[发明专利]一种制备超高强变形镁合金棒材的锻扭集成工艺

说明书

本发明涉及一种超高强镁合金棒材的锻扭集成工艺。所述镁合金质量百分比成分为：Mg‑8.0~9.6Gd‑1.8~3.2Y‑0.3~0.7Zr，杂质包括Fe、Si、Cu、Ni及其他不可避免的杂质元素，其中Fe≤0.02%，Si≤0.02%，Cu≤0.005%，Ni≤0.003%，杂质总含量不超过0.1%。工艺路线为：半连续铸造、均匀化退火、热挤压成棒材，得到的挤压棒为完全动态再结晶组织，平均晶粒尺寸为10‑15μm，然后沿棒材径向进行旋锻变形，控制旋锻温度为10~150℃，控制道次变形量为6~12%，总变形量为6~25%，控制进料速度为3~6mm/min，最后进行自由端扭转变形，控制扭转温度为10~100℃，控制道次扭转剪切应变为5~30%，控制扭转速度为5~100°/min。最终制得抗拉强度≥460MPa，屈服强度≥370MPa，断后伸长率≥6.5%的镁合金棒材。

技术领域

本发明涉及超高强变形镁合金领域，特别涉及Mg-Gd-Y-Zr稀土镁合金的旋锻变形与扭转变形领域。

技术背景

镁合金由于具有低的密度，高的刚度、比强度以及易于回收等特点，被誉为“21世纪绿色工程材料”，作为新一代的轻质结构材料，其优异的减重性在航天航空、轨道交通等领域的运用有着重要的意义。但是，阻碍镁合金大规模运用的技术瓶颈之一就是镁合金力学性能较差，难以满足服役环境所需的性能要求，运用时存在一定的安全隐患。相比于铸造镁合金，变形镁合金由于具有更优异的力学性能而受到了越来越多的关注，研究和运用。因此，探索制备超高强度镁合金的新技术以提高镁合金强度，是变形镁合金领域的重要研究目标。对于变形镁合金的推广具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种制备超高强变形镁合金的锻扭集成工艺。其目的是为了制备超高强度的变形镁合金，所述镁合金质量百分比成分为：Mg-8.0~9.6Gd-1.8~3.2Y-0.3~0.7Zr，首先采用半连续电磁铸造方法制取镁合金锭坯，将镁合金锭坯进行均匀化热处理后通过热挤压获得棒材，然后沿径向对挤压棒材进行旋锻变形，最后对旋锻后的棒材进行自由端扭转变形。采用此方法制得的镁合金棒材室温抗拉强度≥460MPa，屈服强度≥370MPa，断后伸长率≥6.5%。本发明中提出的具体工艺如下：

1.采用半连续铸造方法制备镁合金铸锭，铸锭浇铸结束后立即进行去应力退火；

2.将铸锭进行均匀化处理，然后随炉冷却至室温；

3.对铸锭进行车皮，探伤，锯床下料，得到圆柱形锭坯。

4.将圆柱形锭坯进行热挤压变形，得到的挤压棒为完全动态再结晶组织，平均晶粒尺寸为10-15μm。

5.沿挤压棒材径向进行旋锻变形，控制旋锻温度为10~150℃，控制道次变形量为5~20%，总变形量为5~30%，控制进料速度为3~6mm/min。

6.将旋锻后的棒材进行自由端扭转变形，控制扭转温度为10~100℃，控制道次扭转剪切应变为5~30%，控制扭转速度为5~100°/min。

所述旋锻变形，控制旋锻温度为10~100℃。

所述旋锻变形，控制旋锻总变形量6~20%。

所述旋锻变形，控制进料速度为4~6mm/min。

所述自由端扭转变形，控制扭转温度为10~50℃。

所述自由端扭转变形，控制棒材扭转剪切应变为10~30%。

所述自由端扭转变形，控制扭转速度为5~30°/min。

本发明的优点有：

1．将镁合金先进行热挤压变形可降低铸造合金内部的缺陷数量和尺寸，获得晶粒细小的动态再结晶组织，提高合金变形塑性，提高后续冷变形过程中的道次变形量和总变形量，提高合金强度。