本發明涉及鎂合金的擠壓變形領域，特別涉及一種大直徑中強耐熱鎂合金棒材的熱擠壓變形領域。

背景技術：

鎂合金是最輕的可用金屬結構材料，具有低密度、高比強度、導熱性好、減震能力強、易切削、可回收以及尺寸穩定等優點，在汽車、電子通信、航空航天和國防軍事等領域具有極其重要的應用價值和廣闊的應用前景，被譽為“21世紀綠色工程材料”。

鎂及鎂合金室溫及低溫下可動滑移系少，塑性變形能力差，這嚴重限制了鎂合金的應用。本發明所采用擠壓成型，變形時材料受三向壓應力，能最大限度發揮材料塑性。變形過程能有效細化合金晶粒，使材料力學性能得到大幅度提高。此外，擠壓過程有利于形成強擠壓織構，從而提高擠壓方向的強度。

mg-al系合金，如az91，az80等傳統牌號合金常溫條件下性能優異，應用較多。但由于合金主要析出相熔點只有437℃，在高溫條件下服役時，合金中能夠生成不連續析出相，由于該類析出伴隨著晶界遷移，故合金蠕變及瞬時高溫力學性能較差。同時，該合金另一類析出相在晶內分布稀疏、尺寸較小，時效處理不當時會出現晶粒中幾乎無析出相的情況。以上原因疊加造成該系合金高溫性能明顯偏低。但實驗表明，添加ag后，合金組織有明顯變化，高溫性能提升明顯。

目前工業應用中還沒有直徑達到φ400的鎂合金擠壓棒材，以aq80m為合金成分的中強耐熱鎂合金棒材尚未報道。因此，研究開發出一種通過半連續鑄錠生產出中強度鎂合金棒材的擠壓工藝，滿足國防軍工、航空航天等領域對中強耐熱大規格鎂合金棒材的需要，具有重要的意義。

技術實現要素：

本發明目的在于提供一種大直徑中強耐熱鎂合金棒材的擠壓工藝。通過調節錠坯擠壓溫度、擠壓模具溫度、擠壓速度及擠壓比等參數，尋求一種中強大直徑鎂合金棒材的擠壓變形工藝，經相關熱處理后，使合金150℃性能抗拉強度≥250mpa,屈服強度≥200mpa，延伸率≥25%。

本發明中強鎂合金aq80m由下述組分組成（wt.%）：al7.5-9.0%，ag0.02-0.8%、zn0.35-0.55%、mn0.05-0.20%、re0.01-0.10%、ca0.001-0.002%、fe≤0.02%、si≤0.05%、cu≤0.02%、ni≤0.001%，雜質≤0.10%，mg余量。

本發明包括以下具體步驟：

（1）利用大容量熔煉爐熔融原料，半連續鑄造后機加工去皮，得直徑570-580mm錠坯。

（2）為減少或消除非平衡共晶相，同時避免合金過燒，對鑄錠進行雙級均勻化退火，退火溫度250-300℃，退火時間10-20h，隨后升溫至380-410℃，保溫20-30h后冷卻。

（3）加熱擠壓模具及擠壓筒，其溫度為340℃-420℃，若溫度過低則容易造成磨具在后續擠壓過程中溫度較低，增大擠壓過程流變應力，導致燜車等情況；若溫度過高，則導致錠坯在擠壓過程中由于熱量累計發生錠坯融化等危險事故。

（4）將經過均勻化處理的鎂合金坯料，在340℃-420℃溫度下保溫1-3h。保溫溫度應高于合金發生明顯析出的溫度340℃，同時低于合金主要析出相的融化溫度437℃，前者可提高合金變形過程中再結晶的效率，后者則可防止合金中局部未能溶解的共晶相在保溫時融化，導致過燒。

（5）將保溫充分的錠坯移至10000t臥式擠壓機擠壓筒內進行擠壓，擠壓比為2.25-6.25，擠壓后棒材規格為：f240mm-400mm，長度≥6000mm；

（6）擠壓后鎂合金棒材經380-410℃固溶處理1-3h后極速冷卻，然后于150-200℃等溫時效處理20-40h。固溶溫度低晶界易出析出相，過高，晶粒長大嚴重。時效溫度選取溫度過低時，達到峰值時效的時間會明顯增加，實際生產過程中成本升高；選取溫度過高時，則合金峰值時效時由于析出相體積分數降低，析出相強化效果減弱等原因合金的強度降低。

