[发明专利]一种高强耐热镁合金大型锻件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强耐热镁合金大型锻件及其制备方法，属于镁合金变形加工技术领域。本发明采用径向高速锻打和轴向慢速镦粗相结合的多向锻造工艺，锻坯性能得到极大改善，同时避免了大尺寸锻件在锻造过程开裂的问题，并有效改善大尺寸锻件的各向异性，提高了大尺寸锻件的力学性能。实施例的结果显示，本发明提供的镁合金大型锻件在室温条件下的轴向抗拉强度≥400MPa，切向抗拉强度＞350MPa，轴向屈服强度≥300MPa，切向屈服强度≥240MPa，轴向、切向伸长率≥3.0％，高强耐热镁合金大型锻件在200℃的温度下的轴向、切向抗拉强度≥300MPa，轴向、切向屈服强度≥210MPa，轴向、切向伸长率≥6.0％。

技术领域

本发明涉及镁合金变形加工技术领域，尤其涉及一种高强耐热镁合金大型锻件及其制备方法。

背景技术

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，具有比重轻、比强度和比刚度高、资源丰富等一系列的优点。通过在镁合金中加入一定量的稀土元素，可使镁合金具有优异的高温耐热性能，力学性能甚至优于一些传统的铝合金。使用镁合金部件替代铝合金部件，可获得很好的减重效果，尤其是当部件的尺寸越大，减重效果也越显著，因此通过开发合适的成形工艺，制备出高性能大尺寸变形件，可有效推动镁合金在汽车工业、航空航天业等领域对部分铝合金部件的取代，具有极大的应用前景。

然而大部分镁合金是密排六方的晶体结构，塑性变形时可开动的独立滑移系低于铝合金，加工成形性能很差。特别是超大直径镁合金锭坯内部通常存在更多的夹杂物，且容易出现晶粒粗大、组织疏松、表面或心部裂纹等缺陷，同时大锻件存在变形不均匀，各向异性差等问题，在加工过程极易开裂，即使勉强加工成形，产品的性能以及性能的均一性都不理想。这些都对高性能大尺寸镁合金变形件的成形加工提出严峻的挑战。

现有技术CN108467982A-一种Mg-Gd-Y-Zr纳米镁合金时效热处理工艺，公开了使用旋锻变形的工艺制备镁合金的方案，通过旋锻和多级时效热处理的方式实现了合金时效强化，提高了镁合金的室温抗拉强度和屈服强度，但是上述工艺只能够适用于小尺寸的棒材或者管材，在制备大尺寸镁合金构件时依然会出现镁合金开裂等问题，所以无法用于大尺寸构件的制备。因此需要提供一种力学性能优异的大尺寸镁合金锻件的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强耐热镁合金大型锻件及其制备方法，本发明提供的高强耐热镁合金大型锻件具有优异的力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高强耐热镁合金大型锻件的制备方法，包括以下步骤：

(1)对镁合金铸锭进行均匀化处理，得到预处理镁合金；

(2)将所述步骤(1)得到的预处理镁合金制成圆柱形锭坯；

(3)对所述步骤(2)得到的圆柱形锭坯进行保温，然后进行径向锻打，得到锻打锭坯；

(4)对所述步骤(3)得到的锻打锭坯进行回温处理，然后进行轴向镦粗，得到镦粗锭坯；

(5)重复所述步骤(3)和步骤(4)的操作1～2次，得到锻造镁合金；

(6)对所述步骤(5)得到的锻造镁合金进行热处理，得到高强耐热镁合金大型锻件；

所述步骤(3)和步骤(5)中径向锻打的参数独立地为：频率为20～200次/分钟，应变速率为10～200s^-1；每次径向锻打的变形量为1～5％；

所述步骤(4)和步骤(5)中轴向镦粗的参数独立地为：压下速度为6～10mm/s，道次变形量为20～40％；

所述步骤(5)中重复进行步骤(3)时，保温的温度比上一次低5～20℃，保温的时间为0.5～2h。