專利名稱：一種高強(qiáng)鎂合金厚板的擠壓變形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉鎂合金的擠壓變形領(lǐng)域，特別涉及一種高強(qiáng)鎂合金厚板的擠壓變形工 藝。
背景技術(shù)：
鎂合金是最輕的可用金屬結(jié)構(gòu)材料，具有低密度、高比強(qiáng)度、導(dǎo)熱性好、減震能力 強(qiáng)、易切削、可回收以及尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、電子通信、航空航天和國(guó)防軍事等領(lǐng)域具 有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。鎂是地球上儲(chǔ) 量最豐富的元素之一，在很多重要金屬趨于枯竭的今天，加速開(kāi)發(fā)鎂合金金屬材料是實(shí)現(xiàn) 可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金具有優(yōu)良的綜合性能，更高的 強(qiáng)度和塑、韌性，更適合于制作大型結(jié)構(gòu)件和滿足結(jié)構(gòu)多樣化的要求。鎂合金在大型結(jié)構(gòu)件 上的應(yīng)用是未來(lái)應(yīng)用趨勢(shì)，而我國(guó)大規(guī)格高強(qiáng)度變形鎂合金材料還處于實(shí)驗(yàn)室研制階段， 現(xiàn)用鎂合金強(qiáng)度均低于350MPa，缺少大規(guī)格高性能鎂合金板材，尤其是強(qiáng)度在400MPa以上 的鎂合金板材目前我國(guó)還處于空白。鎂具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)稱性低，軸比(c/a)值為1. 623(接近理想的密排值 1. 633)，室溫及低溫下滑移系少，塑性變形能力差，強(qiáng)度低，嚴(yán)重限制了鎂合金的應(yīng)用。在所 有的鎂合金塑性變形方式中，擠壓變形時(shí)材料受三向壓應(yīng)力，能最大限度發(fā)揮材料塑性，且 在變形后能有效細(xì)化合金晶粒，使材料力學(xué)性能得到較大幅度的提高。從以上分析可以看 出，研究開(kāi)發(fā)強(qiáng)度大于400MPa的高強(qiáng)鎂合金的擠壓變形工藝，對(duì)生產(chǎn)高強(qiáng)度鎂合金厚板有 十分重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高強(qiáng)鎂合金厚板的擠壓變形工藝。通過(guò)設(shè)計(jì)大規(guī)格鎂 合金板材擠壓模具，調(diào)節(jié)錠坯擠壓溫度、擠壓模具溫度、擠壓速度及擠壓比等工藝參數(shù)，尋 求一種新的高強(qiáng)鎂合金厚板的擠壓變形工藝，經(jīng)最終熱處理后，使鎂合金厚板的強(qiáng)度> 460MPa。本發(fā)明高強(qiáng)鎂合金由下述組分組成)Gd :6-13%,Y :2-6%,Zr :0· 3-0. 8%，Cu 彡 0· 001 %，Ni 彡 0· 001%,Fe^O. 015%, Si ( 0. 01%, Mn ( 0. 005%，雜質(zhì)彡 0. 10%, Mg 余量。本發(fā)明擠壓變形工藝，包括以下具體步驟(1)將鎂合金坯料進(jìn)行均勻化處理，快速冷卻后去皮；(2)加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為340°C -450°C ；(3)將經(jīng)過(guò)均勻化處理的鎂合金坯料，在350°C -460°C溫度下保溫l_3h后，放入 已加熱的擠壓筒中，在1800T/3600T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓(坯料規(guī)格在Φ210πιπι以下時(shí) 在1800Τ臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，坯料規(guī)格在0 210mm-310mm時(shí)在3600T臥式油壓機(jī)上進(jìn) 行擠壓)，擠壓比為11-27;
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(4)擠壓后合金經(jīng)220°C /20h等溫時(shí)效處理。鎂合金擠壓制品的力學(xué)性能受錠坯擠壓溫度、擠壓模具溫度、擠壓速度、擠壓比等 條件的影響。增大擠壓比可顯著細(xì)化晶粒，而鎂合金的強(qiáng)度及塑性受晶粒大小影響尤為明 顯，晶粒越小，其強(qiáng)度和延伸率越高。適當(dāng)降低擠壓溫度可以避免再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，從而提 高擠壓制品的強(qiáng)度。本發(fā)明的特點(diǎn)在于①在優(yōu)化擠壓速度、擠壓溫度及模具溫度的基礎(chǔ) 上，通過(guò)利用大直徑鎂錠，增大了擠壓比，從而獲得了高強(qiáng)度的鎂合金擠壓厚板制品；②擠 壓時(shí)利用大規(guī)格板材模具擠壓，通過(guò)配合熱處理工藝獲得抗拉強(qiáng)度大于460MPa的高強(qiáng)度 鎂合金厚板。


圖1為擠壓溫度為450°C板材擠壓態(tài)合金光學(xué)顯微組織。(a)擠壓態(tài)合金tXs面； (b)擠壓態(tài)合金s X 1面；(c)擠壓態(tài)合金t X 1面；圖2為擠壓溫度為340°C板材擠壓態(tài)合金光學(xué)顯微組織實(shí)。(a)擠壓態(tài)合金tXs 面；(b)擠壓態(tài)合金sX 1面；(c)擠壓態(tài)合金tX 1面；圖3為擠壓板材示意圖；圖4為寬150mm，厚20mm擠壓板材宏觀照片。本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)上述參數(shù)，做了大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明 進(jìn)一步說(shuō)明。