专利名称：一种高强耐热镁合金薄板的制备方法
技术领域：
本发明涉及Mg-Re系镁合金的热变形领域，具体为一种高强耐热镁合金薄板的制备方法。
背景技术：
镁合金是实用金属中密度最低的金属，具有比强度高、比刚度好、抗震减噪性能好等优点，是较为理想的结构金属材料，在航空航天、汽车、3C产品等领域具有广泛的应用前景。目前镁合金产品主要以铸件为主.其中90%以上是压铸件，高性能的镁合金变形件较少。这是由于镁合金晶体结构为密排六方，常温下可开动的滑移系相对较少，塑性变形能力差。镁合金薄板材在制备过程中往往需要较大的变形量，而镁合金塑性变形能力较差，这都造成了镁合金薄板成型困难。在以往的研究报道中镁合金薄板的制备方法主要有两种，一种为热挤压变形后再热轧成型。这种制备方法存在很多缺点，例如挤压过程中挤压力有限、不能制备较大规格的板材等。另一种为直接进行轧制成型制备镁合金薄板的方法， 这种制备方法工艺简单，成本低。但仍然存在很多缺点，如需要较高质量的铸锭；厚坯料轧制成型困难等。目前国内工业应用中，还没有采用半连续铸锭后进行锻造开坯再轧制，时效处理使常温下抗拉强度大于450MPa，高温抗拉强度超过300MPa的镁合金薄板材。本发明探索一种高强耐热镁合金薄板的制备方法。研制出一种高强耐热镁合金薄板，满足航空航天等领域对高强耐热镁合金薄板的需求，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是研制出性能优良的耐热镁合金薄板。解决镁合金薄板成型困难，成品率地等技术问题。本发明提出的制备方法是
1.半连续铸造方法制备镁合金锭坯，均勻化处理。其成分(衬.％)为<(1:6 13%，￥: 2 6%，Zr :0. 3 0. 8%, Ni ^ 0. 001%，Cu 彡 0. 001%，Si 彡 0. 01%，Fe 彡 0. 015%，Mn 彡 0. 005%, 其余为Mg。规格为Φ 200mm Φ405mm，长度彡3000mm。2.高温锻造开坯加热坯料至温度为400°C 530°C保温1 2h ；进行两向锻造开坯，锻造成厚度为30 80mm的厚板；道次压下量为20% 40%，每2 3道次锻造后退火0. 5h lh，退火温度为400°C 530°C。3.加热轧辊至温度为200°C 300°C ；轧辊速度控制在0. 3m/s 0. 6 m/s以内。4.加热厚板至温度为440°C 540°C，保温0. 5h Ih后，进行多道次小变形量的轧制。轧制每道次压下量为10% 20%。每道次轧制后进行回炉退火，退火温度为440°C 540°C，退火时间为20min 30min。最终将厚板轧制成2 IOmm薄板。5.轧制后直接时效，时效工艺为200°C保温72h。常温下，合金抗拉强度 ^ 475MPa,屈服强度彡430 MPa，延伸率彡3% ;250°C时，抗拉强度彡330ΜΡει，伸长率
^ 12% οMg-Gd-Y-Zr系镁合金具有较高的强度与优良的耐热性能。本专利结合这一特点， 使最终成型与其优良性能相结合，制备出高强耐热薄板。本专利探索出Mg-Gd-Y-^ 合金的锻造工艺，在此基础上进行多道次大变形量热锻。多道次大变形量热锻变形可以有效的细化晶粒、改善镁合金铸态组织。这为之后的热轧过程提供了优质的坯料，是使轧制最终总压下量超过90%的原因之一。较高的变形温度，也是本专利首次提出的。锻造温度在400°C以上，轧制温度在 440°C以上。首先较高的变形温度可以减小变形抗力，使得塑性成型容易；同时可以使镁合金开动更多的滑移系，发挥镁合金的高温塑性；还可以在变形过程中使动态回复和动态再结晶容易发生，起到软化作用。Mg-GdHr变形抗力较高，所以需要较高的温度使其软化。 较高的变形温度与多道次小变形量的轧制方法使轧制过程中最终总压下量大在90%以上。经以上工艺制备的镁合金薄板性能优越。时效后，常温下合金抗拉强度彡475MPa, 屈服强度彡430 MPa，延伸率彡3% ； 250°C时，抗拉强度彡330Mpa,伸长率彡12%。本发明的优点在于
(1)热锻变形与热轧变形相结合，制备出表面平整、光洁的镁合金薄板，且该薄板晶粒细小、显微组织均勻。(2)变形温度高，锻造温度在400°C以上，轧制温度在440°C以上。(3)轧制过程中总压下量大。最终总压下量在90%以上，在已往的报道中很少有轧制总变形量达到90%以上。突破了镁合金轧制过程中易开裂，难成形等技术难题。(4)最终制备的镁合金薄板性能优越。时效后，常温下合金抗拉强度彡475MPii，屈服强度彡430 MPa，延伸率彡3% ； 250°C时，抗拉强度彡330Mpa,伸长率彡12%。具体实施方法 实施例1
