[go: up one dir, main page]

RU2664744C1 - Method for treating mg-al-zn magnesium alloy using rotational forging method - Google Patents

Method for treating mg-al-zn magnesium alloy using rotational forging method Download PDF

Info

Publication number
RU2664744C1
RU2664744C1 RU2017141379A RU2017141379A RU2664744C1 RU 2664744 C1 RU2664744 C1 RU 2664744C1 RU 2017141379 A RU2017141379 A RU 2017141379A RU 2017141379 A RU2017141379 A RU 2017141379A RU 2664744 C1 RU2664744 C1 RU 2664744C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
deformation
magnesium
forging
alloy
Prior art date
Application number
RU2017141379A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Добаткин
Наталья Сергеевна Мартыненко
Елена Александровна Лукьянова
Владимир Нинелович Серебряный
Михаил Михайлович Морозов
Владимир Сабитович Юсупов
Юрий Захарович Эстрин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2017141379A priority Critical patent/RU2664744C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2664744C1 publication Critical patent/RU2664744C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to magnesium based alloys, in particular to methods for deformation treatment of magnesium alloys, and can be used to produce products used as structural materials in aviation, rocketry, transport, etc. This method for processing magnesium alloys of the Mg-Al-Zn system comprises a preliminary heat treatment by homogenizing annealing at a temperature of 450–500 °C and rotary forging, wherein the rotary forging is performed stepwise in the temperature range of 400–350 °C with a total true degree of deformation of 2.5–3, wherein the forging at each stage is carried out at a temperature that is 25 °C below the temperature of the previous stage until the required structure is obtained, consisting of grains with an average size of less than 5 microns, full of deformation twins.EFFECT: technical result of the invention is to increase the strength of magnesium-based alloys of the Mg-Al-Zn system while simultaneously increasing their plasticity.1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к сплавам на основе магния, в частности к способам деформационной обработки магниевых сплавов.The invention relates to magnesium-based alloys, in particular to methods for the deformation processing of magnesium alloys.

Магний и его сплавы обладают низким удельным весом, высокой удельной прочностью, хорошо поглощают механические вибрации, в результате чего они нашли широкое применение в качестве конструкционных материалов в авиации, ракетной технике и транспорте. Вместе с тем, магний и его сплавы обладают рядом недостатков, к которым относятся низкая технологичность из-за невысокой пластичности, особенно при комнатной температуре.Magnesium and its alloys have a low specific gravity, high specific strength, and well absorb mechanical vibrations, as a result of which they are widely used as structural materials in aviation, rocket technology and transport. However, magnesium and its alloys have a number of disadvantages, which include low processability due to the low ductility, especially at room temperature.

Алюминий и цинк являются наиболее распространенными легирующими элементами в магниевых сплавах, однако упрочняющее действие этих элементов сохраняется только до температур 150-200°C. Для повышения удельной прочности и технологичности таких сплавов прибегают к измельчению их зеренной структуры методами интенсивной пластической деформации (ИПД), в частности равноканальным угловым прессованием (РКУП) и кручением под высоким давлением (КВД). Вместе с тем, отмеченные методы ИПД не всегда вписываются в технологическую цепочку производства, в отличие от метода ротационной ковки, обеспечивающего при этом большую, чем при РКУП скорость деформировании.Aluminum and zinc are the most common alloying elements in magnesium alloys, however, the hardening effect of these elements is preserved only up to temperatures of 150-200 ° C. To increase the specific strength and manufacturability of such alloys, they grind their grain structure by the methods of intensive plastic deformation (IPD), in particular, equal-channel angular pressing (ECAP) and high-pressure torsion (HPC). At the same time, the mentioned IPD methods do not always fit into the technological chain of production, in contrast to the rotational forging method, which provides a higher deformation rate than with ECAP.

