高強(qiáng)度鎂合金型材制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度鎂合金型材制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金作為最輕的實(shí)用金屬材料，其具有高的比強(qiáng)度和比剛度，很好的抗磁性，高的電負(fù)性和導(dǎo)熱性，良好的抗震吸震能力以及優(yōu)良的切削加工性能，易回收再利用，加之資源豐富，己成為汽車(chē)、3C產(chǎn)業(yè)、航空工業(yè)等領(lǐng)域的首選材料。隨著鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，鎂合金的研究和開(kāi)發(fā)也進(jìn)入了新時(shí)代。工業(yè)純鎂的力學(xué)性能較差，經(jīng)常不作為結(jié)構(gòu)材料直接用，而是通過(guò)形變硬化、晶粒細(xì)化、合金化、熱處理強(qiáng)化、鎂基復(fù)合等多種方法或這些方法的綜合運(yùn)用，來(lái)使鎂的力學(xué)性能大幅度改善。在這些方法中鎂的合金化是實(shí)際中最基本、最常用和最有效的強(qiáng)化途徑，而合金元素的選擇以及熱處理工藝又是強(qiáng)化的關(guān)鍵。所以通過(guò)向合金中加入一定量的微量元素并通過(guò)熱處理工藝獲得成分均勻、組織細(xì)小，性能優(yōu)異和綜合力學(xué)性良好的鎂合金成為鎂合金領(lǐng)域的重要研究方向。在成分描述上，一般鎂合金成分描述中僅標(biāo)明不同合金元素或雜質(zhì)含量，鎂作為基體不需要再說(shuō)明。
[0003]為了提高鎂合金型材的強(qiáng)度，在合金元素的選擇上都以添加大量的稀土元素并通過(guò)復(fù)雜的工藝獲得高強(qiáng)度鎂合金型材。稀土元素不僅價(jià)格昂貴，而且比重大，通過(guò)添加高稀土含量制備高強(qiáng)耐熱鎂合金將導(dǎo)致合金的成本大幅提高。在常規(guī)鎂合金型材的擠壓中，一般直接采用半連鑄坯料，經(jīng)過(guò)坯料爐或工頻爐加熱后擠壓，由于在半連鑄過(guò)程中存在疏松，縮孔，偏析等缺陷，在薄壁型材擠壓中會(huì)引起型材產(chǎn)品組織及性能的差異，從而降低成材率。
[0004]常用擠壓鎂合金體系為AZ系列，一般多用AZ31。和鋁合金相比，鎂合金型材產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度高，但壓縮強(qiáng)度低，不適用于承受彎曲，壓縮等使用環(huán)境。如AZ31拉伸屈服強(qiáng)度可到160MPa，但壓縮屈服強(qiáng)度90MPa，遠(yuǎn)低于6063-T5鋁合金。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度鎂合金型材產(chǎn)品制備方法，首先采用均勻化熱處理工藝，改善坯料組織，消除偏析等不均勻性結(jié)構(gòu)，同時(shí)固溶在澆注中析出的第二相，降低擠壓中的突破壓力，以提高擠壓速度和模具壽命。由于采用合適的成分范圍，可以擠壓后進(jìn)行時(shí)效熱處理，以進(jìn)一步提高型材性能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種高強(qiáng)度鎂合金型材制備方法，該方法制備的鎂合金型材成分包括:A1:4.5?6.6%，Zn:0.5?1.5%，Mn:0.2?
1.5%，其他雜質(zhì)Fe，Ni, Cu, Si的含量為0.05%, Mg為基體。
[0007]制備工藝路線:按上述成分制得坯料，將坯料進(jìn)行均勻化-坯料擠壓-型材時(shí)效熱處理，所述均勻化溫度在350?420度，時(shí)間10?24小時(shí)；擠壓型材的擠壓比在30以上；熱處理溫度170?230度，時(shí)間6?30小時(shí)。
[0008]所述型材性能:硬度達(dá)到HW11?12或以上，彎曲性能達(dá)到常用6063-T5鋁合金型材的80?90%。
[0009]本發(fā)明的效果是該方法前期采用均勻化處理工藝，優(yōu)化坯料結(jié)構(gòu)，消除鑄坯缺陷，有利于后續(xù)型材擠壓。同時(shí)采用合適的時(shí)效處理工藝，提高型材最終性能。經(jīng)過(guò)均勻化處理，可提高型材擠壓速度10%左右，同時(shí)也可在一定程度上提高模具壽命；經(jīng)過(guò)時(shí)效熱處理，可提高硬度服1?2。
【具體實(shí)施方式】
[0010]結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的高強(qiáng)度鎂合金型材產(chǎn)品制備方法加以說(shuō)明。
