一种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于Mg-Gd-Y系镁合金的加工方法，属于工业用镁合金的范畴。其中的Mg-Gd-Y系合金主要是指Gd-Y元素作为主要合金元素，另外添加了其他少量的合金元素，其中Gd-Y元素的质量百分比为其他合金元素(除镁外)总和的5?20倍之间。
【背景技术】
[0002]Mg-Gd-Y系合金作为最具发展前景的镁合金系之一，受到国内外研究学者的追捧，由于其具有良好的成形性能以及优异的力学性能，被认为是在某些特殊情况下可被应用的高性能镁合金。目前航空航天领域关于镁合金的应用还处于蓬勃发展阶段，将大型镁合金结构件应用于宇航器件可以有效减轻重量，提高飞行器的装载能力。关于镁合金结构件的制备方法主要有铸造和变形两种，镁合金铸造性能极佳，因此是目前镁合金成形的主要手段，但由于铸造缺陷时常存在，铸造构件不能作为大型高承力构件来使用，而相比之下，变形合金具有更加优异和多样的力学性能，是被认为有效扩大镁合金应用的有效途径。
[0003]镁合金具有密排六方结构，室温下难于变形，必须进行高温变形，由于镁合金热熔较小，变形过程中很难保证温度的一致性，因此加快变形过程是非常必要的。镁合金在高温变形过程中会发生动态再结晶，细化晶粒，稳定化组织，特别是可以消除铸造缺陷，因此控制动态再结晶过程是镁合金变形的难点及重点。
[0004]研究表明合金中的第二相颗粒可以诱导再结晶的发生，有效提高合金的再结晶速度，因此发展了 PSN理论，目前关于该理论的研究和应用均有待提高，特别是在镁合金中，主要在于镁合金容易发生再结晶，Hall-Petch关系中K值是铝合金的3_4倍，对提高合金的性能大有裨益。另外，Mg-Gd-Y系合金的主要合金元素为Gd及Y，另外添加了少量的其他合金元素，Gd-Y在镁合金中的固溶度较大，可产生固溶时效强化效果，目前,将变温处理、固溶时效及合金变形相结合，在镁合金中的应用较少。
【发明内容】
[0005]本发明是提供一种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法，为变形镁合金制备提供一条新途径。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，其中h代表“小时”:
[0007]一种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法，该方法包括下述步骤:
[0008](I)、对Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行合金均匀化处理，均匀化处理后继续升温，在530-550°C条件下进行保温；
[0009](2)、将Mg-Gd-Y系合金的铸锭由530-550°C降到500_520°C，保温8_12h，进行降温处理；
[0010](3)、将降温处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行变形处理；
[0011](4)、将变形处理后的Mg-Gd-Y系合金的坯料升温至530-550°C，保温4_20h，进行固溶处理；
[0012](5)、进行后续加工。
[0013]另一种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法，该方法包括下述步骤:
[0014](I)、对Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行合金均匀化处理，均匀化处理后继续升温，在530-550°C条件下进行保温；
[0015](2)、将Mg-Gd-Y系合金的锭坯由530-550°C降到500_520°C，保温8_12h，进行降温处理；
[0016](3)、将降温处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行变形处理；
[0017](4)、将变形处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯升温至530_550°C，保温4_20h，进行固溶处理；
[0018](5)、将固溶处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯降温至500-520 V，保温8_12h进行降温处理；
[0019](6)、将降温处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行再次变形处理；
[0020](7)、进行后续加工。
[0021]再有一种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法，该方法包括下述步骤:
[0022](I)、对Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行合金均匀化处理，均匀化处理后继续升温，在530-550°C条件下进行保温；
[0023](2)、将Mg-Gd-Y系合金的锭坯由530-550°C降到500_520°C，保温8_12h，进行降温处理；
[0024](3)、将降温处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行变形处理；
[0025](4)、将变形处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯升温至530_550°C，保温4_20h，进行固溶处理；
[0026](5)、将固溶处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯降温至500-520 V，保温8_12h进行降温处理；
