CN114540687B - 一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺 - Google Patents

一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺 Download PDF

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Abstract

一种高速旋压镁合金及其制备方法，所述的镁合金具有高成型性能和高强度的Mg‑Al‑Zn‑Mn‑Sr合金，其化学成分质量百分比为：Al：2.4~4.5 wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn:0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%；其余为Mg。本发明采用原理为：通过提高镁合金中的Mn含量促使在合金制备过程中生成大量的富Mn相，并控制过冷度使得凝固过程得到细小球状弥散分布的纳米级富Mn相。纳米级富Mn析出相能够钉扎住晶界，抑制晶界迁移从而细化晶粒，达到提升强度的效果，铸造过程生成的离异共晶Mg17Al12相会恶化组织，因此在合金中添加Sr，Sr与Al结合，抑制离异共晶Mg17Al12粗大相，并细化晶粒，同时增加共晶量，减少大尺寸铸棒热开裂风险，另外Sr在高温旋压成型过程中弱化织构，降低旋压拉裂风险，有利高速旋压成型。

Description

一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺
技术领域
本发明涉及金属材料和金属材料加工领域，特别涉及一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺。
背景技术
在诸多工厂中，工程师倾向生产高强度低重量的结构产品。因此，镁合金具有比强度比刚度高，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，可绿色回收等优点，吸引许多研究人员并应用在重要的工业领域，如航空航天、汽车、交通等。另外，镁合金与其它金属相比也有独特的性能，如易切削加工，可绿色回收等优点。即便如此，传统的镁合金热轧板存在强织构，与铝合金相比，镁合金的冷变形能力要弱许多，这限制镁合金的发展。
近年来，镁合金车轮开始逐步得到开发，并应用于汽车当中。镁合金车轮主要分为铸造镁合金车轮和锻造镁合金车轮。因锻造镁合金车轮强度较高，且无明显铸造缺陷问题而更早得到应用。国内外逐渐有一些镁合金车轮被陆续报道。如F1赛车的锻造镁合金车轮等。目前，MgAl系列合金应用较广，主要有AZ31，AZ80，AZ91等商用合金牌号，其中锻造镁合金车轮材质绝大多数是AZ80牌号，但因为AZ80的变形能力较差，只能采用传统的锻造工艺，然而传统锻造工艺会带来两个比较严重的问题，第一点是锻造需要大吨位设备，第二点是由于车轮的轮缘导致锻造材料的余量较多，金属利用率低。因此，需要通过一种材料可以通过小吨位的旋压设备旋压来提高金属利用率。从根本上降低材料成本问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种适用高速旋压工艺用新型镁合金及其镁合金产品制备方法，使镁合金有好的塑形变形能力，而且在成型后拥有优异的强度和塑性。同时，原材料及加工成本低廉，易实现大批量生产。
一种镁合金，包括质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%，余量为Mg。
在一些实施例中，还包括不可避免的杂质。
一种上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：（1）配料，按质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%，余量为Mg进行配料；（2）熔炼，将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温700~730℃并保持，待其熔化后，将预热到50~80℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至770~780℃， 分别将预热到120~160℃的Mg-Mn中间合金和Mg-Sr中间合金加入到镁熔液中； 接着升高熔炼温度至780℃，并保温5～15分钟，然后搅拌3～10分钟， 通入高纯Ar气进行精炼除气处理, 调节控制温度在710℃-730℃，保温2~10分钟；（3）浇注,保证熔体温度在680℃以上；（4）去应力处理，在280~320℃下保温8-12h， 然后空冷；（5）挤压变形，将去应力处理后的镁合金在30分钟之内加热到300～410℃后，放入模具中进行变形加工；挤压速度1~10m/min ,变形加工后进行空冷。
