一种高强镁合金挤压型材及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高强镁合金挤压型材，其除了Mg以外还含有质量百分比如下的下述化学元素：Gd：6.5

【技术实现步骤摘要】
一种高强镁合金挤压型材及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种挤压型材及其制造方法，尤其涉及一种镁合金挤压型材及其制造方法。

技术介绍

[0002]由于镁合金材料具有密度低、比强度高、阻尼减震性好、机械加工性能好、电磁屏蔽性能好、易回收循环利用等众多优点，其也被称为“21世纪的绿色工程结构材料”。镁合金在航空航天、轨道交通、汽车材料和3C行业轻量化设计等方面均具有广阔的应用前景，我国菱镁矿储量居世界第一位，镁资源储量丰富，为了充分发挥我国资源优势，期望通过镁合金领域进一步引领行业发展。
[0003]在制备金属型材的工艺过程中，热挤压过程是制备型材工艺的关键环节，其一般包括挤压前的加热、挤压过程保温、挤压过程工艺参数控制以及挤压后的冷却。常规热挤压加热一般采用均温挤压，即挤压坯出炉时内、外表面温度均匀一致，挤压后常采用空冷。因此，采用热挤压常规方法生产的挤压型材的内、外表面等不同位置的组织和性能均存在较显著的不均匀性。挤压型材的壁厚越厚，其径向组织不均匀性越明显；挤压锭长度越长，其长度方向前后的组织不均匀性也越明显。需要说明的是，镁合金较难变形，挤压型材的均匀性较差、表面质量难以控制，直线度和扭拧度较难保证。
[0004]镁合金在挤压变形过程中，需要控制好挤压过程材料的温度值分布，进行精细控温挤压，才可能获得良好的表面质量、组织均匀性以及力学性能均匀性。相应地，如何精确控制热挤压坯锭的加工温度及其温度分布，对于提高挤压型材断面和长度方向的组织性能均匀性，具有至关重要的影响。
[0005]在镁合金型材挤压过程中，由于模具的出口处形状是根据具体的型材的尺寸的不同而随之不同，其型材在挤压出口处挤出后的温度取决于铸锭本身预加热的温度、挤压过程挤压筒的保温温度和挤压过程中与模具摩擦生热导致的温度升高，这三方面的因素综合平衡下来最终影响着挤压型材的成形温度。其中，铸锭本身的温度分布具有重要的决定作用。因此，针对于铸锭的精确控温意义十分重要。
[0006]目前，在现有技术中，主要通过燃气等介质炉加热、电阻炉加热和感应炉加热等方法对坯锭进行加热。在对镁合金变形坯锭进行加热时，通常将坯锭放入炉子的炉膛内进行整体加热。
[0007]但是，需要说明的是，采用介质炉加热方式时，介质炉采用燃气燃烧加热，由于燃烧温度分布不够精确控制，对镁合金而言，不宜采用。相应地，当采用电阻炉进行加热时，由于电阻炉加热效率较低，加热时间较长，不仅会不利于连续快速生产，而且难以对镁合金挤压坯锭温度实现即时精确控制，会使整个坯锭组织均匀不够。
[0008]例如：公开号为CN2902495Y，公开日为2007年5月23日，名称为“一种用于镁合金带卷生产的轧制装置”的中国专利文献公开提出了一种采用加热保温装置，将轧辊和镁合金锭都置于加热保温箱内，保证轧制工艺的顺行的方法。这种将轧辊和坯锭均置于炉内的方
法，不利于加工操作和现场观察，对设备维护也带来了较大困难，整体加热对变形坯锭温度分布缺乏调节措施和手段。
[0009]相应地，采用感应加热的方式对变形坯锭进行加热时，可以实现整体加热，即将整个坯锭放入大型感应加热线圈中，可以整体加热到所设定的温度值。然而，在变形坯锭预热阶段，虽然整体加热能够获得相对一致的微观组织均匀性，但是在变形过程中不同部位变形量不同，必然会导致材料的再结晶程度不同，从而导致变形加工后材料的微观组织差异巨大，显然会使制备的材料及其零部件不同部位的力学性能差异巨大。
[0010]由于变形坯料的温度分布对于挤压、轧制等加工后组织均匀性影响很大，目前已有少数案例提到采用梯度加热，即采用水冷或气冷，结合感应加热，从而在镁合金挤压锭的前后端形成温度梯度，有利于在挤压过程中调整前后端的挤压温度，获取想要的材料特征。
[0011]例如：公开号为CN201433228Y，公开日为2010年3月31日，名称为“一种铝合金管棒梯度感应加热炉”的中国专利文献公开了一种使用感应线圈实现铝合金管棒的梯度感应加热，其通过加热线圈和补温线圈两段式感应器在挤压坯料棒实现铝棒前后段温度梯度。
