[发明专利]大直径AQ80M镁合金棒材热挤压工艺

说明书

本发明涉及大直径AQ80M镁合金棒材热挤压工艺，合金的质量百分成分为Al 7.5‑9.0%，Ag 0.02‑0.8%、Zn 0.35‑0.55%、Mn 0.05‑0.20%、RE 0.01‑0.10%、Ca 0.001‑0.002%、Fe≤0.02%、Si≤0.05%、Cu≤0.02%、Ni≤0.001%。先将镁合金半连续铸造坯料车削去皮，双级均匀化热处理，加热至340℃‑420℃并保温1‑3h，挤压，挤压比为2.25‑6.25，挤压后棒材规格为：Φ240‑400mm，长度≥2000mm。本发明高温抗拉强度≥230MPa,屈服强度≥190MPa，延伸率≥25%。

技术领域

本发明涉及镁合金的挤压变形领域，特别涉及一种大直径中强耐热镁合金棒材的热挤压变形领域。

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”。

镁及镁合金室温及低温下可动滑移系少，塑性变形能力差，这严重限制了镁合金的应用。本发明所采用挤压成型，变形时材料受三向压应力，能最大限度发挥材料塑性。变形过程能有效细化合金晶粒，使材料力学性能得到大幅度提高。此外，挤压过程有利于形成强挤压织构，从而提高挤压方向的强度。

Mg-Al系合金，如AZ91，AZ80等传统牌号合金常温条件下性能优异，应用较多。但由于合金主要析出相熔点只有437℃，在高温条件下服役时，合金中能够生成不连续析出相，由于该类析出伴随着晶界迁移，故合金蠕变及瞬时高温力学性能较差。同时，该合金另一类析出相在晶内分布稀疏、尺寸较小，时效处理不当时会出现晶粒中几乎无析出相的情况。以上原因叠加造成该系合金高温性能明显偏低。但实验表明，添加Ag后，合金组织有明显变化，高温性能提升明显。

目前工业应用中还没有直径达到Φ400的镁合金挤压棒材，以AQ80M为合金成分的中强耐热镁合金棒材尚未报道。因此，研究开发出一种通过半连续铸锭生产出中强度镁合金棒材的挤压工艺，满足国防军工、航空航天等领域对中强耐热大规格镁合金棒材的需要，具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种大直径中强耐热镁合金棒材的挤压工艺。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，寻求一种中强大直径镁合金棒材的挤压变形工艺，经相关热处理后，使合金150℃性能抗拉强度≥250MPa, 屈服强度≥200MPa，延伸率≥25%。

本发明中强镁合金AQ80M由下述组分组成（wt.%）：Al 7.5-9.0%，Ag 0.02-0.8%、Zn0.35-0.55%、 Mn 0.05-0.20%、 RE 0.01-0.10%、 Ca 0.001-0.002%、 Fe≤0.02%、 Si≤0.05%、Cu≤0.02%、Ni≤0.001%，杂质≤0.10%，Mg余量。

本发明包括以下具体步骤：

（1）利用大容量熔炼炉熔融原料，半连续铸造后机加工去皮，得直径570-580mm锭坯。

（2）为减少或消除非平衡共晶相，同时避免合金过烧，对铸锭进行双级均匀化退火，退火温度250-300℃，退火时间10-20h，随后升温至380-410℃，保温20-30h后冷却。

（3）加热挤压模具及挤压筒，其温度为340℃-420℃，若温度过低则容易造成磨具在后续挤压过程中温度较低，增大挤压过程流变应力，导致焖车等情况；若温度过高，则导致锭坯在挤压过程中由于热量累计发生锭坯融化等危险事故。

（4）将经过均匀化处理的镁合金坯料，在340℃-420℃温度下保温1-3h。保温温度应高于合金发生明显析出的温度340℃，同时低于合金主要析出相的融化温度437℃，前者可提高合金变形过程中再结晶的效率，后者则可防止合金中局部未能溶解的共晶相在保温时融化，导致过烧。