本发明涉及铝合金加工领域，具体涉及一种高镁铝合金管材的挤压方法。
背景技术：
铝-镁系合金是一种在铝合金中加入金属镁的合金，是一种不可热处理强化的铝合金，具有比强度高、焊接性好和耐腐蚀性好等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输、石油化工、轨道交通以及消费电子等领域。工业上现有的铝-镁系合金中镁元素的添加量一般不超过7％，且该系合金属于中等强度合金，强度范围一般是380～420mpa。因此设计一种高镁添加量的铝合金是很有必要的。以前人们认为高镁添加量的铝合金是不能成功地进行塑性变形的，因此高镁含量的铝合金管材是以前从未被涉足的领域。为满足生产与生活的更多需求，开发超高强韧性的高镁铝合金管材的必要性日渐显著。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高镁铝合金管材的挤压方法，其优点是：可以提供一种超高强韧性的铝-镁系合金管材，制得的管材具有更高强度的同时还具有较高的韧性。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高镁铝合金管材的挤压方法，包括以下步骤：s1：旋转结晶制备空心铸锭：熔化铝锭，并加入高镁铝合金中除镁之外的其它元素，加入精炼剂进行精炼处理并静置10～30min，加入镁锭，加入晶粒细化剂，将浇注温度调整为700～760℃，然后采用旋转结晶法将熔体制备成空心铸锭；s2：对步骤s1中的空心铸锭进行机加工；s3：双级固溶热处理：将步骤s2中机加工后的空心铸锭在350～420℃下保温10～36h，而后升高温度至580～630℃，保温10～24h，然后将空心铸锭进行淬火处理；s4：热挤压工艺：将步骤s3制得的空心铸锭进行半穿孔热挤压，形成热挤压管材坯料；半穿孔热挤压开始前，空心铸锭在温度为400±20℃下保温30min～1h，同时半穿孔热挤压所用的挤压筒温度加热到280±20℃，模具温度加热到360±20℃；挤压时的挤压速度为2～10m/min，挤压比为5～12。s5：中间热处理：将步骤s4中热挤压管材坯料在温度为500±20℃下保温0.3～1.5h，并冷却至室温；s6：冷变形工艺：将步骤s5处理后的管材坯料经冷变形工艺进行塑性变形，得到高强韧性的高镁铝合金管材。通过上述技术方案，首先可以获得显微组织细小、无缩松与热裂缺陷的高镁含量的管型铸坯，其次通过双级固溶处理可以使高镁含量的铸坯成分分布更均匀，最后通过热挤压可以减薄铸坯壁厚、通过冷变形可以提高力学性能。本发明进一步设置为：s1中，采用旋转结晶法制备空心铸锭时，调整重力系数g为50～300，旋转速度为300～3000r/min；将制得的空心铸锭冷却至室温。本发明进一步设置为：所述s1中高镁合金包括以下质量百分比的成分：mg：7～13％、mn：0～1.0％、cr：0～0.5％、sc：0～0.35％、zr：0～0.3％、ti：0.005～0.2％、be：0.0001～0.01％，剩余部分由铝及其不可避免的杂质元素组成。本发明进一步设置为：所述s3中空心铸锭的淬火方式为水冷。本发明进一步设置为：所述s4中热挤压时的挤压方式为正向挤压方式。本发明进一步设置为：所述s4中热挤压时的挤压方式为反向挤压方式。本发明进一步设置为：所述s5中热挤压管材坯料采用空冷的方式冷却至室温。本发明进一步设置为：所述s6中的冷变形工艺系指冷拉拔工艺，每一模道次加工率为10～30％，拉伸速率为1～10m/min。本发明进一步设置为：所述s6中的冷变形工艺系指冷挤压工艺，挤压速度为0.5～5m/min，挤压比为1.5～5。本发明进一步设置为：该制备方法还包括步骤s7：时效处理及矫直，将步骤s6得到的管材按照需求的力学性能进行时效处理。综上所述，本发明具有以下有益效果：1、添加7～13wt％的镁元素，并加入mn、cr、sc、zr、ti等合金元素，使合金变成可热处理强化型，大幅度扩展了铝-镁系合金的应用范围；2、以旋转结晶的方式生产空心铸锭，该铸锭晶粒小、组织均匀、致密度高，并且方便后续的半穿孔热挤压的进行；3、将优选的热处理工艺、热挤压工艺、冷拉拔及冷挤压工艺相结合，多层次地保证了高镁铝合金塑性变形的可行性；4、本发明制备的铝-镁系合金管材抗拉强度可达650mpa、屈服强度可达580mpa、断后伸长率≥8％。