[发明专利]一种超高强耐高温镁合金大构件热处理工艺

说明书

本发明涉及一种超高强耐高温镁合金大构件的热处理工艺，合金质量成分为Gd：8.0‑9.6%，Y：1.8‑3.2%，Gd成分与Y成分的比值为：3≤Gd/Y≤5，Zr：0.3‑0.7%，Er：0.02‑0.3%，Ag：0.02‑0.5%，其余为Mg及不可去除的杂质元素。将镁合金大构件在410℃‑430℃保温，保温时间为45‑90分钟；出炉空冷至室温；然后将冷却后的镁合金大构件在210℃‑240℃保温，保温时间为10‑20小时；出炉空冷至室温。本发明处理的镁合金大构件的综合力学性能得到大幅度提高，热处理后镁合金大构件的抗拉强度＞440MPa，屈服强度＞370MPa，延伸率＞6%，工艺简单，便于产业化。

技术领域

本发明涉及一种超高强耐高温镁合金大构件热处理工艺，特别是一种Mg-Gd-Y-Ag-Er-Zr镁合金的热处理工艺，通过热处理使镁合金大构件的抗拉强度＞440MPa，屈服强度＞370MPa，延伸率＞6%。

背景技术

近年来，镁及镁合金作为重要的结构材料，其优势在于密度低，比强度高和高的阻尼性能，以及切削加工性能良好，在汽车、信息电子和航空航天等对材料要求轻质高强的领域大尺寸镁合金结构件具有广阔的应用前景。研究发现Mg-Gd-Y-Ag-Er-Zr系镁合金强度高，耐热性好，塑性变形能力强，但由于添加了大量的稀土元素，其延伸率明显降低。因此必须对Mg-Gd-Y-Ag-Er-Zr系镁合金大构件使用合适的热处理工艺，以满足航空航天等领域对材料综合力学性能的要求。

随着镁合金应用的越来越广泛，对镁合金大构件的需求也逐渐加大，对其综合力学性能也提出了更高的要求。影响镁合金大构件综合力学性能主要因素：(1)镁合金大构件在变形过程中各位置变形不均匀，内部残留残余应力，造成应力集中；(2)镁合金大构件在变形过程中温度降低，晶界附近产生动态分解相，降低了合金元素在镁基体中的固溶度，导致在之后的热处理过程中时效分解相减少，合金的强度和延伸率降低。

发明内容

本发明所涉及的超高强耐高温镁合金大构件采用半连续电磁铸造制得大规格镁合金铸锭（φ340-630mm），铸锭经均匀化退火处理后，通过自由锻造将圆柱形铸锭镦粗开坯，中心机械穿孔，再利用一次或多火次的轧制变形，制备出外径φ600-1700mm、壁厚35-100mm、高度300-700mm的镁合金壳体件。

本发明针对工程应用中对镁合金大构件的综合力学性能需求，发明了一种超高强耐高温镁合金大构件热处理工艺，具体工艺步骤为：

1.将镁合金大构件在410℃-430℃保温，保温时间为45-90分钟，保温过程中镁合金大构件内部残余应力完全消除，变形过程中产生的动态分解相重新固溶到镁基体中。同时保温温度较低、保温时间较短，晶粒的尺寸不发生明显变化；

2.将按步骤A保温后的镁合金大构件出炉空冷，冷却至室温；

3.将按步骤B冷却后的镁合金大构件在210℃-240℃保温，保温时间为10-20小时，消除了在步骤B从较高温度冷却的过程中，镁合金大构件表面与心部冷却速度不一致而产生的残余应力；

4.将按步骤C保温后的镁合金大构件出炉空冷，冷却至室温。

所涉及的超高强耐高温镁合金大构件采用半连续电磁铸造制得大规格镁合金铸锭（φ340-630mm），铸锭经均匀化处理后，通过自由锻造将圆柱形铸锭镦粗开坯，再利用一次或多火次的轧制变形，制备出外径φ600-1700mm、壁厚35-100mm、高度300-700mm的镁合金壳体件。

所述步骤1中保温温度为420-430℃，保温时间为60-80分钟。

所述步骤3中保温温度为220-230℃，保温时间为14-18小时。