[0027](6)、将降温处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行再次变形处理；
[0028](7)、将再次变形处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯升温至530_550°C，保温4_20h，进行二次固溶处理；
[0029](8)、将二次固溶处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯降温至500_520°C，保温8_12h进行降温处理；
[0030](9)、将降温处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行三次变形处理；
[0031](10)、进行后续加工。
[0032]在上述的适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法中，在步骤(I)对Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行合金均匀化处理过程中，在Mg-Gd-Y系合金的锭坯直径尺寸小于400mm情况下，采用一步均匀化处理:将Mg-Gd-Y系合金的铸锭加热到530_550°C，保温12-48h ;在Mg-Gd-Y系合金的锭坯直径尺寸彡400mm情况下，采用分段均匀化处理:将Mg-Gd-Y系合金铸锭加热到400-430°C，保温6_12h ;然后升温至480-520°C，保温6_12h ;继续升温至530-550°C，保温12-48h。
[0033]在上述的三种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法中，在后续加工步骤中，将变形处理或固溶处理后的Mg-Gd-Y系合金的锭坯马上淬火水冷，采用预变形法消除残余应力，其中包括拉伸及压缩，总变形量控制在1-5体积％，之后Mg-Gd-Y系合金的锭坯在180-250°C下进行时效，时间为6-30h。
[0034]在上述的适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法中，在步骤(3)中的对Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行变形处理，变形处理方式为挤压、锻造和轧制中的一种或几种任意组合。
[0035]在上述的后两种的适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法中，在步骤(6)中的对Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行再次变形处理，变形处理方式为挤压、锻造和轧制中的一种或几种任意组合。
[0036]在上述的的最后的一种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法中，在步骤(9)中的对Mg-Gd-Y系合金的锭坯进行三次变形处理，变形处理方式为挤压、锻造和轧制中的一种或几种任意组合。
[0037]在上述的三种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法中，可以是一次降温变形处理，也可以是两次降温变形处理，还可以是三次降温变形处理，即采用三种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法中的任一种方法；降温变形处理次数越多，变形析出相越彻底；具体的变形次数与固溶次数将根据实际需要进行，但不少于一次降温变形，即采用最前一种的适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法。
[0038]本发明优点:
[0039]本发明是通过预置变形析出相，利用其对位错的阻碍作用进而提高合金的再结晶能力，通过本发明的实施，可以有效解决Mg-Gd-Y系合金变形不彻底的难题，特别是针对大型镁合金铸锭而言，该方法具有简单、可操作的优点。
【附图说明】
[0040]图1为最后的一种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法。
【具体实施方式】
[0041]1、根据铸锭尺寸大小分别进行合金均匀化处理。
[0042](I)当铸锭直径尺寸小于400mm时，采用一步均匀化处理。将Mg-Gd-Y系合金加热到 530-550°C之间，保温 12-48h。
[0043](2)当铸锭直径尺寸彡400mm时，采用分段均匀化处理。将Mg-Gd-Y系合金铸锭加热到400-430°C，保温6-12h ;然后升温至480_520°C之间，保温6_12h ;继续升温至530-550°C之间，保温 12-48h。
[0044]2、合金降温处理。
[0045]将Mg-Gd-Y系合金温度降到500-520°C，保温8_12h。
[0046]3、合金变形
[0047]Mg-Gd-Y系合金变形方式为挤压、锻造和轧制中的一种或几种任意组合。
[0048]4、合金升温固溶
[0049]将Mg-Gd-Y 系合金升温至 530-550 V，保温 4_20h。
[0050]5、合金降温处理
[0051]将Mg-Gd-Y 系合金降温 500-520°C，保温 8_12h。
[0052]6、合金变形
[0053]将合金进行再次变形，变形方式为挤压、锻造和轧制中的一种或几种任意组合。
[0054]如此下去，直至完成最终塑性变形，具体的变形次数与固溶次数将根据实际需要进行，但不少于一次降温变形。具体实施过程如图1所示。如图1所示，图1为最后的一种适用于Mg-Gd-Y系合金的变温变形工艺及后续加工方法，即三次变形处理和两次固溶处理；并根据铸锭直径