在一些实施例中，熔炼过程在CO2和SF6混合气体保护下进行。
在一些实施例中，熔炼完成后需要除去表面浮渣，并浇注到模具中，制得镁合金。
在一些实施例中，去应力处理后挤压变形前还包括切割成坯料和去皮工艺。
在一些实施例中，熔炼过程中的搅拌包括机械搅拌和氩气搅拌。
在一些实施例中，所述Al-Mn中间合金为Mg-10Mn中间合金，所述Mg-Sr中间合金为Mg-25Sr中间合金。
在一些实施例中，所述CO2和SF6的混合气体的组成体积比为50～100:1。
一种根据上述镁合金制备车轮的工艺，包括以下步骤：（1）在6000吨锻压设备上进行锻造；（2）轮辋旋压，旋压温度为300℃~380℃，旋轮进给速度350~450mm/min，壁厚减薄率60~75%，主轴转速300~400r/min。
与现有技术相比，本发明的显著进步与优点如下：
本发明的镁合金以Al元素、Zn元素和Mn元素作为主要合金元素，辅以微量的Sr元素作为合金化工艺，利用均质化过程中得到纳米级富Mn析出相和纳米MgZnSr析出相，及Sr通过粒子促进形核机制弱化织构，改善镁合金的各向异性和室温变形能力，来提升合金的强度和塑性变形能力。
获得的镁合金材料，在铸造条件下，铸棒的室温拉伸屈服强度平均达到67.1MPa,抗拉强度平均达208MPa,延伸率平均20.1%。而目前商用AZ31镁合金牌号，在用同样铸造条件下，室温拉伸屈服强度达到51.3MPa,抗拉强度达到121MPa,延伸率平均8%。
获得室温塑性变形镁合金材料, 通过挤压工艺制备出镁合金挤压棒材，挤压棒料中心轴向方向的室温拉伸屈服强度平均达到223MPa，抗拉强度平均达283MPa,延伸率平均10.5%。而目前商用AZ31镁合金牌号，在用同样挤压条件下，挤压棒料中心轴向方向的拉伸屈服强度平均为137MPa，抗拉强度为243MPa，室温拉伸延伸率只有7%。
获得室温塑性变形镁合金材料，通过挤压后再经过锻造旋压工艺制备出镁合金产品，旋压温度范围可达300℃~380℃，旋轮进给速度350~450mm/min，壁厚减薄率60~75%，主轴转速最高达400r/min，产品旋压成品率达95%。而目前商用AZ31镁合金牌号，旋压温度范围350℃~380℃，旋轮进给速度250~300mm/min，壁厚减薄率40~60%，主轴转速最高达300r/min，且产品旋压成品率仅达到70%。
2)本发明镁合金只含有微量的Sr， 中间MgMn合金价格低廉， 合金成本低(MgSr中间合金一般70元每公斤， 而本专利所用的中间MgMn合金每公斤仅55元左右)； 除了可制备成镁合金轮毂，还可以广泛用于生产车窗框架、 座椅骨架等汽车部件； 还可以挤压成各类型材，作为航空航天领域的零部件坯料。
3)本发明镁合金制备工艺简单， 突破了大多数高强韧镁合金所要求的大塑性变形等特殊加工方式的限制，现有的镁合金挤压设备都可对其进行连续加工生产， 无需额外改进，对生产设备的要求低。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图一为本发明实施例镁合金和对比例的铸态室温拉伸试验应力应变曲线。
图二为本发明实施例镁合金和对比例的变形态室温拉伸试验应力应变曲线。
图三为实施例1平行于挤压方向的显微组织。
图四为实施例2平行于挤压方向的显微组织。
图五为实施例3平行于挤压方向的显微组织。
图六为对比例平行于挤压方向的显微组织。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
该合金为一种新型高速旋压的Mg-Al-Zn-Mn -Sr合金。
本发明的技术方案是:一种镁合金，该合金为Mg-Al-Zn-Mn-Sr合金，其化学成分质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%，其余为Mg及不可避免的杂质。
一种上述镁合金的制备方法，包括以下步骤。
