AQ80M镁合金宽厚板热挤压工艺

摘要

本发明涉及AQ80M镁合金的大直径锭坯的挤压宽厚板变形工艺。合金的质量百分成分为：Al 7.5‑9.0%，Ag 0.02‑0.8%、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%。本发明先将镁合金半连续铸造坯料车削去皮，均匀化处理，加热模具，加热合金坯料至340℃‑420℃并保温1‑3h挤压，挤压后板材规格为：宽400‑450mm,厚30‑35mm，长度大于10m。挤压后等温时效，高温抗拉强度≥240MPa,屈服强度≥195MPa，延伸率≥27%。

权利要求

1.一种AQ80M镁合金宽厚板的挤压工艺，镁合金质量百分比成分为：Al 7.5-9.0%，Ag 

0.02-0.8%、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，其特征在于包括以下步骤：a．将镁合金坯料进行车削去皮，双级均匀化处理后冷却；

b．加热挤压模具及挤压筒，使其温度保持在340℃-420℃；

c．加热挤压模具及挤压筒，使其温度保持在340℃-420℃，坯料在340℃-420℃温度下保温1-3h后在10000吨卧式油压挤压机上进行挤压，挤压比为20-25，挤出速度4-12mm/s，挤压宽厚板尺寸：宽400-450mm,厚30-35mm，长度大于10m；

d．挤压宽厚板在380-410℃保温1-3h后冷却；

e．对挤压宽厚板进行经等温时效热处理，工艺为150-200℃保温20-40h。

2.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金宽厚板热挤压工艺，其特征在于：所述镁合金坯料为镁合金半连续铸造坯料，规格为Ф610mm，长度大于2000mm。

3.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金宽厚板热挤压工艺，其特征在于：c步骤的锭坯规格为Ф570-580mm时，在10000T卧式油压机上进行挤压。

4.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金宽厚板的挤压工艺，其特征在于：c步骤的模具、挤压筒和坯料温度为360-400℃，挤出速度6-10mm/s。

5.根据权利要求1所述中的大直径AQ80M镁合金棒材热挤压工艺，其特征在于：d步骤的挤压宽厚板在390-400℃保温。

6.根据权利要求1所述中的AQ80M镁合金宽厚板热挤压工艺，其特征在于：e步骤的挤压宽厚板在160-180℃下进行等温时效热处理24-36h。

说明书

AQ80M镁合金宽厚板热挤压工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及镁合金宽厚板热挤压工艺领域，特别涉及AQ80镁合金挤压宽厚板的成形领域。

背景技术

[0002] 镁合金是一种新颖的金属结构材料，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，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等密度敏感性领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。随着能源消耗及更加严格的汽车尾气排放标准的出台，汽车工业对能满足其要求的板材需求更加紧迫；而航空航天等对减重有着特别需求的领域则长期是镁合金的应用目标。

[0003] Mg-Al系合金，如AZ91，AZ80等传统牌号合金常温条件下性能优异，应用较多。但由于合金主要析出相熔点只有437℃，在高温条件下服役时，合金中能够生成不连续析出相，由于该类析出伴随着晶界迁移，故合金蠕变及瞬时高温力学性能较差。同时，该合金另一类析出相在晶内分布稀疏、尺寸较小，时效处理不当时会出现晶粒中几乎无析出相的情况。以上原因叠加造成该系合金高温性能明显偏低。但实验表明，添加Ag后，合金组织有明显变化，高温性能提升明显。

[0004] 本发明所采用挤压成型，利用变形时材料受三向压应力最大程度地发挥材料的塑性。挤压变形过程能有效细化合金晶粒，使材料力学性能得到大幅度提高。同时，大挤压比条件下，材料容易形成强的板织构，从而提高挤压板横向和纵向强度。但由于缺乏能够生产大尺寸铸锭的完备基础设施及稳定应用，大尺寸变形镁合金板材料的研制仍处于实验研究阶段。因此，研究开发出一种通过半连续铸锭生产出中强度镁合金宽厚板材的挤压工艺，不但可以满足未来汽车用镁板的需求，还能满足国家航空航天等领域对中强度镁合金大规格板材的需要，具有重要的意义。

发明内容

[0005] 本发明目的在于提供一种中强镁合金宽厚板的热挤压变形工艺。通过调节锭坯挤压温度、挤压模具温度、挤压速度及挤压比等参数，寻求一种新的中强大直径镁合金板材的挤压变形工艺，经最终热处理后，使镁合金板材的高温（150℃）抗拉强度≥240MPa, 屈服强度≥195MPa，延伸率≥27%。

[0006] 本发明中强镁合金AQ80M，由下述组分组成（wt.%）：Al 7.5-9.0%，Ag 0.02-0.8%、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%，杂质≤0.10%，Mg余量。

[0007] 本发明包括以下具体步骤：

[0008] （1）利用大容量熔炼炉熔融原料，半连续铸造后机加工去皮，得直径570-580mm锭坯。

[0009] （2）为减少或消除非平衡共晶相，同时避免合金过烧，对铸锭进行双级均匀化退火，退火温度250-300℃，退火时间10-20h，随后升温至380-410℃，保温20-30h，完成后快速冷却，防止锭坯在冷却过程中发生第二相的析出。

