一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺技术

一种高速旋压镁合金及其制备方法，所述的镁合金具有高成型性能和高强度的Mg

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺


[0001]本专利技术涉及金属材料和金属材料加工领域，特别涉及一种镁合金及其制备方法及应用该镁合金制备车轮的工艺。

技术介绍

[0002]在诸多工厂中，工程师倾向生产高强度低重量的结构产品。因此，镁合金具有比强度比刚度高，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，可绿色回收等优点，吸引许多研究人员并应用在重要的工业领域，如航空航天、汽车、交通等。另外，镁合金与其它金属相比也有独特的性能，如易切削加工，可绿色回收等优点。即便如此，传统的镁合金热轧板存在强织构，与铝合金相比，镁合金的冷变形能力要弱许多，这限制镁合金的发展。
[0003]近年来，镁合金车轮开始逐步得到开发，并应用于汽车当中。镁合金车轮主要分为铸造镁合金车轮和锻造镁合金车轮。因锻造镁合金车轮强度较高，且无明显铸造缺陷问题而更早得到应用。国内外逐渐有一些镁合金车轮被陆续报道。如F1赛车的锻造镁合金车轮等。目前，MgAl系列合金应用较广，主要有AZ31，AZ80，AZ91等商用合金牌号，其中锻造镁合金车轮材质绝大多数是AZ80牌号，但因为AZ80的变形能力较差，只能采用传统的锻造工艺，然而传统锻造工艺会带来两个比较严重的问题，第一点是锻造需要大吨位设备，第二点是由于车轮的轮缘导致锻造材料的余量较多，金属利用率低。因此，需要通过一种材料可以通过小吨位的旋压设备旋压来提高金属利用率。从根本上降低材料成本问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种适用高速旋压工艺用新型镁合金及其镁合金产品制备方法，使镁合金有好的塑形变形能力，而且在成型后拥有优异的强度和塑性。同时，原材料及加工成本低廉，易实现大批量生产。
[0005]一种镁合金，包括质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%，余量为Mg。
[0006]在一些实施例中，还包括不可避免的杂质。
[0007]一种上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：（1）配料，按质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%，余量为Mg进行配料；（2）熔炼，将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温700~730℃并保持，待其熔化后，将预热到50~80℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至770~780℃， 分别将预热到120~160℃的Mg
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Mn中间合金和Mg
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Sr中间合金加入到镁熔液中； 接着升高熔炼温度至780℃，并保温5～15分钟，然后搅拌3～10分钟， 通入高纯Ar气进行精炼除气处理, 调节控制温度在710℃
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730℃，保温2~10分钟；（3）浇注,保证熔体温度在680℃以上；（4）去应力处理，在280~320℃下保温8
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12h， 然后空冷；（5）挤压变形，将去应力处理后的镁合金在30分钟之内加热到300～410℃后，放入模具中进行变形加工；挤压速度1~10m/min ,变形加工后进行空冷。
[0008]在一些实施例中，熔炼过程在CO2和SF6混合气体保护下进行。
[0009]在一些实施例中，熔炼完成后需要除去表面浮渣，并浇注到模具中，制得镁合金。
[0010]在一些实施例中，去应力处理后挤压变形前还包括切割成坯料和去皮工艺。
[0011]在一些实施例中，熔炼过程中的搅拌包括机械搅拌和氩气搅拌。
[0012]在一些实施例中，所述Al
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Mn中间合金为Mg
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10Mn中间合金，所述Mg
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Sr中间合金为 Mg
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25Sr中间合金。
[0013]在一些实施例中，所述CO2和SF6的混合气体的组成体积比为50～100:1。
