≥Φ690mm、性能优越的镁合金饼材的制备方法。

本发明所述AQ80M镁合金成分为（wt%）：铝：7.5～9.0%，银：0.02～0.80%，锌：0.35～0.55%，稀土：0.01～0.10%，钙：0.001～0.020%，锰：0.05～0.20%，其余为镁及不可去除的杂质元素。所述稀土元素包括铈、镧、钕、钇或者它们两种以上混合物。

本发明包括以下具体步骤：

1．半连续铸造方法制备AQ80M镁合金锭坯，规格为直径Φ610～Φ620mm，长度≥1600mm，均匀化处理；

2．加热挤压模具及挤压筒，温度保持在340～420℃；

3．低挤压比挤压预变形，将经过均匀化处理的AQ80M镁合金坯料在340～420℃温度下保温1～3h后，放入预先加热的挤压筒中，在挤压机上进行挤压，挤压比为3～4，挤压速度为0.3～2.8mm/s，挤压后棒材规格为：直径Φ300mm，长4500～4600mm；

4．将挤压后棒材校直后，切割成长630mm的棒状坯料；

5．将棒状坯料在400～430℃下保温1～3h后，保温后，在液压机上进行墩粗，压缩，锻造道次压下量为10～40%，每锻造4～6道次后回炉退火，退火温度为400～430℃，退火时间１～3h，直至得到镁合金饼材直径Φ690～Φ700mm，厚度100～110mm；