CN107177763A - Aq80m镁合金板材二次热挤压工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，包括如下步骤：1)将镁合金坯料去皮后进行双级均匀化处理；2)将经过双级均匀化预处理后的镁合金坯料加热至340‑420℃，保温1‑3h后，以2‑9的挤压比，1.5‑6mm/s的挤压速度进行一次热挤压变形，得到棒材；3)将步骤2)中得到的镁合金棒材加热至340‑380℃，保温1‑3h后，以5‑8的挤压比，4‑12mmmm/s的挤压速度进行二次热挤压变形得到镁合金板材；4)将步骤3)中得到的镁合金板材进行热处理得到最终产品。本发明能够得到了宽145‑160mm,厚55‑70mm，长度≥5000mm的板材，镁合金板材高温抗拉强度≥250MPa,屈服强度≥190MPa，延伸率≥25％。

Description

AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺

技术领域

本发明涉镁合金的挤压变形加工领域，特别涉及一种AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺。

背景技术

镁合金具有低密度、高比强度、导热性好、减震能力强、易切削、可回收以及尺寸稳定等优点，作为结构材料在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。

相对与Mg-RE系镁合金而言Mg-Al系成本低廉，同时，该系合金塑性优于多数Mg-RE系。但由于主要析出相熔点437℃，故耐热性能差。添加Ag、RE等元素后，合金中析出相体积分数增加，抑制了第二相的不连续析出，从而提高了合金耐热性能。在常规塑性变形方式，如挤压、锻造、轧制等条件下，合金晶粒得到细化，从而提高了材料强度。若同时考虑织构强化因素，选用合适的工艺获得比单次变形强度更高的织构特征，可以进一步提高合金强度。

镁具有密排六方晶体结构，室温及低温下可动滑移系不足，塑性变形能力差，严重限制了镁合金的应用。传统挤压均为一次挤压成板，材料往往受限于高温成板故而织构强度较低。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺。

本发明的AQ80M镁合金的质量百分成分为Al 7.5-9.0％、Ag 0.02-0.8％、Zn0.35-0.55％、Mn 0.05-0.20％、RE 0.01-0.10％、Ca 0.001-0.002％、Fe≤0.02％、Si≤0.05％、Cu≤0.02％、Ni≤0.001％，其余为Mg及不可去除的杂质元素。

本发明的AQ80M镁合金二次热挤压工艺，包括如下步骤：

1)将镁合金坯料去皮后进行双级均匀化处理；

2)将经过双级均匀化预处理后的镁合金坯料加热至340-420℃，保温1-3h后，以2-9的挤压比，1.5-6mm/s的挤压速度进行一次热挤压变形，得到棒材；

3)将步骤2)中得到的镁合金棒材加热至340-380℃，保温1-3h后，以5-8的挤压比，4-12mmmm/s的挤压速度进行二次热挤压变形得到镁合金板材；

4)将步骤3)中得到的镁合金板材进行热处理得到最终产品。

进一步的，步骤2)中热挤压用的挤压筒和挤压模具温度保持在340℃-420℃之间。

进一步的，步骤2)中镁合金坯料加热温度为380-410℃，保温时间为1-3h，挤压速度为2-4mm/s。

进一步的，步骤4)中的热处理工艺为：将镁合金板材在380-410℃保温1-3h后冷却；接着在150-200℃下进行等温时效热处理20-40h得到最终挤压产品，镁合金时效处理时，时效温度选取温度过低时，达到峰值时效的时间会明显增加，实际生产过程中成本升高；选取温度过高时，则合金峰值时效时由于析出相体积分数降低，析出相强化效果减弱等原因合金的强度降低，本发明通过反复试验发现挤压后镁合金板材时效处理温度在150-200℃之间时，不仅可以快速到达峰值时效，而且不会因为温度过高导致合金强度降低。

