[发明专利]一种大尺寸稀土镁合金环形件的制备方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸稀土镁合金环形件的制备方法，包括如下步骤：(1)采用多级强制过滤及分级冷却的方式制备镁合金铸锭，对铸锭进行车皮、探伤，得到初始坯料；(2)对初始坯料进行预热处理，然后进行挤压开坯；(3)将挤压后的坯料进行整形，然后进行镁合金坯料进行多级均匀化热处理；(4)将均匀化热处理后的镁合金坯料迅速转移至锻压机进行等温多向锻造，最终锻造成圆饼形状的饼坯；(5)对饼坯进行去芯处理，制成环坯；(6)在环轧机上进行环轧成形；(7)对环形锻件依次进行多级余热淬火、振动处理+深冷处理、时效处理。最终可制备出大尺寸镁合金环形件，在保证产品高强度的同时，降低其残余应力水平，产品质量稳定。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸稀土镁合金环形件的制备方法，属于镁合金环形件制造技术领域。

背景技术

随着我国航天科技工程的日益发展和重型运载火箭工程不断推进，新一代运载火箭及大体量先进武器对大型整体轻量化环形结构件的需求日益紧迫。大尺寸环形件作为密封和紧固连接件，在航空航天领域有着广泛的应用，是我国重型运载火箭研制能否取得新突破的关键材料，其制造技术是研制工作急需突破的重大难题。

实现装备构件轻量化一直是航空航天、国防军工等领域重要的发展方向。减轻航天飞行器质量不仅可以提高飞行速度和增加灵活性，而且可以降低航天飞行器的发射成本，提升运载能力。据测算，载荷质量每减轻1kg，整个运载火箭的起飞质量就可减轻50kg，地面设备的结构质量可减轻100kg。

镁合金作为目前实际工程应用中最轻的金属结构材料，具有质量轻、比强度高等特点，是有效解决航天器轻量化需求的轻质金属结构材料。通过加入稀土元素合金化，能显著提高镁合金的强度和耐热温度，从而满足航天器部件的使用要求。然而由于镁合金为密排六方结构，滑移系较少，室温变形能力较差，用常规手段制备大尺寸环形件难度较大；同时由于制备大尺寸环形件需要较大规格且组织均匀的原始坯料，因此对坯料制备也提出了更高的要求。目前常用的镁合金变形加工方法难以实现大尺寸环形件一次成型加工，变形件容易发生开裂，并且难以保证变形镁合金材料组织的均匀细化、在提高镁合金材料力学性能以及性能的均匀一致性上也存在一定难度。

发明内容

针对航空航天领域对大尺寸镁合金环形件的实际需求，本发明的目的在于提供一种大尺寸稀土镁合金环形件的制备方法，为制备出直径大于3m、高强度稀土镁合金环形件提供一种切实可行的工艺路线，以满足航空航天领域对大尺寸稀土镁合金环形件的迫切需求。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大尺寸稀土镁合金环形件的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用多级强制过滤及分级冷却的方式制备镁合金铸锭，铸锭模具规格为Φ≥820mm，高度≥2100mm；去除铸锭冒口，对铸锭进行车皮、探伤，得到尺寸为Φ≥800mm，高度≥2000mm的初始坯料，单侧切削量小于3mm；

(2)对初始坯料进行预热处理，然后进行挤压开坯，挤压温度为400-460℃，挤压速度为0.5mm/s，挤压系数约为1.2-1.5；

(3)将挤压后的坯料进行整形，然后进行镁合金坯料进行多级均匀化热处理；

(4)将均匀化热处理后的镁合金坯料迅速转移至锻压机进行等温多向锻造，最终锻造成圆饼形状的饼坯；

(5)对饼坯进行去芯处理，制成环坯；

(6)在环轧机上进行环轧成形，环轧前锭坯经380-400℃保温4-8h，轧制变形量20-60％，轧辊温度300-350℃，制备出外径Φ3.0-3.2m、壁厚50-100mm、高400-600mm的大尺寸环形件；

(7)将环形锻件进行多级余热淬火；

(8)将环形锻件进行振动处理+深冷处理；

(9)将环形锻件进行时效处理。