具体实施方式实施例1：一种高镁铝合金管材的挤压方法，包括以下步骤：s1：旋转结晶制备高镁铝合金空心铸锭，其中，高镁铝合金包括以下质量百分比的元素：mg：7％、mn：0.6％、sc：0.15％、ti：0.1％、be：0.005％，其余为al和不可避免的杂质元素；具体制备方法为：在中频感应炉中熔化已称量好的工业纯铝锭，加入0.2wt％kcl-mgcl2型精炼剂精炼熔体并静置10min，加入称量好的工业纯镁锭，加入0.2wt％晶粒细化剂(al-5ti-0.2c)，将熔体温度调整为720℃，然后采用旋转结晶法将熔体制备成空心铸锭，具体操作为：将旋转铸造机的参数重力系数g调整为163，旋转速度为1500r/min，将熔体浇入旋转铸造机；待凝固完成后，停止旋转铸造机，取出空心铸锭并空冷至室温；s2：机加工空心铸锭，将步骤s1中的空心铸锭的外侧面车削5～15mm，内侧面镗削5～15mm，两端面铣平；s3：双级固溶热处理，将热处理炉温度设定为350℃，将步骤s2中机加工后的空心铸锭放入热处理炉，保温12h，而后升高温度至630℃，保温12h，然后将空心铸锭空冷至室温；s4：热挤压，将步骤s3制得的空心铸锭进行半穿孔热挤压，形成热挤压管材坯料，半穿孔热挤压开始前，先将热处理炉升温至380℃，然后把上述空心铸锭放入380℃的热处理炉并保温30min，同时将挤压机的挤压筒加热到280±20℃，挤压模具加热到360±20℃，以9m/min的挤压速率、以挤压比10进行反挤压，并将挤压坯料空冷至室温；s5：中间热处理，将热处理炉温度设定为500±20℃，将步骤s4中热挤压管材坯料放入热处理炉保温0.5h，并空冷至室温；s6：冷变形，将步骤s5处理后的管材坯料再经挤压速度为5m/min、挤压比为4的冷挤压变形后，得到高强韧性的高镁铝合金管材；s7：时效处理及矫直，将步骤s6得到的管材按照需求的力学性能进行时效处理。实施例2：一种高镁铝合金管材的挤压方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于：步骤s1中加入精炼剂精炼熔体后并静置15min，加入晶粒细化剂后将熔体温度调整为700℃，而且旋转结晶的时候旋转铸造机的重力系数g调整为300，旋转速度为3000r/min；步骤s3中，将机加工后的空心铸锭放入温度设定为350℃的热处理炉中，保温时间为10h，然后温度升高至580℃并保温10h；步骤s4中，挤压速率为2m/min，挤压比为5；步骤s6中，冷挤压变形的挤压速度为0.5m/min，挤压比为1.5。实施例3：一种高镁铝合金管材的挤压方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于：步骤s1中加入精炼剂精炼熔体并静置15min，加入晶粒细化剂后将熔体温度调整为730℃，而且旋转结晶的时候旋转铸造机的重力系数g调整为175，旋转速度为1800r/min；步骤s3中，将机加工后的空心铸锭放入温度设定为385℃的热处理炉中，保温时间为23h，然后温度升高至605℃并保温17h；步骤s4中，挤压速率为6m/min，挤压比为8.5；步骤s5中，热挤压管材坯料放入热处理炉保温0.9h；步骤s6中，冷挤压变形的挤压速度为2.5m/min，挤压比为3.5。实施例4：一种高镁铝合金管材的挤压方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于：步骤s1中加入精炼剂精炼熔体并静置20min，加入晶粒细化剂后将熔体温度调整为760℃，而且旋转结晶的时候旋转铸造机的重力系数g调整为50，旋转速度为300r/min；步骤s3中，将机加工后的空心铸锭放入温度设定为420℃的热处理炉中，保温时间为36h，然后温度升高至630℃并保温24h；步骤s4中，挤压速率为10m/min，挤压比为12；步骤s5中，热挤压管材坯料放入热处理炉保温1.5h；步骤s6中，冷挤压变形的挤压速度为5m/min，挤压比为5。实施例5：一种高镁铝合金管材的挤压方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于：步骤s4中挤压方式为反向挤压；步骤s6中冷变形工艺采用冷拉拔工艺，每一模道次加工率为20％，拉伸速率为5m/min。实施例6一种高镁铝合金管材的挤压方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于：步骤s1中加入的合金元素包括以下质量百分比的成分：mg：12％、mn：0.4％、zr：0.2％、ti：0.1％、be：0.005％，其余的为al和不可避免的杂质元素，不可避免的杂质元素为fe≤0.1％和si≤0.05％；加入晶粒细化剂后将熔体温度调整为750℃，而且旋转结晶的时候旋转铸造机的重力系数g调整为100，旋转速度为1000r/min；步骤s3中，将机加工后的空心铸锭放入温度设定为420℃的热处理炉中，保温时间为24h，然后温度升高至620℃并保温24h；步骤s4中，挤压速率为5m/min，挤压比为8；步骤s5中，热挤压管材坯料放入热处理炉保温0.5h；步骤s6中，冷挤压变形的挤压速度为5m/min，挤压比为4。性能测试对超高强韧性的铝-镁系合金管材的性能测试结果如下：性能参数实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6抗拉强度/mpa530480500550570650屈服强度/mpa420380400440460580断后伸长率(％)14181612108本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12