Известны, в частности, способы обработки магниевых сплавов ротационной ковкой со скоростью деформации по меньшей мере 10 сек-1 при увеличении температуры вплоть до 90% от температуры плавления материала (US 9561538 В2, C22F 3/17, 07.02.2017; US 20160045949 A1, B21J 7/16, 18.02.2016). Эти способы позволяют повысить прочность сплава за счет создания мелкозернистой структуры. Однако пластичность сплава при указанной обработке остается невысокой.Known, in particular, are methods for treating magnesium alloys by rotational forging with a deformation rate of at least 10 sec -1 with increasing temperature up to 90% of the melting temperature of the material (US 9561538 B2, C22F 3/17, 02/07/2017; US 20160045949 A1, B21J 7/16, 02/18/2016). These methods can improve the strength of the alloy by creating a fine-grained structure. However, the ductility of the alloy during this treatment remains low.

Известен также способ обработки магниевого сплава для получения проволоки, включающий предварительный нагрев магниевого сплава при температуре от 120 до 200°C в течение 1-15 мин и проведение ротационной ковки со скоростью, поддерживаемой в интервале между 6 и 10 м/мин (CN 101745592 A, C22F 1/06, 23.06.2010). Способ высокопродуктивен, прост в исполнении и не требует специального оборудования. Предел текучести полученного в результате обработки сплава на 25-53%, а предел прочности на 18-23% выше чем при использовании экструзии. Указанный способ принят в качестве наиболее близкого аналога для сравнения с методом, предлагаемым в настоящей заявке.There is also known a method of processing a magnesium alloy to produce wire, comprising preheating the magnesium alloy at a temperature of from 120 to 200 ° C for 1-15 minutes and performing forging at a speed maintained between 6 and 10 m / min (CN 101745592 A , C22F 1/06, 06/23/2010). The method is highly productive, simple to implement and does not require special equipment. The yield strength of the alloy obtained by processing the alloy is 25-53%, and the tensile strength is 18-23% higher than when using extrusion. The specified method is adopted as the closest analogue for comparison with the method proposed in this application.

Задачей изобретения является создание способа обработки магниевого сплава системы магний-алюминий-цинк, позволяющего с помощью стандартного оборудования получить продукт, обладающий оптимальным сочетанием механических свойств.The objective of the invention is to provide a method for processing a magnesium alloy of a magnesium-aluminum-zinc system, which allows using a standard equipment to obtain a product with an optimal combination of mechanical properties.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности сплава на основе магния системы Mg-Al-Zn с одновременным повышением пластичности.The technical result of the invention is to increase the strength of the magnesium-based alloy of the Mg-Al-Zn system with a simultaneous increase in ductility.

Технический результат достигается тем, что в способе обработки магниевого сплава системы Mg-Al-Zn, включающем предварительную термообработку сплава и ротационную ковку, предварительную термообработку проводят путем гомогенизирующего отжига при температуре 450-500°C, а ротационную ковку осуществляют ступенчато в интервале температур 400-350°C с суммарной истинной степенью деформации 2,5-3, при этом ковку на каждой ступени осуществляют при температуре на 25°C ниже предыдущей ступени до получения структуры, состоящей из зерен со средним размером меньше 5 мкм, насыщенных двойниками деформации.The technical result is achieved by the fact that in the method of processing a magnesium alloy of the Mg-Al-Zn system, including preliminary heat treatment of the alloy and rotational forging, preliminary heat treatment is carried out by homogenizing annealing at a temperature of 450-500 ° C, and rotational forging is carried out stepwise in the temperature range 400- 350 ° C with a total true degree of deformation of 2.5-3, while forging at each step is carried out at a temperature of 25 ° C below the previous step to obtain a structure consisting of grains with an average size of below 5 μm saturated with strain twins.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Проведение гомогенизирующего отжига в интервале температур 450-500°C позволяет получить в сплаве системы Mg-Al-Zn достаточно однородную структуру, в результате пластичность сплава повышается, что позволяет значительно интенсифицировать последующую обработку ротационной ковкой.Carrying out homogenizing annealing in the temperature range 450-500 ° C makes it possible to obtain a fairly uniform structure in the Mg-Al-Zn alloy, as a result, the ductility of the alloy increases, which significantly intensifies the subsequent processing by rotary forging.

