RU2035261C1

RU2035261C1 - Method for making semifinished products from fast-crystallized magnesium alloys

Info

Publication number: RU2035261C1
Authority: RU
Inventors: Л.Л. Рохлин; В.В. Кулешов; Т.В. Добаткина; И.Г. Королькова
Original assignee: Институт металлургии им.А.А.Байкова РАН
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: invention permits expanding the technological possibilities of preparation of semifinished products due to hot extrusion at a low drawing coefficient by carrying out precompaction at a briquette temperature of 423-473 k and a container wall temperature of 623-653 K while retaining the ratio between precompaction container diameter and the briquette diameter within 1.1-1.3. EFFECT: method can be utilized for making large-section blanks from strips. 2 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению полуфабрикатов из ленточек быстрозакристаллизованных магниевых сплавов. The invention relates to powder metallurgy, in particular to the production of semi-finished products from ribbons of rapidly crystallized magnesium alloys.

Известен способ получения полуфабрикатов методом экструзии быстрозакристаллизованных частиц магниевых сплавов, включающий получение частиц сплава и их последующую прямую экструзию при температурах 590-700 К. Данный метод не позволяет получать высокие свойства материала из-за необходимости дегазации порошковых частиц, на поверхности которых образуется значительное число окислов при получении быстрозакристаллизованных частиц распылением сплава в жидкость. A known method of producing semi-finished products by extrusion of rapidly crystallized particles of magnesium alloys, including the production of alloy particles and their subsequent direct extrusion at temperatures of 590-700 K. This method does not allow to obtain high material properties due to the need for degassing of powder particles, on the surface of which a significant number of oxides are formed upon receipt of rapidly crystallized particles by spraying the alloy into a liquid.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения полуфабрикатов из ленточек быстрозакристаллизованных магниевых сплавов, включающий дробление ленточек, холодное прессование (брикетирование), дегазацию, горячее прессование (доуплотнение) и последующую экструзию. Closest to the technical nature of the proposed method is a method for producing semi-finished products from ribbons of rapidly crystallized magnesium alloys, including crushing ribbons, cold pressing (briquetting), degassing, hot pressing (compaction) and subsequent extrusion.

Недостатки этого способа: нагрев во время дегазации (473-573 К, 1-24 ч) и экструзии (473-573 К), приводящий к усложнению технологии и необратимым структурным и фазовым изменениям в быстрозакристаллизованном материале, что не позволяет получать наивысшие механические свойства в полуфабрикатах; достаточно высокие степени деформации при экструзии, требуемые для получения качественных полуфабрикатов, что ограничивает сортамент заготовок после экструзии сечениями малой площади. The disadvantages of this method: heating during degassing (473-573 K, 1-24 h) and extrusion (473-573 K), which leads to a complication of technology and irreversible structural and phase changes in rapidly crystallized material, which does not allow to obtain the highest mechanical properties in semi-finished products; sufficiently high degrees of deformation during extrusion required to obtain high-quality semi-finished products, which limits the assortment of workpieces after extrusion with small sectional sections.

По способу-прототипу операция дегазации предусмотрена как страхующая для создания условий получения материала с высокими свойствами. Соблюдая условия технологии получения быстрозакристаллизованной ленты, можно избежать окисления ленты и газовыделений при последующем ее нагреве. Следовательно, обеспечивая условия неокисления ленточек при дроблении (например, при разрезке ленты ножницами), можно исключить операцию дегазации. According to the prototype method, the degassing operation is provided as insurance to create conditions for obtaining material with high properties. Observing the conditions of the technology for producing rapidly crystallized tape, it is possible to avoid oxidation of the tape and gas evolution during its subsequent heating. Therefore, providing conditions for the non-oxidation of the ribbons during crushing (for example, when cutting the tape with scissors), the degassing operation can be excluded.

