热裂的倾向。
[0046]在Mg-RE合金的基础上添加Zn元素，可使合金中析出长周期堆垛有序(LPSO)相，使合金的强度及塑性均得到一定程度的改善，结合时效处理过程中析出的强化相K相，可实现合金的双重强化。
[0047]同时，在Mg-RE合金中添加Zn元素，在合金中形成LPSO相，随后通过锻后时效处理使合金中析出纳米级K强化相，使锻件获得了双重强化，在塑性降低较少的情况下提高了其室温及高温力学性能。
[0048]当加入Zn元素后，所述熔炼铸造的具体步骤为:
[0049](I)将Mg锭放在熔炼炉中熔化，熔化过程采用S02+SF6气体保护；
[0050 ] (2)升温后加入按比例配制好的Zn锭、Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr中间合金，合金化过程利用电磁力搅拌合金熔体，以保证合金元素的均匀分布；
[0051](3)升温后加入精炼剂；
[0052](4)精炼完成后降温至650?680°C时静置30?50min，随后向结晶器内进行浇铸，获得稀土镁合金铸锭；
[0053]实施例1
[0054]用于制备大尺寸高强锻件的稀土镁合金，各元素的质量百分比为:Gd:9.2%、Y:3.7%、Zn:1.4%、Zr:0.5%、杂质<0.1%和余量的Mg。稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备，米用如下步骤:
[0055]1、熔炼铸造，具体为:
[0056](I)将高纯Mg锭放在熔炼炉中熔化，熔化过程采用S02+SF6气体保护；
[0057](2)升温至650?670°C时加入按比例配制好的高纯Zn及Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr中间合金，合金化过程利用电磁力搅拌合金熔体，以保证合金元素的均匀分布；
[0058](3)升温至700?750°C时加入精炼剂，精炼剂用量占炉料总量的I?2%，精炼时间10?30min;
[0059](4)精炼完成后降温至650?680°C时静置30?50min，随后向结晶器内进行浇铸，获得直径为Φ 600mm的铸锭；
[0060]2、均匀化退火，具体为:铸造后立即将铸锭放入有循环热风系统的工业热处理炉中进行430°C、保温3小时的均匀化退火热处理，保温结束后对铸锭进行风冷至室温，然后车去铸锭表层裂纹及氧化皮；
[0061 ] 3、挤压锻坯，具体为:利用12500吨挤压机和挤压模具在450°C下对铸锭进行挤压变形，挤压比约为50:1，挤压成形的锻坯尺寸为500mm(长)X 300mm(宽)X 10mm(厚)；
[0062]4、锻造，具体为:利用5000吨油压机对锻坯进行自由锻造，始锻温度为450°C，锻前保温3小时，终锻温度为360°C，每道次变形量40mm，变形速率lOmm/s，锻后风冷至室温，锻件终锻尺寸为750mm(长)X410mm(宽)X45mm(厚)；
[0063]5、时效热处理，具体为:将锻件在220°C下保温24小时进行时效热处理，保温结束后锻件空冷至室温，时效热处理后稀土镁合金锻件的金相图如图3所示，其中(a)为放大200倍时的金相图，(b)为放大500倍时的金相图，图4为TEM照片，从图3和图4可以看出，时效热处理后稀土镁合金锻件由较为细小的等轴状再结晶晶粒及残余的变形LPSO相组成，其中弥散分布着纳米级的W强化相。
[0064]采用上述工艺获得的锻件，其室温抗拉强度为438MPa，屈服强度372MPa，延伸率9.5%； 250°C下的抗拉强度为336MPa，屈服强度290MPa，延伸率16 %。
[0065]实施例2
[0066]用于制备大尺寸高强锻件的稀土镁合金，各元素的质量百分比为:Gd:8.7%、Y:3.9%、Zn:1.2%、Zr:0.4%、杂质<0.11%和余量的Mg。稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备，米用如下步骤:
[0067]1、熔炼铸造，具体为:
[0068](I)将高纯Mg锭放在熔炼炉中熔化，熔化过程采用S02+SF6气体保护；
[0069](2)升温至650?670°C时加入按比例配制好的高纯Zn及Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr中间合金，合金化过程利用电磁力搅拌合金熔体，以保证合金元素的均匀分布；
[0070](3)升温至700?750°C时加入精炼剂，精炼剂用量占炉料总量的I?2%，精炼时间10?30min;
[0071](4)精炼完成后降温至650?680°C时静置30?50min，随后向结晶器内进行浇铸，获得直径为Φ 600mm的铸锭；
[0072]2、均匀化退火，具体为:铸造后立即将铸锭放入有循环热风系统的工业热处理炉中进行430°C、保温3小时的均匀化退火热处理，保温结束后对铸锭进行风冷至室温，然后车去铸锭表层裂纹及氧化皮；