[0012]又例如：申请号为CN106676436A，公开日为2017年5月17日，名称为“一种实现挤压坯料温度梯度分布的热处理炉及热处理方法”的中国专利文献公开了一种采用燃气加热、风冷和电感应加热复合的热处理方法，对挤压坯锭实现了轴向头高尾底、径向外高内底的温度梯度分布加热。但是，需要说明的是，上述专利技术均只是在挤压锭轴向和径向上简单地实现了一定的温度梯度，因而挤压型材的组织均匀性仍然有待提高。
[0013]通常情况下，挤压锭挤压出型材的工艺对镁合金挤压材圆周方向和径向长度方向的温度分布有严格要求，挤压坯锭本身的温度分布对于挤压型材组织均匀性影响很大。
[0014]对于简单形状型材，上述某些技术虽然通过了前述在轴向径向实现了温度梯度，但因为这种温度的梯度实现，缺乏调控的目标，对于最后型材的温度和组织性能的均匀性并不一定带来益处，特别是针对具体型材形状尺寸对于温度需求的影响缺乏针对性指导。相应地，在挤压坯锭上这种温度梯度即使存在，但在挤压锭进入热加工挤压的挤压筒之后，由于挤压筒本身保温温度的影响，在挤压过程中，往往随着挤压时间慢慢推进坯锭被重新加热，温度场会发生显著变化。因此，如何自适应定制挤压锭温度分布并在可控温度分区条件下实现控温变形挤压，是目前制约镁合金挤压组织性能均匀性改善的关键技术。
[0015]综上所述，针对现有技术中普遍存在的缺陷和不足，期望获得一种高强镁合金挤压型材及其制造方法，该高强镁合金挤压型材制造方法可以在镁合金挤压锭挤压过程中顺利实现控温挤压，其可以获得更高组织性能均匀性的高强镁合金挤压型材。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的之一在于提供一种高强镁合金挤压型材，该耐高强镁合金挤压型材具有良好的组织性能均匀性，性能优异且产品质量较高，具有良好的推广前景和应用价值。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高强镁合金挤压型材，其除了Mg以外还含有质量百分比如下的下述化学元素：
[0018]Gd：6.5-9.5％；
[0019]Y：1.5-4.0％；
[0020]Zn：0.02-1.0％；
[0021]Zr：0.01-0.5％。
[0022]进一步地，在本专利技术所述的高强镁合金挤压型材中，其各化学元素质量百分比为：
[0023]Gd：6.5-9.5％；
[0024]Y：1.5-4.0％；
[0025]Zn：0.02-1.0％；
[0026]Zr：0.01-0.5％；
[0027]余量为Mg和其他不可避免的杂质元素。
[0028]在本专利技术所述的高强镁合金挤压型材中，各化学元素的设计原理如下所述：
[0029]Gd：在本专利技术所述的高强镁合金挤压型材中，Gd元素是重要的合金化元素，它在镁合金中具有较大的固溶度，添加后既可以利用自身的固溶强化作用，又可以借助稀土化合物MgGd相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强镁合金挤压型材，其特征在于，其除了Mg以外还含有质量百分比如下的下述化学元素：Gd：6.5-9.5％；Y：1.5-4.0％；Zn：0.02-1.0％；Zr：0.01-0.5％。2.如权利要求1所述的高强镁合金挤压型材，其特征在于，其各化学元素质量百分比为：Gd：6.5-9.5％；Y：1.5-4.0％；Zn：0.02-1.0％；Zr：0.01-0.5％；余量为Mg和其他不可避免的杂质元素。3.如权利要求1或2所述的高强镁合金挤压型材，其各化学元素的质量百分比满足下列各项的至少其中之一：Gd：7.0-8.5％；Y：3.5-4.0％；Zn：0.2-0.6％；Zr：0.2-0.4％。4.如权利要求1或2所述的高强镁合金挤压型材，其特征在于，其组织均匀，且平均晶粒尺寸为8-15微米。5.如权利要求1或2所述的高强镁合金挤压型材，其特征在于，其屈服强度为180-260MPa，抗拉强度为270-320MPa，延伸率≥10％。6.如权利要求1-5中任意一项所述的高强镁合金挤压型材的制造方法，其特征在于，包括步骤：制得挤压锭；基于有限元模拟软件确定挤压锭在...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伟能，徐世伟，谢玉，王成全，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：