Проведение ротационной ковки на первой ступени при максимальной температуре приводит к образованию структуры с незначительной неоднородностью и образованием двойников деформации, преимущественно в крупных зернах, что приводит к незначительному увеличению прочности при сохранении пластичности на прежнем уровне.Conducting rotational forging in the first stage at a maximum temperature leads to the formation of a structure with slight heterogeneity and the formation of deformation twins, mainly in large grains, which leads to a slight increase in strength while maintaining ductility at the same level.

Проведение следующих этапов деформации при температуре на 25°C ниже температуры деформации первого этапа с суммарной истинной степенью деформации 2,5-3 приводит к поэтапному измельчению зерен и увеличению в них плотности двойников деформации. Вместе с тем, из-за активизации призматического скольжения и максимального рассеяния текстуры одновременно увеличивается пластичность сплава.Carrying out the following stages of deformation at a temperature 25 ° C below the deformation temperature of the first stage with a total true degree of deformation of 2.5-3 leads to a gradual grinding of grains and an increase in the density of deformation twins in them. At the same time, due to the activation of prismatic slip and maximum scattering of the texture, the plasticity of the alloy simultaneously increases.

Следует отметить, что поэтапное снижение температуры на величину, большую 25°C, при каждом последующем шаге ротационной ковки повышает прочность сплава, но снижает его пластические характеристики. К таким же результатам приводит снижение нижнего значения интервала температур проведения ротационной ковки. Ротационная ковка с суммарной истинной степенью деформации ниже 2,5 не обеспечивает необходимых значений прочности сплава, поскольку она не позволяет достичь измельчения зерна до уровня 5 мкм с достаточно высокой плотностью насыщения зерен двойниками деформации.It should be noted that a gradual decrease in temperature by an amount greater than 25 ° C, with each subsequent step of rotational forging, increases the strength of the alloy, but reduces its plastic characteristics. The reduction of the lower temperature range of rotation forging leads to the same results. Rotational forging with a total true degree of deformation below 2.5 does not provide the necessary strength values for the alloy, since it does not allow grinding grain to reach a level of 5 μm with a sufficiently high density of saturation of grains with deformation twins.

ПримерExample

Обработке подвергали прутки из промышленного магниевого сплава МА2-1пч, содержащего, мас. %: 4,4 Al, 0,9 Zn, 0,4 Mn.The processing was subjected to rods of industrial magnesium alloy MA2-1pch containing, by weight. %: 4.4 Al, 0.9 Zn, 0.4 Mn.

Гомогенизирующий отжиг проводили при температуре 460°C в течение 6 часов.Homogenizing annealing was carried out at a temperature of 460 ° C for 6 hours.

Ротационную ковку осуществляли на ротационно-ковочной машине РКМ 31 на прутках диаметром 20 мм в три этапа с постепенным понижением температуры ковки на 25°C в интервале температур 400-350°C с одновременным увеличением истинной степени деформации до суммарной величины 2,77 с получением конечного диаметра прутков 5 мм. На первом этапе ротационную ковку проводили при температуре 400°C с истинной степенью деформации 0,58 до получения прутка диаметром 15 мм, на втором этапе - при температуре 375°C с суммарной истинной степенью деформации 1,39 до получения диаметра прутка 10 мм, на третьем этапе - при температуре 350°C с суммарной истинной степенью деформации 2,77 до конечного диаметра прутка 5 мм.Rotational forging was carried out on an RCM 31 rotary forging machine on bars with a diameter of 20 mm in three stages with a gradual decrease in forging temperature by 25 ° C in the temperature range 400-350 ° C with a simultaneous increase in the true degree of deformation to a total value of 2.77 to obtain the final bar diameter 5 mm. At the first stage, forging was carried out at a temperature of 400 ° C with a true degree of deformation of 0.58 to obtain a bar with a diameter of 15 mm, at the second stage - at a temperature of 375 ° C with a total true degree of deformation of 1.39 to obtain a bar diameter of 10 mm, the third stage - at a temperature of 350 ° C with a total true degree of deformation of 2.77 to a final bar diameter of 5 mm.