[0073]3、挤压锻坯，具体为:利用12500吨挤压机和挤压模具在430°C下对铸锭进行挤压变形，挤压比约为50:1，挤压成形的锻坯尺寸为510mm(长)X 295mm(宽)X 10mm(厚)；
[0074]4、锻造，具体为:利用5000吨油压机对锻坯进行自由锻造，始锻温度为430°C，锻前保温6小时，终锻温度为380°C，每道次变形量40mm，变形速率lOmm/s，锻后风冷至室温，锻件终锻尺寸为730mm(长)X 440mm(宽)X 44mm(厚);
[0075]5、时效热处理，具体为:将锻件在220°C下保温24小时进行时效热处理，保温结束后锻件空冷至室温。
[0076]采用上述工艺获得的锻件，其室温抗拉强度为430MPa，屈服强度353MPa，延伸率10%； 250°C下的抗拉强度为326MPa，屈服强度278MPa，延伸率15 %。
[0077]本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于包括: 熔炼铸造获得稀土镁合金铸锭的步骤，所述稀土镁合金包括Gd、Y、Zr三种合金元素； 对稀土镁合金铸锭进行均匀化退火处理的步骤； 对均匀化退火后的稀土镁合金铸锭进行热挤压制备锻坯的步骤；以及 对热挤压制备的锻坯进行锻造，获得稀土镁合金锻件的步骤。2.根据权利要求1所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述制备方法还包括在锻造后进行时效热处理的步骤。3.根据权利要求1所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述热挤压的温度为400?450°C，挤压比为(50?70):1。4.根据权利要求1所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述稀土镁合金中各元素质量百分比为:Gd:7.5?9.5%，Y:3.5?5.0%，Zr:0.3?0.6%，杂质<0.13%，余量为Mg。5.根据权利要求1所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述稀土镁合金还包括Zn。6.根据权利要求5所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述稀土镁合金中各元素质量百分比为:Gd: 7.5?9.5%，Y: 3.5?5.0%，Zn: 1.0?1.5%，Zr:0.3?0.6%，杂质< 0.13%，余量为Mg。7.根据权利要求1?4中任一所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述稀土镁合金铸锭是由Mg锭和中间合金Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr为原料熔炼铸造获得的。8.根据权利要求1?4中任一所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述均匀化退火处理的温度取值范围为430°C?530°C，保温时间为3小时?24小时，保温结束后对铸锭进行风冷至室温。9.根据权利要求1?4中任一所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述锻造的始锻温度为430?450°C，保温时间为3?6小时，终锻温度为360?3800C，每道次变形量20?40_，变形速率lOmm/s，锻后风冷至室温。10.根据权利要求1?4中任一所述的一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，其特征在于:所述时效热处理温度的取值范围为:200°C?250°C，保温时间为12小时?96小时，保温结束后锻件空冷至室温。
【专利摘要】一种稀土镁合金大尺寸高强锻件的制备方法，包括熔炼铸造获得稀土镁合金铸锭的步骤，对稀土镁合金铸锭进行均匀化退火处理的步骤；对均匀化退火后的稀土镁合金铸锭进行热挤压制备锻坯的步骤；以及对热挤压制备的锻坯进行锻造，获得稀土镁合金锻件的步骤，本发明中的制备方法使合金的铸造态组织得到显著细化，改善了稀土镁合金的热加工工艺塑性，降低了锻坯在锻造过程中开裂的几率，提高了大尺寸稀土镁合金锻件的成品率。
【IPC分类】C22C1/03, C22C23/06, B21J5/00, C22F1/06
【公开号】CN105525179
【申请号】CN201510965351
【发明人】薛志勇, 任宇, 张小燕
【申请人】华北电力大学, 北京华电鑫润科技有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月21日