（1）配料：以纯Mg锭、纯Al块、纯Zn块、Mg-Mn中间合金、Mg-Sr中间合金为原料， 按照所述的镁合金成分进行配料。
（2）熔炼： 将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温700~730℃并保持，待其熔化后，预热到50~80℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至770℃， 分别将预热到140℃的MgMn中间合金、Mg-Sr中间合金加入到镁熔液中； 接着升高熔炼温度至780℃，并保温10分钟，然后搅拌5分钟， 通入高纯Ar气进行精炼除气处理, 调节控制温度在720℃，保温5分钟；熔炼过程在CO2/SF6混合气体保护下进行。
（3）浇注：除去表面浮渣，将镁合金熔体浇注到相应的模具中，制得铸态镁合金；浇铸过程无需气体保护，浇注温度保持在700℃以上。
（4）去应力处理： 去应力处理工艺为在280~320℃下保温8~12h， 然后空冷； 去应力处理的加热和保温过程无需气体保护。
将上步得到的去应力处理后铸锭切割成相应的坯料并去皮。
（5）挤压变形：将上步得到的坯料在30分钟之内加热到360℃后，放入模具中进行变形加工；挤压速度1~10m/min ,变形加工后进行空冷， 最后得到所述的塑性镁合金材料。
上述熔炼中的搅拌为机械搅拌或吹氩气搅拌。
所述的Mg-Mn中间合金为Al-10Mn中间合金。
所述的Mg-Sr中间合金为 Mg-25Sr中间合金。
所述的CO2和SF6的混合气体的组成为体积比为CO2:SF6＝100:1。
一种根据上述镁合金制备产品的工艺，包括以下步骤：（1）锻造旋压：将上步所述的塑形镁合金材料，在6000吨锻压设备上进行锻造，锻造温度390~420℃；（2）锻造后进行轮辋旋压，旋压温度范围可达300℃~380℃，旋轮进给量350~450mm/min，壁厚减薄率60~75%，主轴转速达300~400r/min。旋压速度最终得到所述的镁合金轮毂。所述的模具为用于成形棒、 板、 管、线或型材的模具。
本发明的实质性特点为：镁合金中一般可以采用细化晶粒，调控合金中沉淀强化相的数量及尺寸，优化合金织构等提高合金的室温强度及塑性。
本发明的技术原理是：合金含Al, Zn，Mn, Sr元素。在合金铸造过程中得到Al-Mn初生相和合金均质化中得到Mg-Zn-Sr析出相，球状的Al-Mn初生相和Mg-Zn-Sr析出相能够钉扎住晶界，抑制晶界迁移，Sr在Mg基体中还会与Al结合，降低Al在Mg基体中的固溶，同时还可以改善凝固过程中Mg17Al12相的形貌和分布，在后续变形过程中会弱化织构，提升强度和塑形。
本发明中Al：2.4~4.5wt.%：当Al含量小于2.0wt.%，其完全固溶在镁基体中，无法与Mn形成沉淀相，起不到强化作用；当Al含量大于4.5wt.%，Al元素会在晶界处富集，在晶界处形成粗大网状的离异共晶Mg17Al12相，对材料的强度和塑形都有害，多次实践证明，过高Al含量的材料在旋压过程中容易发生断裂。
本发明中Zn：0.6~1.2wt.%；适量的Zn会与Al、Sr结合，形成强化效果较高的沉淀相。
本发明中Mn：0.4~0.6wt.%；当Mn含量小于0.3wt.%，其形成的富Mn相数量较少，不足以阻碍晶粒生长，提高强度有限；当Mn含量大于0.6wt.%，形成的富Mn相易偏聚，并在后续高温条件下容易长大粗化，损害塑形，并容易引起材料开裂。
本发明中Sr：0.15~0.3wt.%；添加Sr元素是因为发现Sr原子固溶在镁合金基体中以后，会抑制网状离异共晶Mg17Al12相析出，同时还会促进AlMn纳米相析出，并弱化织构，提高塑性。
本发明最终获得变形镁合金材料,通过锻造旋压工艺速制备出镁合金轮毂，产品成品率达95%。
常规的Al-Zn-Mn合金（AZ31合金：Al：2.5~3.5wt.%；Zn：0.6~1.4%；Mn：0.12~1.0%）经过相同的锻造旋压工艺制备出的镁合金轮毂，工艺区间较窄，质量稳定性较差，部分轮毂的轮辋（旋压区域）出现横向微裂纹，产品成品率约70%。