[0010] （3）加热挤压模具及挤压筒，其温度为340℃-420℃，若温度过低则容易造成磨具在后续挤压过程中温度较低，增大挤压过程流变应力，导致压机挤压力不足等情况；若温度过高，则导致锭坯在挤压过程中由于热量累计发生锭坯融化等危险事故。

[0011] （4）将经过均匀化处理的镁合金坯料，在340℃-420℃温度下保温1-3h。保温温度应高于合金明显产生析出相的温度340℃，同时低于合金主要析出相的融化温度437℃，前者可提高合金变形过程中再结晶的效率，后者则可防止合金中局部未能溶解的共晶相在保温时融化，导致过烧。

[0012] （5）将保温充分的锭坯移至10000T卧式挤压机挤压筒内进行挤压，挤压比为20-25，挤压后板材规格为：宽度400-450mm，厚度30-35mm，长度大于10m。

[0013] （6）挤压后镁合金棒材经380-410℃固溶处理1-3h后冷却，后经150-200℃等温时效处理20-40h。固溶温度低晶界易出析出相，过高，晶粒长大严重。时效温度过低时，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。

[0014] 所述镁合金坯料为镁合金半连续铸造坯料，规格为Ф610mm，长度大于2000mm。

[0015] 所述的第3步的锭坯规格为Ф570-580mm时，在10000T卧式油压机上进行挤压。

[0016] 所述第3步的模具、挤压筒和坯料温度为360-400℃，挤出速度6-10mm/s。

[0017] 所述的第4步的挤压宽厚板在390-400℃保温。

[0018] 所述的第5步的挤压宽厚板在160-180℃下进行等温时效热处理24-36h。

[0019] 合金挤压制品的力学性能由合金成分、晶粒尺寸、织构强度和析出相决定。本专利所用AQ80M镁合金Ag的添加对提高合金高温力学性能有明显作用；挤压变形可同时实现晶粒细化和织构强化；Ag的添加促进第二相析出，尤其是连续析出相。合理的挤压工艺才能实现合金的晶粒细化，于此同时，调节挤压参数可以尽可能利用织构实现细晶强化之外的进一步强化。

[0020] 本发明的特点在于：大直径铸锭挤压，挤压比较大，在选取温度范围内，合金能在变形过程中充分再结晶，从而实现细晶强化；锭坯变形过程中的温度与速度组合有利于合金织构强化；后续热处理充分利用第二相强化。以上三种强化方式的结合，加之本合金Ag添加导致的固溶强化，本发明充分利用合金各类强化方式实现了合金高温强度的明显提高。

附图说明

[0021] 图1为成形后的宽厚板横向和纵向截面图。

[0022] 本发明通过调节上述参数，做了大量对比实验。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明构思前提下对本发明工艺进行改进，都属于本发明要求保护的范围。

具体实施方式

[0023] 实施例1

[0024] 本实施例中铸锭由大容量炉熔融原料，经半连续铸造，车削去皮得成分为Mg-9Al-0.2Ag-0.3Zn-0.1Mn-0.1RE-0.001Ca的铸锭，规格为Φ580mm，长度1500mm。250℃/10h+410℃/30h的均匀化处理后冷却。加热挤压模具及挤压筒至其温度分别为380℃和420℃，将镁合金坯料加热至380℃保温1h后放入挤压筒中，在10000T卧式油压机上进行挤压。挤压比为
20；制品挤出速度12mm/s。制品尺寸为: 宽度430mm，厚度33mm，长度大于10m。挤压宽厚板经经410℃固溶1h后于175℃保温30h时效热处理后力学性能测试结果见表1。

[0025] 实施例2

[0026] 本实施例中铸锭由大容量炉熔融原料，经半连续铸造，车削去皮得成分为Mg-8.5Al-0.7Ag-0.4Zn-0.1Mn-0.1RE-0.001Ca的铸锭，规格为Φ580mm，长度1500mm。250℃/
20h+410℃/36h的均匀化处理后冷却。加热挤压模具及挤压筒至其温度分别为340℃和380℃，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。
挤压比为25；制品挤出速度4mm/s。制品尺寸：宽度450mm，厚度35mm，长度大于10m。挤压宽厚板经经400℃固溶2h后于150℃保温40h时效热处理后力学性能测试结果见表1。

[0027] 实施例3

[0028] 本实施例中铸锭由大容量炉熔融原料，经半连续铸造，车削去皮得成分为Mg-8Al-0.8Ag-0.4Zn-0.1Mn-0.1RE-0.001Ca的铸锭，规格为Φ580mm，长度1500mm。250℃/10h+410℃/30h的均匀化处理后冷却。加热挤压模具及挤压筒至其温度分别为420℃和340℃，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。挤压比为
23；制品挤出速度7mm/s。制品尺寸: 宽度400mm，厚度30mm，长度大于10m。挤压宽厚板经380℃固溶3h后于200℃保温20h时效热处理后力学性能测试结果见表1。

[0029]实施例 抗拉强度/(MPa) 屈服强度/(MPa) 伸长率/(%)
实施例1    248 203 27
实施例2 240 198 32
实施例3 245 196 30