进一步的，步骤1)中所述镁合金坯料为镁合金半连续铸造坯料，规格为Ф580-610mm，长度大于等于1500mm。

进一步的，为减少或消除非平衡共晶相，同时避免合金过烧，步骤1)中双级均匀化退火工艺为：将镁合金坯料在250-300℃退火10-20h后升温至380-410℃，保温20-30h后快速冷却，防止锭坯在冷却过程中发生第二相的析出。

进一步的，步骤3)中镁合金棒材加热温度为360-380℃，保温时间为1-3h，挤压速度为6-8mm/s。

进一步的，以上技术方案中，步骤3)中得到的镁合金板材宽度为145-160mm，厚后为55-70mm，长度≥5000mm。

镁合金是密排六方结构，在变形过程中易于形成强织构，本合金高温条件下强度高低最主要的影响因素为织构，当挤压工艺适合形成沿着挤压方向的强丝织构时，材料屈服主要通过柱面滑移实现，而柱面滑移的临街剪切应力明显高于基面滑移，从而实现高强度。镁合金板材挤压成形因其成分的不同，成形工艺也不同，因此在镁合金板材挤压成形过程中，针对不同牌号的镁合金其成形工艺(挤压温度、挤压比、挤压速度、挤压模具温度等)往往有很大的不同，本发明针对AQ80M镁合金设计出一种新的成形工艺，在采用一次挤压圆棒+二次挤压板材的复合工艺的基础上，通过反复试验优化挤压温度、挤压比和挤压速度等工艺参数，最终得出一次挤压温度为340-420℃，挤压比2-9，出口速度1.5-6mm/s；二次挤压温度为340-380℃，挤压比为5-8，出口速度为4-12mm/s时，不仅能最大限度发挥材料塑性，同时更有利于合金再结晶和获得更高的织构特征，实现材料的细晶强化和织构强化，能够得到宽145-160mm,厚55-70mm，长度≥5000mm的板材，上述工艺条件下制得的板材在150-200℃下进行等温时效热处理20-40h后高温抗拉强度≥250MPa,屈服强度≥190MPa，延伸率≥25％。

附图说明

图1为二次挤压板材的宏观图片。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地说明。

实施例1

本实施例采用镁合金半连续铸造坯料为Φ580mm，长度1600mm，挤压后板材的规格为宽160mm,厚70mm，长度≥5000mm。

将上述坯料车削去皮后进行250℃/10h+410℃/20h的均匀化处理；接着加热挤压模具及挤压筒，模具温度为380℃，挤压筒温度为420℃，然后将镁合金坯料加热至380℃保温3h后放入挤压筒中，在10000T卧式油压机上进行挤压得到一次挤压棒材，挤压比为3，出口速度为4mm/s；锯切下料后长600mm的一次挤压棒材随后经380℃保温3h，于380℃的挤压筒和模具之内进行二次挤压，挤压比为5，出口速度12mm/s，挤压后板材在380℃保温3h后冷却接着在175℃下进行等温时效热处理30h后进行力学性能测试，结果见表1。

对比实施例1

对比实施例1与实施例1所不同的是，一次挤压时挤压比为11，锭坯、挤压筒和模具温度分别为360℃、380℃、360℃，其余工艺参数均与实施例相同，得到的力学性能测试结构见表2，挤压后板材的规格为宽155mm,厚60mm，长度≤4000mm。

实施例2

本实施例采用镁合金半连续铸造坯料规格为Φ580mm，长度1800mm，挤压后板材的规格为宽145mm,厚55mm，长度≥5000mm。

将上述坯料车削去皮后进行300℃/15h+400℃/25h的均匀化处理；接着加热挤压模具及挤压筒，模具温度为340℃，挤压筒温度为380℃，然后将镁合金坯料加热至340℃保温1h后放入挤压筒中，在10000T卧式油压机上进行挤压得到一次挤压棒材，挤压比为9，出口速度为1.5mm/s，锯切下料后长800mm的一次挤压棒材随后经340℃保温1h，于360℃的挤压筒和模具之内挤压，挤压比8，出口速度6mm/s，挤压后板材在410℃保温1h后冷却接着在200℃下进行等温时效热处理20h后进行力学性能测试，结果见表1，挤压后的宏观图片见图1。