這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明構(gòu)思前提下 對(duì)本發(fā)明工藝進(jìn)行改進(jìn)，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本實(shí)施例采用鎂合金半連續(xù)鑄造坯料(規(guī)格為Φ 210mm，長(zhǎng)度大于5000mm)，擠壓 后板材規(guī)格為寬150mm，厚20mm，長(zhǎng)度為3000mm，擠壓筒內(nèi)徑為205mm。首先將鎂合金坯料進(jìn)行455°C /5h+545°C /15h的均勻化處理，快速冷卻后去皮；接 著加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為450°C，然后將鎂合金坯料加熱至460°C保溫2h后放入 擠壓筒中，在3600噸臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為11 ；擠壓態(tài)合金光學(xué)顯微組織如圖1 所示，通過(guò)擠壓縱截面光學(xué)顯微組織可以看出，在擠壓過(guò)程中發(fā)生了完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，且晶 粒細(xì)小，晶粒尺寸約為13. 5 μ m ；擠壓制品宏觀圖片如附圖4所示；擠壓產(chǎn)品經(jīng)220°C /20h 等溫時(shí)效處理后根據(jù)GB/T228-2002進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例2:本實(shí)施例采用鎂合金半連續(xù)鑄造坯料(規(guī)格為Φ 210mm，長(zhǎng)度大于5000mm)，擠壓 后板材規(guī)格為寬150mm，厚20mm，長(zhǎng)度為3000mm，擠壓筒內(nèi)徑為205mm。首先將鎂合金坯料進(jìn)行455°C /5h+545°C /15h的均勻化處理，快速冷卻后去皮；接 著加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為400°C，然后將鎂合金坯料加熱至390°C保溫2h后放入 擠壓筒中，在3600噸臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為11 ；擠壓態(tài)合金光學(xué)顯微組織如圖1 所示，通過(guò)擠壓縱截面光學(xué)顯微組織可以看出，在擠壓過(guò)程中發(fā)生了完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，且晶 粒細(xì)小，晶粒尺寸約為8 μ m,與實(shí)施例1相比晶粒更加細(xì)??；擠壓制品宏觀圖片如附圖4所 示；擠壓產(chǎn)品經(jīng)220°C /20h等溫時(shí)效處理后根據(jù)GB/T228-2002進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2。表1實(shí)施例1擠壓板材室溫拉伸力學(xué)性能
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)鎂合金厚板的擠壓變形工藝，合金各成分的重量百分成分比為Gd6 13％，Y2 6％，Zr0.3 0.8％，Cu≤0.001％，Ni≤0.001％，F(xiàn)e≤0.015％，Si≤0.01％，Mn≤0.005％，雜質(zhì)≤0.10％，其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素，包括以下步驟a.將鎂合金坯料進(jìn)行均勻化處理，快速冷卻后去皮；b.加熱擠壓模具及擠壓筒，使其溫度保持在340℃ 450℃；c.將經(jīng)過(guò)均勻化處理的鎂合金坯料在350℃ 460℃溫度下保溫1 3h后，放入預(yù)先加熱的擠壓筒中，在臥式油壓擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為11 17，擠壓后板材規(guī)格為厚10mm 35mm，寬50mm 180mm，長(zhǎng)度大于2000mm；d.擠壓后合金經(jīng)220℃/20h等溫時(shí)效熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高強(qiáng)鎂合金厚板擠壓變形工藝，其特征在于所用坯料為鎂合 金半連續(xù)鑄造坯料，規(guī)格為Φ97-310πιπι，長(zhǎng)度大于5000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高強(qiáng)鎂合金厚板擠壓變形工藝，其特征在于坯料規(guī)格在 Φ210πιπι以下時(shí)在1800T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，坯料規(guī)格在Φ 210mm-310mm時(shí)在3600T臥 式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)鎂合金厚板的擠壓變形工藝。合金成分為(w％)Gd6-13％，Y2-6％，Zr0.3-0.8％，其余為Mg及不可去除的雜質(zhì)元素。本發(fā)明采用鎂合金半連續(xù)鑄造坯料，擠壓工藝具體步驟為為將合金坯料經(jīng)均勻化處理，快速冷卻后去皮，加熱擠壓模具至340℃-450℃，加熱合金坯料至350℃-460℃并保溫1-3h，在1800T/3600T臥式油壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，擠壓比為11-15。擠壓后板材規(guī)格為厚10mm-35mm，寬50mm-180mm，長(zhǎng)度大于2000mm。擠壓后等溫時(shí)效，合金抗拉強(qiáng)度＞460MPa，屈服強(qiáng)度＞390MPa，延伸率＞3％。從而可滿足交通運(yùn)輸工、通訊電子、航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω邚?qiáng)度鎂合金的需求，擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)C22C23/06GK101914712SQ201010219678
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者萬(wàn)迎春, 劉楚明, 李展志, 李慧中, 高永浩 申請(qǐng)人:中南大學(xué)