Цель изобретения расширение технологических возможностей и упрощение технологии получения полуфабрикатов из ленточек быстрозакристаллизованных магниевых сплавов. The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities and simplification of the technology for the preparation of semi-finished products from ribbons of rapidly crystallized magnesium alloys.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения полуфабрикатов из быстрозакристаллизованных магниевых сплавов, включающем дробление ленточек, холодное прессование (брикетирование), дегазацию, горячее прессование (доуплотнение) и последующую экструзию, перед горячей экструзией проводят доуплотнение брикета без предварительной дегазации при температуре 423-473 К и температуре стенок контейнера 623-653 К. Соотношение диаметра контейнера для допрессовки D_к.д. и диаметра брикета d_б составляет D_к.д./d_б 1,1-1,3.This goal is achieved by the fact that in the method for producing semi-finished products from rapidly crystallized magnesium alloys, including crushing ribbons, cold pressing (briquetting), degassing, hot pressing (compaction) and subsequent extrusion, briquetting is performed before hot extrusion without preliminary degassing at a temperature of 423-473 K and the temperature of the walls of the container 623-653 K. The ratio of the diameter of the container for _extrusion D _KD and the diameter of the briquette d _b is D _KD / d _b 1.1-1.3.

Доуплотнение при температуре брикета 423-473 К позволяет исключить распад структуры материала и создать условия для получения плотной заготовки с высокими механическими свойствами. При температуре брикета ниже 423 К пластичность быстрозакристаллизованных магниевых сплавов незначительна, что не позволяет получать плотную заготовку. Нагрев брикета для доуплотнения и выдержка при температурах выше 473 К ведет к заметному распаду структуры и снижению механических свойств полуфабрикатов. Extraction at a briquette temperature of 423-473 K eliminates the decay of the material structure and creates the conditions for obtaining a dense workpiece with high mechanical properties. At a briquette temperature below 423 K, the ductility of rapidly crystallized magnesium alloys is insignificant, which does not allow obtaining a dense workpiece. Heating the briquette for additional compaction and holding at temperatures above 473 K leads to a noticeable decomposition of the structure and a decrease in the mechanical properties of the semi-finished products.

Применение подогрева контейнера до 623-653 К повышает однородность пластической деформации при доуплотнении и предотвращает растрескивание материала за счет повышения пластичности нагревающегося наружного слоя брикета и снижения контактного трения. Брикеты, получаемые допрессовкой в контейнере, подогретом ниже 623 К, не обладают высокими механическими свойствами, а превышение контейнером температуры 653 К приводит к распаду структуры материала брикета и к снижению высоких механических свойств заготовки. The use of heating the container to 623-653 K increases the uniformity of plastic deformation during compaction and prevents cracking of the material by increasing the ductility of the heated outer layer of the briquette and reducing contact friction. Briquettes obtained by prepressing in a container heated below 623 K do not have high mechanical properties, and when the container exceeds 653 K, the structure of the briquette material decays and the high mechanical properties of the workpiece are reduced.

Применение доуплотнения брикета в контейнере, диаметр которого в 1,1-1,3 раза больше диаметра брикета, при оговоренных выше температурных условиях позволяет получать из дробленых ленточек быстрозакристаллизованных магниевых сплавов плотные заготовки с высокими механическими свойствами. Если соотношение диаметров контейнера брикета D_к.д./d_б < 1,1, то сдвиговые деформации при доуплотнении относительно невелики и не позволяют получить высоких механических свойств заготовки. В случае, когда соотношение D_к.д./d_б > 1,3, доуплотнение брикета происходит с разрушением боковой поверхности как в случае свободной осадки, в результате чего не достигается высокий уровень механических свойств брикета.The use of briquetting in a container, whose diameter is 1.1-1.3 times the diameter of the briquette, under the temperature conditions mentioned above, allows dense workpieces with high mechanical properties to be obtained from crushed ribbons of rapidly crystallized magnesium alloys. If the ratio of the diameters of the container briquette D _c.d. / d _b <1.1, then the shear deformation during compaction is relatively small and does not allow to obtain high mechanical properties of the workpiece. In the case where the ratio of D _k.d. / d _b > 1.3, the compaction of the briquette occurs with the destruction of the lateral surface as in the case of free settlement, as a result of which a high level of mechanical properties of the briquette is not achieved.