对比实施例2

对比实施例1与实施例1所不同的是，二次挤压时挤压比为9，锭坯、挤压筒和模具温度分别为400℃、420℃、400℃，其余工艺参数均与实施例2相同，得到的力学性能测试结构见表2，挤压后板材的规格为宽150mm,厚60mm，长度≤4000mm。

实施例3

本实施例采用镁合金半连续铸造坯料Φ610mm，长度1500mm，挤压后板材的规格为宽155mm,厚63mm，长度≥5000mm。

将上述坯料车削去皮后进行270℃/20h+380℃/30h的均匀化处理；接着加热挤压模具及挤压筒，模具温度为420℃，挤压筒温度为340℃，然后将镁合金坯料加热至420℃保温1h后放入挤压筒中，在10000T卧式油压机上进行挤压得到一次挤压棒材，挤压比为6，出口速度为2.5mm/s；锯切下料后长400mm的一次挤压棒材随后经360℃保温2h，于340℃的挤压筒和模具之内挤压，挤压比6，出口速度4mm/s，挤压后板材在400℃保温1h后冷却接着在150℃下进行等温时效热处理40h后进行力学性能测试，结果见表1。

对比实施例3

对比实施例1与实施例1所不同的是，一次挤压时挤压比为10，锭坯、挤压筒和模具温度分别为420℃、400℃、400℃，其余工艺参数均与实施例3相同，得到的力学性能测试结构见表2，挤压后板材的规格为宽145mm,厚50mm，长度≤4000mm。

表1实施例得到的二次挤压板材150℃拉伸力学性能

表2对比实施例得到的二次挤压板材150℃拉伸力学性能

Claims (10)

1.一种AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，镁合金质量百分比成分为Al 7.5-9.0％，Ag0.02-0.8％、Zn 0.35-0.55％、Mn 0.05-0.20％、RE 0.01-0.10％、Ca 0.001-0.002％、Fe≤0.02％、Si≤0.05％、Cu≤0.02％、Ni≤0.001％，其余为Mg及不可去除的杂质元素，其特征在于：包括如下步骤：

1)将镁合金坯料去皮后进行双级均匀化处理；

2)将经过双级均匀化预处理后的镁合金坯料加热至340-420℃，保温1-3h后，以2-9的挤压比，1.5-6mm/s的挤压速度进行一次热挤压变形，得到棒材；

3)将步骤2)中得到的镁合金棒材加热至340-380℃，保温1-3h后，以5-8的挤压比，4-12mmmm/s的挤压速度进行二次热挤压变形得到镁合金板材；

4)将步骤3)中得到的镁合金板材进行热处理得到最终产品。

2.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，其特征在于：步骤2)中热挤压用的挤压筒和挤压模具温度保持在340℃-420℃之间。

3.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，其特征在于：步骤2)中镁合金坯料加热温度为380-410℃，保温时间为1-3h，挤压速度为2-4mm/s。

4.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺其特征在于：步骤4)中的热处理工艺为：将镁合金板材在380-410℃保温1-3h后冷却；接着在150-200℃下进行等温时效热处理20-40h得到最终挤压产品。

5.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，其特征在于：步骤1)中所述镁合金坯料为镁合金半连续铸造坯料，规格为Ф580-610mm，长度大于等于1500mm。

6.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，其特征在于：步骤1)中双级均匀化退火工艺为：将镁合金坯料在250-300℃退火10-20h后升温至380-410℃，保温20-30h后快速冷却。

7.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，其特征在于：步骤3)中镁合金棒材加热温度为360-380℃，保温时间为1-3h，挤压速度为6-8mm/s。

8.根据权利要求4所述中的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，其特征在于：保温温度为390-400℃。

9.根据权利要求4所述中的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，其特征在于：等温时效温度为160-180℃，时效时间为24-36h。

10.根据权利要求1-9任一项所述的AQ80M镁合金板材二次热挤压工艺，其特征在于：步骤3)中得到的镁合金板材宽度为145-160mm，厚度为55-70mm，长度≥5000mm。