一种大规格高强度镁合金板的制造工艺的制作方法
【专利摘要】一种大规格高强度镁合金板的制造工艺，属于有色金属冶炼及塑性成型技术领域，将铸造镁合金实心坯料以电渣重熔工艺取得精制的镁合金熔体，经浇注取得镁合金管坯，将镁合金管坯进行锻造、退火、冷轧，取得薄壁镁合金管，最后将将薄壁镁合金管展平，经退火、精整，取得镁合金管板。本发明解决了镁合金生产过程中的杂质多、塑性差、成本高、成材率低等难题，针对性地解决了镁合金制造过程中的纯净度、晶粒度和致密度三大问题，提高了生产效率、产品成材率，降低生产成本。
【专利说明】
一种大规格高强度镆合金板的制造工艺
技术领域
[0001]本发明属于有色金属冶炼及塑性成型技术领域，具体涉及大规格高强度镁合金材料的制造方法。【背景技术】
[0002]镁合金具有良好的导电、导热性，电磁屏蔽性良好，比强度和比刚度高，减震性好， 切削加工和尺寸稳定性佳，易回收，有利于环保等优点，在航空航天、交通工具、电子通讯等行业有极大的应用前景，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。但由于镁合金属于密排六方结构，室温塑性较低，成型能力差，大大限制了镁合金应用。
[0003]目前对于变形镁合金的板材的生产主要集中于热乳制、热挤压、连铸连乳这几种变形方式，首先在冶炼过程中没有解决镁合金的纯净度问题，其次热乳制板材和连铸连乳板材综合性能较差，热挤压板尺寸较小、各向异性较大，极大限制了大规格高强度变形镁合金的推广应用。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种适合镁合金材料加工特性、方便生产、降低生产成本的大规格高强度镁合金板的制造工艺。
[0005]本发明包括以下步骤:1)将铸造镁合金实心坯料采用电渣重熔工艺取得精制的镁合金熔体；2)将精制的镁合金熔体采用浇注工艺取得镁合金管坯；3)将镁合金管坯预热至250?450°C后进行锻造;锻造时采用带有锥度的温度为150? 250°C、且表面涂敷水溶性润滑剂的芯棒，锻造时的锻砧温度为150?250°C ;4)将锻造后的镁合金管坯置于250?380 °C条件下退火；5)对退火后的镁合金管坯进行冷乳，取得薄壁镁合金管；6 )将薄壁镁合金管展平，经退火、精整，取得镁合金管板。
[0006]本发明采用以上方法进行镁合金板制造时，能够解决镁合金生产过程中的杂质多、塑性差、成本高、成材率低等难题，针对性地解决了镁合金制造过程中的纯净度、晶粒度和致密度三大问题，提高了生产效率、产品成材率，降低生产成本，将在镁合金大规格无缝板材生产技术方面带来跨越式发展。
[0007]进一步地，本发明所述步骤1)中，在电渣重熔工艺中以气体SF6为工作氛围。
[0008]所述步骤2)中，在浇注工艺中以气体SF6为工作氛围。
[0009]纯净的N2、Ar、Ne等惰性气体虽然能对镁及其合金熔体起到一定的阻燃和保护作用，但效果并不理想.N2易与镁反应生成Mg3N2粉状化合物，至使结构疏松，不能阻止反应的进行。而Ar和Ne等惰性气体虽然与Mg不反应，但无法阻止镁的蒸发。
[0010]SF6气体与镁反应产物在熔体表面形成一薄层较致密的MgS/ MgO复合膜，可以抑制镁的氧化SF6气体对镁及其合金熔体，可以起到良好的保护作用且效果优良。
[0011]所述步骤2)取得的镁合金管坯的外径为400?1200mm，内径为200?600mm，长度为 800?4000mm。通过步骤2)取得的上述尺寸的镁合金空心还料的设计出发点或可达到的特殊优良效果:1)减少了常规锻造过程中的镦粗、冲孔再拔长工艺，节约成本；2)镁的晶体结构为密排六方，铸态坯料锻造镦粗、冲孔过程容易产生锻造裂纹等缺陷； 3 )减少了锻造工艺中对坯料尺寸的严格限制，使最终产品规格范围更广。
[0012]所述步骤3)中，将镁合金管坯套置在芯棒外对镁合金管坯管壁进行多道次下压锻造，前几道次中每道次的变形量小于10%，累计变形量大于20%后，每道次变形量为10?20%。 前期小变形量破碎铸态组织，当组织变为加工态时进行大变形量，进一步破碎组织、弥散夹杂、提高致密度。
[0013]所述步骤5)中，所述步骤5)中，至少进行3?8道次减壁工艺，每两道次减壁工艺之间进行软化退火。
[0014]所述步骤5)中，每道次减壁工艺的减壁率为20?30%。
[0015]以上工艺特点:1)常温下进行大减壁变形，依靠锻乳工艺变形强化，得到高强度、高延展性板材坯料； 进一步破碎锻造时晶粒，与退火结合提尚晶粒度级别；2)可进一步使金属组织致密；3)表面质量及尺寸精度高；4)道次间退火为下一道次冷乳做好组织准备，消除前一道次产生的应力。