После гомогенизирующего отжига сплав имел однородную структуру со средним размером зерна порядка 19 мкм. Предел прочности сплава составлял 280 МПа, предел текучести - 220 МПа и относительное удлинение - 10,2%.After homogenizing annealing, the alloy had a homogeneous structure with an average grain size of about 19 μm. The alloy has a tensile strength of 280 MPa, a yield strength of 220 MPa, and an elongation of 10.2%.

После первой стадии ротационной ковки при 400°C предел прочности и предел текучести незначительно повысились (до 310 МПа и 230 МПа, соответственно), при этом удлинение сохранилось на уровне не подвергнутого деформационному упрочнению сплава, порядка 10%.After the first stage of rotational forging at 400 ° C, the tensile strength and yield strength slightly increased (up to 310 MPa and 230 MPa, respectively), while the elongation remained at the level of the alloy not subjected to strain hardening, about 10%.

Ротационная ковка на второй стадии при температуре на 25°C ниже первой (375°C) привела к еще большему повышению прочности (до 340 МПа) с незначительным снижением пластичности до 8%. Наконец, третья стадия ротационной ковки при температуре, сниженной до 350°C, повысила прочностные характеристики сплава до 380 МПа (предел прочности) и до 330 МПа (предел текучести), причем одновременно повысилась пластичность сплава, относительное удлинение составило 12,6%. Микроструктурный анализ обработанного по предложенной технологии сплава показал, что он имеет структуру с размером зерен порядка 3 мкм и высокой плотностью двойников деформации с шириной двойников 1,5±0,1 мкм. Рентгеноструктурный анализ текстуры показал значительную активизацию призматического скольжения, что привело к повышению пластичности ультрамелкозернистого магниевого сплава.Rotational forging in the second stage at a temperature 25 ° C lower than the first (375 ° C) led to an even greater increase in strength (up to 340 MPa) with a slight decrease in ductility to 8%. Finally, the third stage of rotational forging at a temperature reduced to 350 ° C increased the strength characteristics of the alloy to 380 MPa (tensile strength) and to 330 MPa (yield strength), while the ductility of the alloy increased, the elongation was 12.6%. Microstructural analysis of the alloy processed according to the proposed technology showed that it has a structure with a grain size of about 3 μm and a high density of deformation twins with a twin width of 1.5 ± 0.1 μm. An X-ray structural analysis of the texture showed a significant activation of prismatic slip, which led to an increase in the ductility of the ultrafine-grained magnesium alloy.

Таким образом, предложенная технология обработки магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn многостадийной ротационной ковкой позволяет получить изделия из магниевых сплавов с высоким сочетанием прочностных и пластических свойств.Thus, the proposed technology for processing magnesium alloys of the Mg-Al-Zn system by multi-stage rotational forging allows to obtain products from magnesium alloys with a high combination of strength and plastic properties.

Claims (1)

Способ обработки магниевого сплава системы Mg-Al-Zn, включающий предварительную термообработку сплава и ротационную ковку, отличающийся тем, что предварительную термообработку проводят путем гомогенизирующего отжига при температуре 450-500°С, а ротационную ковку осуществляют ступенчато в интервале температур 400-350°С с суммарной истинной степенью деформации 2,5-3, при этом ротационную ковку на каждой ступени осуществляют при температуре на 25°С ниже температуры предыдущей ступени до получения структуры, состоящей из зерен со средним размером меньше 5 мкм, насыщенных двойниками деформации.A method of processing a magnesium alloy of the Mg-Al-Zn system, including preliminary heat treatment of the alloy and rotational forging, characterized in that the preliminary heat treatment is carried out by homogenizing annealing at a temperature of 450-500 ° C, and rotational forging is carried out stepwise in the temperature range 400-350 ° C with a total true degree of deformation of 2.5-3, while rotational forging at each stage is carried out at a temperature of 25 ° C below the temperature of the previous stage to obtain a structure consisting of grains with an average size of m less than 5 microns saturated with strain twins.
RU2017141379A 2017-11-28 2017-11-28 Method for treating mg-al-zn magnesium alloy using rotational forging method RU2664744C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141379A RU2664744C1 (en) 2017-11-28 2017-11-28 Method for treating mg-al-zn magnesium alloy using rotational forging method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141379A RU2664744C1 (en) 2017-11-28 2017-11-28 Method for treating mg-al-zn magnesium alloy using rotational forging method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664744C1 true RU2664744C1 (en) 2018-08-22