Последующая горячая экструзия брикета по известным режимам с меньшими деформациями за счет высокого качества заготовки позволяет получать полуфабрикаты большого сечения с высокими механическими свойствами. Subsequent hot briquette extrusion according to known conditions with less deformations due to the high quality of the workpiece allows to obtain semi-finished products of large cross section with high mechanical properties.

Изобретение осуществляется следующим образом. The invention is as follows.

Проводят прессование и экструзию предварительно дробленых ленточек быстрозакристаллизованных сплавов магния следующих составов, Mg 7,5, Zn 8 La; Mg 17 Y; Mg 8,5 Al 7,5 Zn 5 Ca; Mg 1 Zn 8 Al 0,5 Si. Extruded and extruded pre-crushed ribbons of rapidly crystallized magnesium alloys of the following compositions, Mg 7.5, Zn 8 La; Mg 17 Y; Mg 8.5 Al 7.5 Zn 5 Ca; Mg 1 Zn 8 Al 0.5 Si.

Ленточки получают методом спинингования путем литья на быстро вращающийся медный диск в защитной атмосфере аргона. Скорость охлаждения при затвердевании порядка 10⁶ К/с, толщина ленточек 50-60 мкм, ширина 4-5 мм, длина 80-100 м. Полученные ленточки разрезают ножницами на частицы, форма которых близка к прямоугольной. Частицы имеют ширину 1-1,5 мм, длину 4-5 мм и толщину 50-60 мкм.Ribbons are obtained by spinning by casting on a rapidly rotating copper disk in a protective atmosphere of argon. The cooling rate during hardening is about 10 ⁶ K / s, the thickness of the ribbons is 50-60 microns, the width is 4-5 mm, the length is 80-100 m. The obtained ribbons are cut with scissors into particles whose shape is close to rectangular. Particles have a width of 1-1.5 mm, a length of 4-5 mm and a thickness of 50-60 microns.

В состав пресс-оснастки входят контейнеры, пресс-шайбы, пуансоны и матрицы, изготовленные из стали 3Х2В8Ф (табл.1). The composition of the press tool includes containers, press washers, punches and dies made of 3X2V8F steel (Table 1).

Около 5 г прессуемого материала засыпают в контейнер с диаметром канала 15 мм с установленной на дне пресс-шайбой, опускают на частицы верхнюю пресс-шайбу и пуансон. Контейнер с материалом устанавливают на 50-тонный вертикальный гидравлический пресс, сжимают под давлением пресса около 5 т (≈ 300 МПа) с выдержкой под давлением 1 сек. Затем брикет выталкивают из контейнера и повторяют операции до получения необходимого количества брикетов. Получают брикеты с соотношением высоты к диаметру брикета Н_б/d_б

1,5.About 5 g of the pressed material is poured into a container with a channel diameter of 15 mm with a press washer installed at the bottom, and the upper press washer and punch are lowered onto the particles. The container with the material is mounted on a 50-ton vertical hydraulic press, squeezed under a press pressure of about 5 tons (≈ 300 MPa) with holding under pressure for 1 sec. Then the briquette is pushed out of the container and the operations are repeated until the required number of briquettes is obtained. Get briquettes with a ratio of height to diameter of the briquette N _b /

d

_b

1,5.