选取三种合金成分Mg-2.42Al-0.71Zn-0.52Mn-0.15Sr (wt.％)(合金1)、 Mg-4.47Al-1.09Zn-0.58Mn-0.28Sr(wt.％)（合金2）、Mg-3.35Al-0.92Zn-0.43Mn-0.21Sr(wt.％)(合金3)作为典型例子。按照本发明的技术方案，以纯Mg(99.8wt.％)锭、纯Al(99.9wt.％)锭、纯Zn(99.9wt.％)锭、MgMn中间合金、 Mg-25Sr (Sr实际 检测含量为25.35wt％)中间合金为合金化原料，经熔炼制成低成本镁合金铸棒；将经过去应力处理和去皮处理的坯料放入感应加热炉中迅速加热到挤压温度320~380℃，然后采用挤压加工将镁合金铸料变形加工成棒材，挤压速度为4.5~7.2m/min，挤压比为2，挤压后棒材采用空冷；再将材料进行锻造旋压，加工成镁合金轮毂产品，同时对合金铸棒以及对轮毂上的轮辋进行力学性能测试，实施例及对比例AZ31的铸态与变形态室温力学性能测试结果分别见表1和表2。
实施例1：选取Mg-2.42Al-0.71Zn-0.52Mn-0.15Sr (wt.％)合金成分配比成镁合金，制备方法包括以下步骤。
（1）配料：以纯Mg锭、 纯Al块、 纯Zn块、MgMn中间合金、MgSr中间合金为原料， 按照上述的目标成分进行配料。
（2）熔炼： 将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温710℃并保持，待其熔化后，预热到65℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至760℃， 分别将预热到65℃的MgMn中间合金和140℃MgSr中间合金加入到镁熔液中，并保温15分钟，然后搅拌5分钟，通入高纯Ar气进行精炼除气处理, 调节控制温度在720℃，保温8分钟；熔炼过程在CO2/SF6混合气体保护下进行。
（3）浇铸：除去表面浮渣，将镁合金熔体浇注到相应的模具中，制得铸态镁合金；浇铸温度控制在700℃以上，浇铸过程无需气体保护。
（4）去应力处理： 去应力处理工艺为先在300℃下保温10h， 然后空冷
将上步得到的去应力处理后铸锭切割成相应的坯料并去皮。
（5）挤压变形：将上步得到的坯料在30分钟之内加热到380℃后， 放入模具中进行变形加工； 挤压速度4.5m/min ,变形加工后进行空冷， 最后得到所述的塑性镁合金材料。
将上述镁合金材料制备车轮包括锻造和旋压：（1）将上步所述的塑形镁合金材料，在6000吨锻压设备上进行锻造，锻造温度380℃；（2）锻造后进行轮辋旋压，旋压温度340℃，旋轮进给速度400mm/min，壁厚减薄率65%，主轴转速400r/min。最终得到所述的镁合金轮毂。
从实施例1中获得的合金铸棒上截取长为90mm的试样， 加工成直径为5mm，标距长为25mm的圆棒状拉伸试样进行拉伸试验，测得本发明所述镁合金的抗拉强度为208MPa， 屈服强度为70.2MPa， 延伸率为19.2%, 如表1所示。该实施例所得镁合金兼具较高强度和高延伸率。 该实施例所得镁合金典型拉伸曲线如图1中所示。
从实施例1中获得的轮毂上轮辋部位（旋压区域）截取长为90mm的试样， 加工成直径为5mm，标距长为25mm的圆棒状拉伸试样进行拉伸试验， 试样圆棒的轴线方向与材料的挤压流线方向相同。 测得本发明所述镁合金的抗拉强度为282MPa， 屈服强度为223MPa，延伸率为11%, 如表2所示。该实施例所得镁合金兼具高强度和较高延伸率。 该实施例所得镁合金典型拉伸曲线如图2中所示。图3为本实施例所制得的Mg-2.42Al-0.71Zn-0.52Mn-0.15Sr (wt%)镁合金平行于挤压方向的的显微组织形貌， 从该金相图中还可以看出，合金在旋压过程中发生了动态再结晶，细小晶粒比例占90%。
实施例2：选取Mg-4.47Al-1.09Zn-0.58Mn-0.28Sr(wt.％)合金成分配比成镁合金，制备方法包括以下步骤。
1）配料：以纯Mg锭、 纯Al块、 纯Zn块、MgMn中间合金、MgSr中间合金为原料， 按照上述的目标成分进行配料。
（2）熔炼： 将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温710℃并保持，待其熔化后，预热到60℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至760℃， 分别将预热到60℃的MgMn中间合金和120℃MgSr中间合金加入到镁熔液中，并保温15分钟，然后搅拌5分钟，通入高纯Ar气进行精炼除气处理, 调节控制温度在720℃，保温10分钟；熔炼过程在CO2/SF6混合气体保护下进行。
