[发明专利]一种镁合金半圆环型材及其制备方法

说明书

本发明旨在提供一种镁合金半圆环型材的制备方法，选用的镁合金质量百分比成分为Al：3.5‑5.0％，Zn：2.0‑3.5％，Al含量与Zn含量总和为：6％≤Al+Zn≤8％，Mn：0.1‑0.8％，RE：0.01‑0.80％，Ca：0.001‑0.090％，其他不可避免的杂质元素，余量为镁，RE是稀土元素。针对新型Mg‑Al‑Zn系合金开发出对应的挤压工艺，成功制备出大规格中强镁合金半圆环型材，对推广高端镁合金材料的应用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种镁合金半圆环型材，特别涉及一种大规格中强镁合金半圆环型材及其制备方法，以及使用该型材的装置。

背景技术

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，其密度仅为铝合金的2/3、钢铁的1/4；同时镁合金具有比强度比刚度高、导热性好、电磁屏蔽及阻尼减震性能优、易于机加工等优势。在轻量化、节能减排大趋势下，航空航天、汽车、轨道交通领域对低成本高性能变形镁合金材料及其构件具有迫切需求，比如高铁、地铁用横纵梁型材、侧墙型材、地板导槽型材，航空航天及武器装备用紧固件、承载结构件等。

Mg-Al-Zn(AZ)系合金因其良好的塑性加工性能、耐蚀性能及导热性能，具有广阔的应用前景。其中，AZ31是一种常见的商用镁合金，但其力学性能较低，且基本无时效强化效果，难以满足航空航天、轨道交通等领域对结构材料力学性能的高要求。

挤压工艺可充分发挥材料塑性、改善合金组织性能、实现工业化连续生产，是制备镁合金型材理想的塑性加工方法。然而，大规格镁合金型材成形难度大、截面尺寸不稳定、平直度差、力学性能低。为了解决这些技术难题，本发明设计出一种新型Mg-Al-Zn系合金及其挤压工艺，成功制备出大规格中强镁合金半圆环型材，对推广高端镁合金材料的应用具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种具有优良力学性能的大规格镁合金半圆环型材及其成形工艺，以满足航空航天、汽车、轨道交通领域对低成本高性能镁合金型材的迫切需求。

本发明提供一种镁合金半圆环型材的制备方法，选用的镁合金质量百分比成分为Al：3.5-5.0％

Zn：2.0-3.5％

Al含量与Zn含量总和为：6％≤Al+Zn≤8％

Mn：0.1-0.8％

RE：0.01-0.80％

Ca：0.001-0.090％

其他不可避免的杂质元素，余量为镁。

所述的RE指的是稀土元素。

制备过程还包括以下步骤：

(1)采用半连续铸造，制得镁合金铸棒；

(2)铸棒均匀化退火后加工得到挤压锭坯；

(3)挤压模具和挤压筒预热至330-390℃，锭坯加热至280-340℃，进行挤压，挤压比为6-12，挤压速度0.8-1.6mm/s，得到挤压半圆环型材；

(4)镁合金挤压型材在170-220℃等温时效处理6-20h，冷却。

进一步地，所述镁合金材料包含Fe、Si、Cu、Ni等不可避免的杂质元素，其中Fe≤0.005％，Si≤0.05％，Cu≤0.005％，Ni≤0.005％，杂质总含量不超过0.1％。

进一步地，所述合金成分Al的质量百分比为4.0-5.0％。

进一步地，所述合金成分Zn的质量百分比为2.0-3.0％。

进一步地，所述合金成分Al含量与Zn含量总和为：6.5％≤Al+Zn≤8.0％。