Нагрев брикетов и пресс-оснастки для доуплотнения и экструзии проводят в печах сопротивления. Холодный брикет помещают в разогретую до 423-473 К печь и выдерживают его там в течение 40-60 мин. В отдельной печи выдерживаются при температуре 623-653 К контейнеры, пресс-шайбы и матрицы. Горячий контейнер для доуплотнения с помещенной в нем пресс-шайбой устанавливается на стол пресса. В контейнер кладется подогретый брикет для доуплотнения, на который опускается горячая пресс-шайба и пуансон. Затем брикет сжимается под давлением прессования ≈1000 МПа с выдержкой под давлением 1 с и выпрессовывается. Все манипуляции осуществляются как можно быстрее. При доуплотнении соотношение диаметра контейнера и диаметра брикета составляет 1,0-1,4. Горячий брикет выталкивается из контейнера и помещается в печь сопротивления для подогрева перед экструзией. Температура печи 423-473 К, время выдержки 40-60 мин. В отдельной печи при температуре 623-653 К выдерживаются контейнеры с установленными в них матрицами и пресс-шайбы. The heating of briquettes and press equipment for additional sealing and extrusion is carried out in resistance furnaces. The cold briquette is placed in a furnace heated to 423-473 K and held there for 40-60 minutes. In a separate oven, containers, press washers and dies are kept at a temperature of 623-653 K. A hot container for additional sealing with a press washer placed in it is installed on the press table. A heated briquette is placed in the container for additional sealing, onto which a hot press washer and punch are lowered. Then the briquette is compressed under a pressing pressure of ≈1000 MPa with holding under a pressure of 1 s and pressed out. All manipulations are carried out as quickly as possible. When re-compaction, the ratio of the diameter of the container and the diameter of the briquette is 1.0-1.4. The hot briquette is pushed out of the container and placed in a resistance furnace for heating before extrusion. The temperature of the furnace is 423-473 K, the exposure time is 40-60 minutes. In a separate oven at a temperature of 623-653 K, containers with matrices and press washers are installed in them.

Горячий контейнер для экструзии устанавливается на стол пресса. В контейнер кладется подогретый брикет для экструзии, на который опускается горячая пресс-шайба и пуансон. Затем через пуансон и пресс-шайбу на материал передается нагрузка пресса и происходит экструзия. Диаметр получаемого прутка соответствует диаметру отверстия в матрице. Коэффициент вытяжки при экструзии составляет λ 4 и λ 16. Из полученных прутков изготавливают образцы для испытаний на растяжение. Совокупность предлагаемых технологических приемов обеспечивает условия получения высоких механических свойств в обрабатываемых материалах (табл.2). A hot extrusion container is mounted on the press table. A heated briquette for extrusion is placed in the container, onto which a hot press washer and punch are lowered. Then, through the punch and the press washer, the load of the press is transferred to the material and extrusion takes place. The diameter of the resulting rod corresponds to the diameter of the holes in the matrix. The extrusion extrusion coefficient is λ 4 and λ 16. Samples for tensile tests are made from the obtained rods. The set of proposed technological methods provides the conditions for obtaining high mechanical properties in the processed materials (table 2).

Как видно из табл.2, предлагаемый способ обеспечивает упрощение технологии получения полуфабрикатов с высокими механическими свойствами из ленточек быстро закристаллизованных магниевых сплавов за счет исключения операции спекания и расширения технологических возможностей за счет увеличения сечения полуфабрикатов по сравнению со способом прототипа. As can be seen from table 2, the proposed method simplifies the technology for producing semi-finished products with high mechanical properties from ribbons of rapidly crystallized magnesium alloys by eliminating sintering operations and expanding technological capabilities by increasing the cross section of semi-finished products in comparison with the prototype method.

Claims

METHOD FOR PRODUCING SEMI-FINISHED PRODUCTS FROM QUICKLY CRYSTALLIZED MAGNESIUM ALLOYS, including crushing ribbons, briquetting, hot compaction in the container and subsequent extrusion, characterized in that the compaction is carried out at a temperature of the briquette 423-473 K of the container at a temperature of 65 and a temperature of 65 to 623 K at a temperature of 65 and the container and briquette in the range of 1.1-1.3.