所述鎂合金坯料為鎂合金半連續鑄造坯料，規格為ф610mm，長度大于2000mm。

所述第3步所述鎂合金坯料規格為f570-580mm時，在10000t臥式油壓機上進行擠壓。

所述將經過雙級均勻化熱處理后冷卻的鎂合金坯料在380-410℃溫度下保溫1-3h后，出口速度為2-3.5mm/s。

所述的第4步的擠壓產品在390-400℃保溫。

所述的第5步的擠壓產品在160-180℃下進行等溫時效熱處理24-36h。

合金擠壓制品的力學性能由合金成分、晶粒尺寸、織構強度和析出相決定。本專利所用aq80m鎂合金ag的添加對提高合金高溫力學性能有明顯作用；擠壓變形可同時實現晶粒細化和織構強化；ag的添加促進第二相析出，尤其是連續析出相。合理的擠壓工藝才能實現合金的晶粒細化，于此同時，調節擠壓參數可以盡可能利用織構實現細晶強化之外的進一步強化。本發明的特點在于：在優化擠壓速度、擠壓溫度及模具溫度等參數基礎上，通過優化后續熱處理參數，實現細晶強化，織構強化和第二相強化相結合的思路提高該合金高溫強度。

附圖說明

圖1為擠壓比為φ400mm的棒材擠壓棒(a)側視圖(b)主視圖；

圖2為擠壓比為φ300mm的棒材擠壓棒(a)側視圖(b)主視圖；

圖3為擠壓比為φ240mm的棒材擠壓棒(a)側視圖(b)主視圖。

本發明通過調節上述參數，做了大量對比實驗。下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。這些實施例是用于說明本發明，而不是對本發明的限制，在本發明構思前提下對本發明工藝進行改進，都屬于本發明要求保護的范圍。

具體實施方式

實施例1

鑄錠由大容量爐熔融原料，經半連續鑄造，車削去皮得成分為mg-8al-0.5ag-0.4zn-0.1mn-0.1re-0.001ca的鑄錠，規格為φ580mm，長度1500mm。進行250℃/10h+415℃/30h的均勻化處理；接著加熱擠壓模具及擠壓筒，磨具溫度為420℃，擠壓筒溫度為420℃，然后將鎂合金坯料加熱至400℃保溫1h后放入擠壓筒中，在10000t臥式油壓機上進行擠壓，擠壓比為2.25，出口速度為4mm/s。擠壓后棒材的宏觀照片如圖1所示。擠壓產品經經400℃固溶2h后于150℃時效40處理后進行力學性能測試，結果見表1。

實施例2

鑄錠由大容量爐熔融原料，經半連續鑄造，車削去皮得成分為mg-8.5al-0.8ag-0.4zn-0.1mn-0.1re-0.002ca的鑄錠，規格為φ580mm，長度1500mm。進行250℃/10h+415℃/30h的均勻化處理；接著加熱擠壓模具及擠壓筒，磨具溫度為340℃，擠壓筒溫度為400℃，然后將鎂合金坯料加熱至420℃保溫3h后放入擠壓筒中，在10000t臥式油壓機上進行擠壓，擠壓比為4，出口速度為3mm/s。擠壓后棒材的宏觀照片如圖2所示。擠壓產品經經410℃固溶1h后于175℃時效36處理后進行力學性能測試，結果見表1。

實施例3

鑄錠由大容量爐熔融原料，經半連續鑄造，車削去皮得成分為mg-9al-0.2ag-0.4zn-0.1mn-0.1re-0.001ca的鑄錠，規格為φ580mm，長度1500mm。進行250℃/10h+415℃/30h的均勻化處理；接著加熱擠壓模具及擠壓筒，磨具溫度為420℃，擠壓筒溫度為340℃，然后將鎂合金坯料加熱至340℃保溫2h后放入擠壓筒中，在10000t臥式油壓機上進行擠壓，擠壓比為6.25，出口速度為1.5mm/s。擠壓后棒材的宏觀照片如圖3所示。擠壓產品經380℃固溶3h后于200℃時效處理20h后進行力學性能測試，結果見表1。

表1aq80m擠壓棒材150℃拉伸力學性能