[发明专利]一种中强耐热镁合金模锻件成形工艺

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金锻造成形领域，具体涉及一种Mg-Al-Ag系镁合金模锻件多向变温锻造开坯和等温模锻成形领域。

背景技术

镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性能和电磁屏蔽性能好、资源丰富等优点，在航空航天、交通运输、电子信息等领域拥有广阔的应用前景。镁合金应用于航空航天领域，可大大提高飞行器运载能力。因此，大力研究和开发镁合金加工及应用技术，对于充分发挥我国镁资源优势，提升我国国际地位有深远的战略意义。目前大尺寸高性能镁合金结构件的加工制备仍存在以下技术瓶颈：合金强度偏低、耐蚀性不好、加工塑性较差，大规格高品质高性能锭坯制备困难，变形中由于温度不均匀存在严重的各向异性等。现阶段我国变形镁合金材料的研制仍处于起步阶段，高性能镁合金主要依靠进口，因此，研发镁合金成形加工新技术和新工艺具有十分重要的意义。

本发明在新合金成分基础上采用大炉熔炼和半连续铸造法制备大规格镁合金铸锭。采用多向变温锻造开坯和等温模锻成形，通过调整多向锻造温度、锻造方向及道次变形量，等温模锻温度、加载速度等参数，制备出一种中强耐热镁合金等温模锻件。等温模锻件晶粒细小、组织均匀、各向异性小，具有较好的综合性能。本发明填补了国内中强耐热镁合金等温锻件成形技术的空白，对大规格高性能镁合金等温模锻件的成形具有重要指导意义。

发明内容

本发明的目的是研发一种中强耐热镁合金等温模锻件的成形工艺，获得组织均匀、综合性能优异的镁合金等温模锻件。中强耐热镁合金等温模锻件的成形工艺如下。

1.半连续铸造：采用大炉熔炼熔化合金原料，半连续铸造法制备出Φ(300~500)×(600~800)mm的铸锭，其化学成分（wt.%）为: Al 7.5～9.0%、Ag 0.02～0.80%、Zn 0.35～0.55%、Mn 0.05～0.20%、RE 0.01～0.10%、Ca 0.001～0.020%，Fe≤0.02%、Si≤0.05%、Cu≤0.02%、Ni≤0.001%，其余为Mg。锭坯组织均匀细小，铸造缺陷少。

2. 均匀化退火：为了减小铸锭成分偏析，避免锭坯退火时出现过烧，对铸锭进行双级均匀化退火。铸锭在250～300℃保温10～12h后，升温至380～410℃保温20～30h，空冷。

3. 多向变温锻造：退火后对锭坯进行镦拔式多向变温锻造，锻造温度为350~410℃，锻前将锭坯加热到400~410℃，再进行2~4道次多向锻造变形，接着进行一次回炉退火，每火次变形后退火温度降低10~20℃。多向锻造的压下速度200～400mm/min，镦粗道次压下量30～40%，拔长道次压下量5～10%，上下砧板温度200～250℃。锭坯进行2~3火次多向变温锻造获得尺寸为(600~800)×(300~500) ×(200~300)mm的坯料。

4. 等温模锻：多向锻造的坯料机加工成（400~600）×（300~500）×（120~250）mm的预锻坯，等温模锻前锻坯于感应电阻炉中350~400℃保温2~6h，为了减小摩擦的影响，提高合金流动性，锻前在工件表面涂刷润滑剂。锻坯在4000t数控等温锻造机下进行等温模锻，模锻温度为350~400℃，压下速度为0.002~0.05mm/s，等温模锻件终尺寸为(450~650)×(300~450)×(200~350)mm。

5. 时效热处理：等温模锻件在170~200℃时效处理20~30h，模锻件时效后不同部位的室温抗拉强度≥360MPa，屈服强度≥255MPa，伸长率≥7%。

本发明的优点在于。

（1）  大尺寸镁合金锻造成形性较差，变形过程中易开裂，且变形很不均匀，具有严重的各向异性。本发明采用镦拔式多向变温锻造开坯，锭坯 2~4道次多向镦粗拔长后回炉退火，经过2~3火次变形后获得组织均匀、晶粒细小的预锻坯。多向锻造的坯料在350~400℃进行等温模锻，模锻速度为0.002~0.05mm/s。整个成形过程中温度基本恒定，金属流动十分均匀，减小了温度不均匀等引起的各向异性。模锻件时效后不同部位的室温抗拉强度≥360MPa，屈服强度≥255MPa，伸长率≥7%。

（2）采用镦拔式多向变温锻造开坯，道次变形过程中反复进行镦粗和拔长，不断改变锻压方向，有效抑制了锻造变形不均匀性和显著细化晶粒。每火次变形后不断降低退火温度，可防止热变形晶粒粗化。