[0014]一种根据上述镁合金制备车轮的工艺，包括以下步骤：（1）在6000吨锻压设备上进行锻造；（2）轮辋旋压，旋压温度为300℃~380℃，旋轮进给速度350~450mm/min，壁厚减薄率60~75%，主轴转速300~400r/min。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的显著进步与优点如下：本专利技术的镁合金以Al元素、Zn元素和Mn元素作为主要合金元素，辅以微量的Sr元素作为合金化工艺，利用均质化过程中得到纳米级富Mn析出相和纳米MgZnSr析出相，及Sr通过粒子促进形核机制弱化织构，改善镁合金的各向异性和室温变形能力，来提升合金的强度和塑性变形能力。
[0016]获得的镁合金材料，在铸造条件下，铸棒的室温拉伸屈服强度平均达到67.1MPa,抗拉强度平均达208MPa,延伸率平均20.1%。而目前商用AZ31镁合金牌号，在用同样铸造条件下，室温拉伸屈服强度达到51.3MPa,抗拉强度达到121MPa,延伸率平均8%。
[0017]获得室温塑性变形镁合金材料, 通过挤压工艺制备出镁合金挤压棒材，挤压棒料中心轴向方向的室温拉伸屈服强度平均达到223MPa，抗拉强度平均达283MPa,延伸率平均10.5%。而目前商用AZ31镁合金牌号，在用同样挤压条件下，挤压棒料中心轴向方向的拉伸屈服强度平均为137MPa，抗拉强度为243MPa，室温拉伸延伸率只有7%。
[0018]获得室温塑性变形镁合金材料，通过挤压后再经过锻造旋压工艺制备出镁合金产品，旋压温度范围可达300℃~380℃，旋轮进给速度350~450mm/min，壁厚减薄率60~75%，主轴转速最高达400r/min，产品旋压成品率达95%。而目前商用AZ31镁合金牌号，旋压温度范围350℃~380℃，旋轮进给速度250~300mm/min，壁厚减薄率40~60%，主轴转速最高达300r/min，且产品旋压成品率仅达到70%。
[0019]2)本专利技术镁合金只含有微量的Sr， 中间MgMn合金价格低廉， 合金成本低(MgSr中间合金一般70元每公斤， 而本专利所用的中间MgMn合金每公斤仅55元左右)； 除了可制备成镁合金轮毂，还可以广泛用于生产车窗框架、 座椅骨架等汽车部件； 还可以挤压成各类型材，作为航空航天领域的零部件坯料。
[0020]3)本专利技术镁合金制备工艺简单， 突破了大多数高强韧镁合金所要求的大塑性变形等特殊加工方式的限制，现有的镁合金挤压设备都可对其进行连续加工生产， 无需额外改进，对生产设备的要求低。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图一为本专利技术实施例镁合金和对比例的铸态室温拉伸试验应力应变曲线。
[0022]图二为本专利技术实施例镁合金和对比例的变形态室温拉伸试验应力应变曲线。
[0023]图三为实施例1平行于挤压方向的显微组织。
[0024]图四为实施例2平行于挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金，其特征在于，包括质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%；余量为Mg。2.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，还包括不可避免的杂质。3.一种根据权利要求1所述镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配料，按质量百分比为：Al：2.4~4.5wt.%；Zn：0.6~1.2wt.%；Mn：0.4~0.6wt.%；Sr：0.15~0.3wt.%，余量为Mg进行配料；（2）熔炼，将纯Mg锭放入熔炼炉的坩埚中，设定炉温700~730℃并保持，待其熔化后，将预热到50~80℃的纯Al块和纯Zn块加入镁液中，然后升高熔炼温度至760~770℃， 分别将预热到120~140℃的Mg
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Mn中间合金、Mg
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Sr中间合金加入到镁熔液中；接着升高熔炼温度至780℃，并保温5～15分钟，然后搅拌3～10分钟， 通入高纯Ar气进行精炼除气处理, 调节控制温度在710℃
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730℃，保温2~10分钟；（3）浇注，浇注温度保持在700℃以上；（4）去应力处理，在280~320℃下保温8
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12h，然后空冷；（5）挤压变形，将去应力处理后的镁合金在30分钟之内加热到320～380℃后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄礼新，徐佐，谢理光，朱志华，李蒙，徐世文，沈静茹，孔德才，刘智冲，胡乃铮，
申请(专利权)人：中信戴卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：