（3）浇铸：除去表面浮渣，将镁合金熔体浇注到相应的模具中，制得铸态镁合金；浇铸温度控制在700℃以上，浇铸过程无需气体保护。
（4）去应力处理： 去应力处理工艺为先在320℃下保温8h， 然后空冷
将上步得到的去应力处理后铸锭切割成相应的坯料并去皮。
（5）挤压变形：将上步得到的坯料在30分钟之内加热到380℃后， 放入模具中进行变形加工； 挤压速度6 m/min ,变形加工后进行空冷， 最后得到所述的塑性镁合金材料。
将上述镁合金材料制备车轮包括锻造和旋压：（1）将上步所述的塑形镁合金材料，在6000吨锻压设备上进行锻造，锻造温度380℃；（2）锻造后进行轮辋旋压，旋压温度380℃，旋轮进给速度450mm/min，壁厚减薄率75%，主轴转速300 r/min。最终得到所述的镁合金轮毂。
从实施例2中获得的铸棒上截取长为90mm的试样， 加工成直径为5mm，标距长为25mm的圆棒状拉伸试样进行拉伸试验，测得本发明所述镁合金的抗拉强度为209MPa， 屈服强度为65.7MPa， 延伸率为22.1%, 如表1所示。该实施例所得镁合金兼具高强度和高延伸率。 该实施例所得镁合金典型拉伸曲线如图1中所示。
从实施例2中获得的轮毂上轮辋部位（旋压区域）截取长为90mm的试样，加工成直径为5mm，标距长为25mm的圆棒状拉伸试样进行拉伸试验， 试样圆棒的轴线方向与材料的金属流线方向相同。 测得本发明所述镁合金的抗拉强度为289MPa， 屈服强度为230MPa，延伸率9.9％ ，如表2所示。 该实施例所得镁合金兼具高强度和较高延伸率。 该实施例所得镁合金典型拉伸曲线如图1中所示。图4为本实施例所制得的Mg-4.47Al-1.09Zn-0.58Mn-0.28Sr(wt.％)镁合金平行于挤压方向的的显微组织形貌，从该金相图中还可以看出，合金在旋压过程中发生了动态再结晶，细小晶粒比例占92%。
实施例3：选取Mg-3.35Al-0.92Zn-0.43Mn-0.21Sr (wt.％)合金成分配比成镁合金，制备方法包括以下步骤。
1）配料：以纯Mg锭、 纯Al块、 纯Zn块、MgMn中间合金、MgSr中间合金为原料，按照上述的目标成分进行配料。
（2）熔炼： 将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温710℃并保持，待其熔化后，预热到65℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至760℃， 分别将预热到65℃的MgMn中间合金和120℃MgSr中间合金加入到镁熔液中，并保温15分钟，然后搅拌5分钟，通入高纯Ar气进行精炼除气处理, 调节控制温度在720℃，保温8分钟；熔炼过程在CO2/SF6混合气体保护下进行。
（3）浇铸：除去表面浮渣，将镁合金熔体浇注到相应的模具中，制得铸态镁合金；浇铸温度控制在700℃以上，浇铸过程无需气体保护。
（4）去应力处理： 去应力处理工艺为先在300℃下保温10h， 然后空冷
将上步得到的去应力处理后铸锭切割成相应的坯料并去皮。
（5）挤压变形：将上步得到的坯料在30分钟之内加热到380℃后， 放入模具中进行变形加工； 挤压速度7.2m/min ,变形加工后进行空冷， 最后得到所述的塑性镁合金材料。
将上述镁合金材料制备车轮包括锻造和旋压：（1）将上步所述的塑形镁合金材料，在6000吨锻压设备上进行锻造，锻造温度380℃；（2）锻造后进行轮辋旋压，旋压温度340℃，旋轮进给速度350mm/min，壁厚减薄率70%，主轴转速400r/min。最终得到所述的镁合金轮毂。
从实施例1中获得的铸棒上截取长为90mm的试样， 加工成直径为5mm，标距长为25mm的圆棒状拉伸试样进行拉伸试验，测得本发明所述镁合金的抗拉强度为209MPa， 屈服强度为65.3MPa，延伸率为18.9%, 如表1所示。该实施例所得镁合金兼具较高强度和高延伸率。 该实施例所得镁合金典型拉伸曲线如图1中所示。
从实施例3中获得的轮毂上轮辋部位（旋压区域）截取长为90mm的试样，加工成直径为5mm，标距长为25mm的圆棒状拉伸试样进行拉伸试验， 试样圆棒的轴线方向与材料的金属流线方向相同。 测得本发明所述镁合金的抗拉强度为279MPa， 屈服强度为215MPa，延伸率为10.6％ ，如表2所示。 该实施例所得镁合金兼具高强度和较高延伸率。该实施例所得镁合金典型拉伸曲线如图2中所示。 图5为本实施例所制得的Mg-3.35Al-0.92Zn-0.43Mn-0.21Sr (wt.％)镁合金平行于挤压方向的的显微组织形貌， 从该金相图中还可以看出，其特征与实施例1和实施例2特征相似， 合金在旋压过程中发生了动态再结晶，细小晶粒比例占87%。