[0016]本发明的具体优点分析如下:1、本发明利用电渣重熔生产镁合金锻造前坯料，其优点:1)从源头解决镁合金纯净度问题；2)电渣重熔坯料组织致密，为后续锻造提供了组织保证。
[0017]2、本发明锻造前坯料为电渣重熔空心坯，其优点:1)减少了常规锻造过程中的镦粗、冲孔再拔长工艺，节约成本；2)镁的晶体结构为密排六方，铸态坯料锻造镦粗、冲孔过程容易产生锻造裂纹等缺陷； 3 )减少了锻造工艺中对坯料尺寸的严格限制，使最终产品规格范围更广；3、锻造成型镁合金管坯，其优点:1)与乳制工艺相比，锻造产品轴向和径向力学性能差异较乳制差异小；2)与挤压工艺相比，锻造可生产大规格锻造管件；4、冷乳管机乳制，其优点:1)常温下进行大减壁变形，依靠锻乳工艺变形强化，得到高强度、高延展性板材坯料；2)进一步使金属组织致密；3)进一步破碎锻造时晶粒，与退火结合提尚晶粒度级别；4)表面质量及尺寸精度高。【具体实施方式】
[0018]—、原料准备:铸造镁合金实心坯料。
[0019]二、生产工艺:1)电渣重熔:将铸造镁合金实心坯料采用电渣重熔工艺取得精制的镁合金熔体。
[0020]2)浇注:将精制的镁合金熔体采用浇注工艺取得镁合金管坯，规格:外径为960mm， 壁厚为310mm，长度为800mm。[〇〇21]3)镁合金管坯预热:镁合金空心坯料加热到350°C?450°C，保温时间按照1?3min/mm〇[〇〇22]4)锻造:锻造时，先把带有锥度的芯棒加热到150?250°C，在其表面涂敷水溶性润滑剂，同时把锻砧加热到150?250°C。
[0023]将镁合金管坯套在芯棒上进行3?8道次下压工艺，夹头边旋转边将芯棒和套在其上的坯料送入锻造箱中，管坯在芯棒上由4个锤头径向打击，完成变形。带有锥度的芯棒且涂敷水溶性润滑剂有利于芯棒脱出。
[0024]开始几道次内镁合金材料为铸态组织，前几道次中每道次的变形量小于10%。当累计变形量大于20%时，合金由铸态组织基本完全变成加工态组织，此时改用每道次变形量为 10?20%进行下压。[〇〇25]锻造后取得的镁合金管坯规格:外径为960mm，壁厚为120mm，长度为2100mm，锻造比:2.86〇[〇〇26]5)退火:将锻造后的镁合金管坯置于250?380°C条件下退火，保温时间1?3min/mm〇
[0027]6)冷乳:对退火后的镁合金管坯进行冷乳，冷乳采用3?8道次减壁工艺，每道次减壁工艺的减壁率为20?30%。每两道次减壁工艺之间进行350°C?450°C软化退火。[〇〇28]取得薄壁镁合金管，规格:外径914mm，壁厚40mm，长度5900mm，乳制比:2.88。
[0029]7)展平:沿与薄壁镁合金管的轴线平行的一个侧面用铣床铣出宽度为3?15_的缝隙，进入展板机组将薄壁镁合金管展开成平板，展板过程与冷弯机成型过程相反，展板是个逐渐展开的过程。
[0030]再经退火、精整，取得镁合金管板，规格:宽度2700 mm，厚度40mm，长度5800mm。
【主权项】
1.一种大规格高强度镁合金板的制造工艺，其特征在于包括以下步骤:1)将铸造镁合金实心坯料采用电渣重熔工艺取得精制的镁合金熔体；2)将精制的镁合金熔体采用浇注工艺取得镁合金管坯；3)将镁合金管坯预热至250?450°C后进行锻造;锻造时采用带有锥度的温度为150? 250°C、且表面涂敷水溶性润滑剂的芯棒，锻造时的锻砧温度为150?250°C ;4)将锻造后的镁合金管坯置于250?380 °C条件下退火；5)对退火后的镁合金管坯进行冷乳，取得薄壁镁合金管；6 )将薄壁镁合金管展平，经退火、精整，取得镁合金管板。2.根据要求1所述的制造工艺，其特征在于所述步骤1)中，在电渣重熔工艺中以SF6为 保护性气体。3.根据要求1所述的制造工艺，其特征在于所述步骤2)中，在浇注工艺中以SF6为保护 性气体。4.根据要求1或3所述的制造工艺，其特征在于所述步骤2)取得的镁合金管坯外径为 400?1200mm，内径为200?600mm，长度为800?4000mm。5.根据要求1所述的制造工艺，其特征在于所述步骤3)中，将镁合金管坯套置在芯棒外 对镁合金管坯管壁进行多道次下压锻造，前几道次中每道次的变形量小于10%，累计变形量 大于20%后，每道次变形量为10?20%。6.根据要求1所述的制造工艺，其特征在于所述步骤5)中，至少进行3?8道次减壁工 艺，每两道次减壁工艺之间进行软化退火。7.根据要求1或5所述的制造工艺，其特征在于所述步骤5)中，每道次减壁工艺的减壁 率为20?30%。
【文档编号】C22F1/06GK105951011SQ201610377810
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】张怀德, 徐国荣, 谭明
【申请人】扬州诚德重工有限公司