CN106312017A - 一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，其将镁合金坯料进行均匀化退火处理，在等温的组合成型模具中进行超塑性模锻成型，锻后室温冷却，继而在380℃‑420℃下进行加热固溶水淬，再经120℃‑220℃下进行人工时效处理，随后进行精密加工、微弧氧化、涂装，得到镁合金轮毂；所述镁合金为添加有0.2‑0.8wt％RE的AZ80镁合金，所述RE为Gd和Nd以1:2～2:1混合的混合物。本发明得到的镁合金轮毂，T6热处理后，各部位抗拉强度超过358MPa，屈服强度超过231MPa，平均伸长率12.9％。在‑75℃到260摄氏度拉伸试验中证明其高低温性能良好。

Description

一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，尤其涉及一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺。
背景技术
铝合金凭借自身诸多优点，目前在车用轮毂，特别是轿车轮毂上得到广泛应用。与其相比，镁合金则更有发展优势：(1)质量轻，密度约为1.78g/cm3，仅为铝合金轮毂的64％；(2)比强度、比高度高，可以满足汽车轮毂的使用要求；(3)具有较高的弹性模量，抗震性能好，用作轮毂时更适合在高低不平的路面上行驶。随着现代汽车节能减排要求的不断提高、安全和环保法规的日趋严格及车辆轻量化的发展趋势，用镁合金取代铝合金已成为汽车轮毂的发展方向。
Mg-Al系合金是应用最为广泛的一类合金。压铸和变形合金主要是Mg-Al系合金，其中变形镁合金以高性能AZ80系列为代表。其中AZ80的强度和耐腐蚀性要远优于AZ31，与ZK60相当；而成本则低于ZK60与AZ31相当AZ80变形镁合金在综合力学性能上跟其他材料相比有相当大的优势。
目前，镁合金轮毂主要采用压铸成形，但是由于铸造工艺产生的缩孔、疏松等缺陷降低了零件的力学性能，导致镁合金构件的应用受到限制。因此，需要新工艺来提高产品性能，使其广泛应用于汽车行业。
发明内容
本发明的目的在于提出一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，能够使得镁合金轮毂具有较高的强度，并具有良好的高低温性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，其将镁合金坯料进行均匀化退火处理，在等温的组合成型模具中进行超塑性模锻成型，锻后室温冷却，继而在380℃-420℃下进行加热固溶水淬，再经120℃-220℃下进行人工时效处理，随后进行精密加工、微弧氧化、涂装，得到镁合金轮毂；所述镁合金为添加有0.2-0.8wt％RE的AZ80镁合金，所述RE为Gd和Nd以1:2～2:1混合的混合物。
优选的，所述加热固溶水淬时间为4-12小时，优选6-10小时。
优选的，所述人工时效处理时间为8-24小时，优选12-18小时。
AZ80镁合金添加稀土之后，树枝晶形貌有所改善，Mg17Al12相呈断网状分布，而α-Mg和Mg17Al12生成的层片状相明显增多，稀土相以不规则块状分布，部分发生偏聚。时效后加入稀土的合金抗拉强度较AZ80提高了30-50MPa,以Gd和Nd的搭配添加后力学性能最优。改变Gd和Nd的添加含量，其中以总量为0.5％(wt.％)的添加量得到的合金抗拉强度和屈服强度较高。
AZ80稀土镁合金挤压后的组织中纤维组织较明显，AZ80析出的Mg17Al12相较多，但是随着RE含量的增多，Mg17Al12相析出减少，晶粒尺寸也有所增大，过多的稀土相弱化了动态再结晶的效果。因此适宜的稀土添加量为0.2-0.8wt％，优选0.3-0.6wt％。
依据《乘用车轮性能要求和试验方法》(GB/T15334-2005)和《乘用车轮冲击试验方法》(GB/T15704-1995)国家标准，对得到的镁合金轮毂进行力学性能特性检测。试验采用国标GB/T228-2002规定的标准拉伸试验，试验样品厚度为2mm。
试验证明，经过超塑性模锻成型和热处理后，镁合金强度提升了60％，塑性大幅度改善。说明本发明的超塑性模锻成型与特定的热处理工艺产生了协同效应。
将RE改良的镁合金轮毂切割，经横向筋和直向筋拉力测试，抗拉强度平均值达到358MPa，而与其对比经铸造得到的轮毂的拉伸强度平均值只能达到245MPa，伸长率平均值达到12.9％，其抗拉强度和屈服强度、断裂伸长率远比铸造镁合金轮毂及铸造镁合金铝合金轮毂高。
由于轮毂在自然环境下使用，经受寒暑交替的温度变化，因此，对其低温与高温性能也有较高的要求。实验证明，所述镁合金轮毂的低温、高温强度和塑性性能优良，高温未显著软化，低温未脆化，可以满足各种极端自然环境的使用。
本发明得到的镁合金轮毂，T6热处理后，各部位抗拉强度超过358MPa，屈服强度超过231MPa，平均伸长率12.9％。在-75℃到260摄氏度拉伸试验中证明其高低温性能良好。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，其将镁合金坯料进行均匀化退火处理，在等温的组合成型模具中进行超塑性模锻成型，锻后室温冷却，继而在380℃下进行加热固溶水淬5小时，再经120℃下进行人工时效处理12小时，随后进行精密加工、微弧氧化、涂装，得到镁合金轮毂。
所述镁合金为添加有0.2wt％RE的AZ80镁合金，所述RE为Gd和Nd以1:1混合的混合物
实施例2
一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，其将镁合金坯料进行均匀化退火处理，在等温的组合成型模具中进行超塑性模锻成型，锻后室温冷却，继而在420℃下进行加热固溶水淬10小时，再经220℃下进行人工时效处理18小时，随后进行精密加工、微弧氧化、涂装，得到镁合金轮毂。
所述镁合金为添加有0.5wt％RE的AZ80镁合金，所述RE为Gd和Nd以1:2混合的混合物。
实施例1-2得到的镁合金轮毂，T6热处理后，各部位抗拉强度超过358MPa，屈服强度超过231MPa，平均伸长率12.9％。在-75℃到260摄氏度拉伸试验中证明其高低温性能良好。

Claims (4)

1.一种镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，其将镁合金坯料进行均匀化退火处理，在等温的组合成型模具中进行超塑性模锻成型，锻后室温冷却，继而在380℃-420℃下进行加热固溶水淬，再经120℃-220℃下进行人工时效处理，随后进行精密加工、微弧氧化、涂装，得到镁合金轮毂；所述镁合金为添加有0.2-0.8wt％RE的AZ80镁合金，所述RE为Gd和Nd以1:2～2:1混合的混合物。
2.如权利要求1所述的镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，其特征在于，所述加热固溶水淬时间为4-12小时，优选6-10小时。
3.如权利要求1或2所述的镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，其特征在于，所述人工时效处理时间为8-24小时，优选12-18小时。
4.如权利要求1或2所述的镁合金轮毂的超塑性模锻工艺，其特征在于，所述镁合金为添加有0.5wt％RE的AZ80镁合金。
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