[0011]本發(fā)明的高強(qiáng)度鎂合金型材產(chǎn)品制備方法是基于常用的AZ系列合金體系，對(duì)鎂合金化學(xué)成分，擠壓工藝參數(shù)，熱處理制度進(jìn)行優(yōu)化，以提高鎂合金產(chǎn)品壓縮或彎曲性能。通過(guò)優(yōu)化合金成分，調(diào)整擠壓工藝及熱處理參數(shù)，使鎂合金性能達(dá)到常用鋁合金性能。作為輕質(zhì)化材料，可用于一般結(jié)構(gòu)件型材產(chǎn)品，降低能源消耗等。均勻化處理在鋁合金高性能型材擠壓上已使用，但是在鎂合金型材擠壓上，目前使用的很少；在本發(fā)明的高強(qiáng)度鎂合金型材產(chǎn)品制備方法中，針對(duì)不同合金成分的坯料及均勻化工藝進(jìn)行優(yōu)化，最終可實(shí)現(xiàn)接近鋁合金6063-T5性能的鎂合金型材產(chǎn)品。
[0012]本發(fā)明的種高強(qiáng)度鎂合金型材制備方法的鎂合金型材成分包括:A1:4.5?6.6%, Zn:0.5 ?1.5%，Μη:0.2 ?1.5%，其他雜質(zhì) Fe, Ni, Cu, Si 的含量為 0.05%，Mg 為基體。
[0013]制備工藝路線:按上述成分制得坯料，將坯料進(jìn)行均勻化-坯料擠壓-型材時(shí)效熱處理，所述均勻化溫度在350?420度，時(shí)間10?24小時(shí)；擠壓型材的擠壓比在30以上；熱處理溫度170?230度，時(shí)間6?30小時(shí)。
[0014]所述型材性能:硬度達(dá)到HW11?12或以上，彎曲性能達(dá)到常用6063-T5鋁合金型材的80?90%。
[0015]實(shí)施例以制備鎂合金圓管為例
[0016](1)首先制備出坯料:合金成分為Al:5.5%, Zn:0.8%, Mn:0.4 %，其他雜質(zhì)0.05%, Mg為基體；規(guī)格Φ92X350mm，均勻化處理溫度400，時(shí)間20小時(shí)。
[0017]然后在500噸擠壓機(jī)上，擠壓成Φ 25 X 1.2mm圓管。擠壓坯料溫度360?380度，擠壓桿速度1.2?1.4mm/So熱處理溫度:200度，時(shí)間20小時(shí)。
[0018]最終圓管硬度達(dá)到服12，彎曲性能達(dá)到同規(guī)格6063-T5鋁合金的90%。
[0019](2)首先制備出坯料:合金成分為Al -.5.0%, Zn:L0%，Mn:L2%，其他雜質(zhì)0.05%, Mg為基體；規(guī)格Φ76X350mm，均勻化處理溫度380，時(shí)間24小時(shí)。
[0020]然后在630噸擠壓機(jī)上，擠壓成Φ 25 X 1.0mm圓管。擠壓坯料溫度360?400度，擠壓桿速度1.0?1.5mm/so熱處理溫度:180度，時(shí)間20小時(shí)。
[0021]最終圓管硬度達(dá)到服12，彎曲性能達(dá)到同規(guī)格6063-T5鋁合金的90%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度鎂合金型材制備方法，該方法制備的鎂合金型材成分包括:A1:4.5?6.6%, Zn:0.5 ?1.5%，Μη:0.2 ?1.5%，其他雜質(zhì) Fe, Ni, Cu, Si 的含量為 0.05%，Mg 為基體； 制備工藝路線:按上述成分制得坯料，將坯料進(jìn)行均勻化-坯料擠壓-型材時(shí)效熱處理，所述均勻化溫度在350?420度，時(shí)間10?24小時(shí)；擠壓型材的擠壓比在30以上；熱處理溫度170?230度，時(shí)間6?30小時(shí)； 所述型材性能:硬度達(dá)到HW11?12或以上，彎曲性能達(dá)到常用6063-T5鋁合金型材的80 ?90%。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度鎂合金型材制備方法，該方法制備的鎂合金型材成分包括：Al，Zn，Mn，其他雜質(zhì)Fe,Ni,Cu,Si的含量為0.05％，Mg為基體。制備工藝路線為按上述成分制得坯料，將坯料進(jìn)行均勻化-坯料擠壓-型材時(shí)效熱處理，所述均勻化溫度在350～420度，時(shí)間10～24小時(shí)；擠壓型材的擠壓比在30以上；熱處理溫度170～230度，時(shí)間6～30小時(shí)。所述型材性能：硬度達(dá)到HW11～12或以上，彎曲性能達(dá)到常用6063-T5鋁合金型材的80～90％。有益效果是該方法前期采用均勻化處理工藝，優(yōu)化坯料結(jié)構(gòu)，消除鑄坯缺陷，有利于后續(xù)型材擠壓。采用合適的時(shí)效處理工藝，提高型材最終性能，可提高型材擠壓速度10％左右，同時(shí)也可在一定程度上提高模具壽命；經(jīng)過(guò)時(shí)效熱處理，可提高硬度HW1～2。
【IPC分類(lèi)】C22F1/06, C22C23/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105238978
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510626598
【發(fā)明人】穆錦輝, 吳稀勇, 崔妍, 李江海, 陳利紅
【申請(qǐng)人】天津東義鎂制品股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月28日