半连续铸造方法制备镁合金锭坯，均勻化处理。加热坯料至450°C保温Ih后，进行2向锻造开坯。锻造道次压下量为20% 40%，每2 3道次后退火0.证。经10道次锻造将坯料锻造成厚度为30mm厚板。加热轧辊至20(TC。将厚板加热至50(TC保温0.证后进行轧制，轧制速度控制在0. 54m/s,轧制道次压下量为10% 20%，每道次后退火20min 30min 退火温度500°C。经过15道次轧制，最终厚度2mm，变形量93%。轧制后时效，时效工艺为 200°C保温72h。其力学性能见表(1)。实施例2:
半连续铸造方法制备镁合金锭坯，均勻化处理。加热坯料至50(TC保温1. 5后，进行2 向锻造开坯。锻造道次压下量为20% 40%;每2 3道次后退火0. ^！。经8道次锻造将坯料锻造成厚度为50mm的厚板。加热轧辊至300°C。将厚板加热至480°C保温Ih后进行轧制，轧制速度控制在0. 36m/s,轧制道次压下量为10% 20%，每道次后退火20min 30min 退火温度480°C。经过20道次轧制，最终厚度4. 4mm，变形量91. 2%。轧制后直接时效，时效工艺为200°C保温72h。其力学性能见表(1)。实施例3:
半连续铸造方法制备镁合金锭坯，均勻化处理。加热坯料至530°C保温池后，进行2向锻造开坯。锻造道次压下量为20% 40%;每2 3道次后退火lh。经8道次锻造将坯料锻造成厚度为80mm的厚板。加热轧辊至200°C 300°C。将厚板加热至530°C保温Ih后进行轧制，轧制速度控制在0. 36m/s,轧制道次压下量为10% 20%，每道次后退火20min 30min退火温度530°C。经过25道次轧制，最终厚度10mm，变形量87. 5%，轧制后时效，时效工艺为220°C保温72h。其力学性能见表(1)。
表(1)制备的镁合金薄板力学性能表(1)制备的镁合金薄板力学性能
权利要求
1.一种高强耐热镁合金薄板的制备方法，该镁合金成分质量百分比为Gd :6 13%，Y 2 6%，Zr :0. 3 0. 8%，Ni 彡 0. 001%，Cu 彡 0. 001%，Si 彡 0. 01%，Fe 彡 0. 015%，Mn 彡 0. 005%, 其余为Mg，其特征在于包括以下具体步骤A.半连续铸造方法制备镁合金锭坯，规格为Φ200πιπι Φ405mm，长度>3000mm，均勻化处理；B.高温锻造开坯加热坯料至温度为400°C 530°C保温1 浊；进行两向锻造开坯，锻造成厚度为30 80mm的厚板；道次压下量为20% 40%，每2 3道次锻造后退火 0. 5h lh，退火温度为400°C 530°C ；C.加热轧辊至温度为200°C 300°C；D.加热厚板至温度为440°C M0°C，保温0.证 Ih后，采用多道次小变形量的方法将厚板轧制成2 IOmm薄板，轧辊速度为0. 3m/s 0. 6 m/s ；每道次轧制压下量为10% 20%，每道次轧制后回炉退火，退火温度为440°C 540°C，退火时间为20min 30min ；E.轧制后直接时效处理，时效工艺为180 220°C保温M 96h；常温下，合金抗拉强度彡475MPa,屈服强度彡430 MPa，延伸率彡3% ；250°C时，抗拉强度彡330MPa,伸长率
2.根据权利1所述的高强耐热镁合金薄板的制备方法，其特征在于B步骤所述的加热温度为450°C 530°C。
3.根据权利1所述的高强耐热镁合金薄板的制备方法，其特征在于B步骤所述的退火温度为450°C 530°C。
4.根据权利1所述的高强耐热镁合金薄板的制备方法，其特征在于D步骤厚板加热温度为 480°C 530°C。
5.根据权利1所述的高强耐热镁合金薄板的制备方法，其特征在于D步骤每道次轧制后退火温度为480°C 530°C。
全文摘要
本发明公开了一种高强耐热镁合金薄板的制备方法，先将半连续铸造方法制备的镁合金锭坯均匀化处理；再进行高温锻造开坯，将该坯料锻造成厚度为30～80mm的厚板；然后快速加热厚板达到设定温度，采取多道次、小变形量的轧制方式在热轧辊上将厚板轧制成2～10mm的薄板，轧制后时效处理。本发明充分发挥了镁合金的高温塑性，轧制最大总压下量达到90%以上；制备的镁合金薄板室温时，抗拉强度≥475MPa，屈服强度≥430MPa，延伸率≥3%；250℃时，抗拉强度≥330MPa，伸长率≥12%，达到了航空航天工业上的应用标准。
文档编号C22C23/04GK102321836SQ20111030813
公开日2012年1月18日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者万迎春, 刘楚明, 肖宏超, 舒心 申请人:中南大学