[发明专利]一种镁合金回转体结构件及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种镁合金回转体结构件及其制备工艺，包括如下步骤：S1、将镁锂合金铸锭经车皮、下料，得到锻坯；S2、将锻坯加热并保温后，进行多向锻造开坯，锻后空冷至室温，得到长径比为3.5‑7.0的锻件；S3、将锻件锯切得到多件锭坯，锭坯加热并保温后，进行模锻成形，模锻压下速度为2‑10mm/s，模锻成形得到呈回转体结构的模锻件，将所述模锻件脱模，脱模后空冷至室温；S4、将所述脱模后的模锻件进行时效热处理，并冷却至室温。本发明的制备工艺中多向锻造和模锻复合工艺使合金剧烈塑性变形，组织中位错密度高，形变强化效果显著；同时，采用短时间时效处理和快速冷却，使形变强化和第二相强化相结合，大幅提高模锻件力学性能，有效提高成品率。

技术领域

本发明属于镁合金领域，特别涉及一种镁合金回转体结构件及其制备工艺。

背景技术

镁锂合金是实际应用中最轻的金属结构材料，其密度仅为1.35-1.65g/cm³，比常见的Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr和Mg-RE系合金轻1/4-1/3，比铝合金轻1/3-1/2，被称为超轻合金。同时，镁锂合金具有比强度比刚度高、加工塑性好、电磁屏蔽效果优异等优势，已成为航空航天、国防军工及3C等领域理想的轻量化结构材料。随着我国航天技术的飞速发展，装备超轻量化成为重要趋势，减轻装备结构质量，从而增加燃料量和有效载荷，将带来巨大的性能提升和经济效益。

镁锂合金回转体结构件常用于导弹、火箭、卫星等航空航天飞行器的舱壳体类零部件，如仪器舱、制导控制舱等。基于批量化生产要求，镁锂合金回转体结构近净成形则显得尤为重要。铸造成形是镁合金近净成形的一种方法，常用于传统ZM5、ZM6等镁合金成形；然而，镁锂合金铸造易形成晶粒粗大、偏析、孔洞、夹杂等缺陷，铸件力学性能差，难以满足飞行器舱体性能指标要求。因此，镁锂合金需通过合理的塑性变形和热处理工艺减少铸造缺陷、改善组织，进而提高综合力学性能。针对回转体结构，若采用常规自由锻造、锤锻、挤压等工艺仅能制备实心坯料，机械加工成最终零部件余量大、耗时长，材料利用率低，导致生产成本极高。模锻工艺是利用模具使坯料近净成形，模锻件尺寸精度高、加工余量小，且模锻时坯料处于三向压应力状态，有利于塑性发挥、不易开裂；同时模锻生产效率高，符合工业化生产要求。然而镁合金采用单一模锻成形，金属流动不均匀，锻件组织均匀性较差，局部力学性能较低。此外，镁锂合金对热处理工艺参数十分敏感，组织中强化相不稳定，锻件易出现过时效现象，导致强度衰减。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种镁锂合金近净成形及性能强化的新制备工艺，有效提高材料利用率及成品率，降低生产成本，制备得到强度高、组织均匀的超轻镁合金回转体结构件。

本发明提供的技术方案为：一种镁合金回转体结构件的制备工艺，包括如下步骤：

S1、将镁锂合金铸锭经车皮、下料，得到锻坯；

S2、将锻坯加热并保温后，进行多向锻造开坯，锻后空冷至室温，得到长径比为3.5-7.0的锻件；

S3、将锻件锯切得到多件锭坯，锭坯加热并保温后，进行模锻成形，模锻压下速度为2-10mm/s，模锻成形得到呈回转体结构的模锻件，将所述模锻件脱模，脱模后空冷至室温；

S4、将所述脱模后的模锻件进行时效热处理，并冷却至室温。

进一步地，所述镁锂合金中包含元素的质量百分比为Li：9.0-11.5％、Al：2.0-5.0％、Zn：0.5-4.0％、Mg：76.0-88.5％，除此之外还可能含有较少的Ca、Gd、Y等元素。

进一步地，所述步骤S1中，锻坯长径比为1.25-2.4，优选锻坯直径为250-320mm，长度为400-600mm,更优选锻坯直径为280-320mm，长度为450-550mm。