对比例为一种目前商用AZ31镁合金： Mg-2.8Al-0.9Zn-0.3Mn(wt.％)镁合金。 对比例获得的铸棒上截取长为90mm的试样， 加工成直径为5mm，标距长为25mm的圆棒状拉伸试样进行拉伸试验，测得本发明所述镁合金的抗拉强度为121MPa， 屈服强度为51.4MPa，延伸率为11%, 如表1所示。该实施例所得镁合金具有较低强度和中等延伸率。该实施例所得镁合金典型拉伸曲线如图1中所示。
对比例获得的轮毂上 (锻造条件为旋压温度340℃，旋轮进给速度300mm/min，壁厚减薄率60%，主轴转速300r/min) 测得本发明所述镁合金的抗拉强度为243MPa， 屈服强度为137MPa，延伸率为7％。如表2所示。 在拉伸试验中的典型应力应变曲线如图2 所示。
对比可见，本发明的新型镁合金室温强度及延伸率相比对比例合金有极为显著的提升。达到与大量添加稀土元素和大塑性变形后合金类似的效果，是一种制备镁合金轮毂领域非常有市场竞争力的新型低成本高强韧镁合金材料。图6为对比例所制得的AZ31镁合金平行于挤压方向的的显微组织形貌，合金在旋压过程中发生了不完全动态再结晶，细小晶粒比例占53%。
上述实施例中所用的原材料和设备均通过公知的途径获得， 所用的操作工艺是本技术领域的技术人员所能掌握的。
表1实施例及对比例铸态的室温拉伸力学性能测试结果
Figure 834805DEST_PATH_IMAGE002
表1实施例及对比例变形态的室温拉伸力学性能测试结果
Figure 17524DEST_PATH_IMAGE004

Claims (7)

1.一种车轮用镁合金，其特征在于，包括质量百分比为：Al:2.42～4.47wt.％；Zn:0.71～1.09wt.％；Mn:0.43～0.58wt.％；Sr:0.15～0.28wt.％；余量为Mg；
包括以下步骤：(1)配料，按质量百分比为：Al:2.42～4.47wt.％；Zn:0.71～1.09wt.％；Mn:0.43～0.58wt.％；Sr:0.15～0.28wt.％，余量为Mg进行配料；
(2)熔炼，将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温700～730℃并保持，待其熔化后，将预热到50～80℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至760～770℃，分别将预热到120～140℃的Mg-Mn中间合金、Mg-Sr中间合金加入到镁熔液中；接着升高熔炼温度至780℃，并保温5～15分钟，然后搅拌3～10分钟，通入高纯Ar气进行精炼除气处理,调节控制温度在710℃-730℃，保温2～10分钟；
(3)浇注，浇注温度保持在700℃以上；
(4)去应力处理，在280～320℃下保温8-12h，然后空冷；
(5)挤压变形，将去应力处理后的镁合金在30分钟之内加热到320～380℃后，放入模具中进行变形加工；挤压速度1m/min-10m/min,变形加工后进行空冷；
(6)锻造成筒状，放入旋压设备旋压，包括以下步骤：(1)在6000吨锻压设备上进行锻造；(2)轮辋旋压，旋压温度为300℃～380℃，旋轮进给速度350～450mm/min，壁厚减薄率60～75％，主轴转速300～400r/min。
2.根据权利要求1所述的车轮用镁合金，其特征在于，熔炼过程在CO2和SF6混合气体保护下进行。
3.根据权利要求1所述的车轮用镁合金，其特征在于，熔炼完成后需要除去表面浮渣，并浇注到模具中，制得镁合金。
4.根据权利要求1所述的车轮用镁合金，其特征在于，去应力处理后挤压变形前还包括切割成坯料和去皮工艺。
5.根据权利要求1所述的车轮用镁合金，其特征在于，熔炼过程中的搅拌包括机械搅拌和氩气搅拌。
6.根据权利要求1所述的 车轮用镁合金，其特征在于，所述Mg -Mn中间合金为Mg-10Mn中间合金，所述Mg-Sr中间合金为Mg-25Sr中间合金。
7.根据权利要求2所述的车轮用镁合金，其特征在于，所述CO2和SF6的混合气体的组成体积比为50～100:1。
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