Family

ID=63286789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141379A RU2664744C1 (en) 2017-11-28 2017-11-28 Method for treating mg-al-zn magnesium alloy using rotational forging method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664744C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716612C1 (en) * 2019-07-29 2020-03-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for hybrid treatment of magnesium alloys
RU2758798C1 (en) * 2020-07-21 2021-11-02 Дмитрий Львович Мерсон Method for producing a bioresorbable magnesium alloy and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101745592A (en) * 2010-01-15 2010-06-23 北京工业大学 Rotary swaging preparation method for high-strength magnesium alloy wire
RU2396368C2 (en) * 2008-07-24 2010-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по науке и инновациям PROCEDURE FOR THERMAL-MECHANICAL TREATMENT OF ALLOYS OF SYSTEM Mg-Al-Zn
CN104759839A (en) * 2015-04-19 2015-07-08 山西晋隆发科技有限责任公司 Truck and motor coach magnesium hub rotary-swaging forming method
US20160168678A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Jiangyin Biodegrade Medical Technology Co., Ltd Ultrafine-grained profile of twin-crystal wrought magnesium alloys, preparation process and use of the same
CN105921542A (en) * 2016-04-19 2016-09-07 兰州理工大学 Preparation method of magnesium alloy microtubule and special-purpose die

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2396368C2 (en) * 2008-07-24 2010-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Федеральное агентство по науке и инновациям PROCEDURE FOR THERMAL-MECHANICAL TREATMENT OF ALLOYS OF SYSTEM Mg-Al-Zn
CN101745592A (en) * 2010-01-15 2010-06-23 北京工业大学 Rotary swaging preparation method for high-strength magnesium alloy wire
US20160168678A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Jiangyin Biodegrade Medical Technology Co., Ltd Ultrafine-grained profile of twin-crystal wrought magnesium alloys, preparation process and use of the same
CN104759839A (en) * 2015-04-19 2015-07-08 山西晋隆发科技有限责任公司 Truck and motor coach magnesium hub rotary-swaging forming method
CN105921542A (en) * 2016-04-19 2016-09-07 兰州理工大学 Preparation method of magnesium alloy microtubule and special-purpose die

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716612C1 (en) * 2019-07-29 2020-03-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for hybrid treatment of magnesium alloys
WO2021021006A3 (en) * 2019-07-29 2021-05-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for hybrid processing of magnesium alloys (variants)
DE112020003615T5 (en) 2019-07-29 2022-05-19 Federalnoye Gosudarstvennoye Byudzhetnoye Obrazovatelnoye Uchrezhdeniye Vysshego Obrazovaniya "Toliattinskiy Gosudarstvennyy Universitet" PROCESSES FOR MIXED TREATMENT OF MAGNESIUM ALLOYS (VARIANTS)
RU2758798C1 (en) * 2020-07-21 2021-11-02 Дмитрий Львович Мерсон Method for producing a bioresorbable magnesium alloy and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3105359B1 (en) A method for treating a high strength cast aluminium alloy
CN104334760B (en) 2XXX series aluminium lithium alloy
FR2907466A1 (en) ALUMINUM ALLOY PRODUCTS OF THE AA7000 SERIES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
EP2558564A1 (en) 2xxx series aluminum lithium alloys having low strength differential
CA2938854C (en) High-strength alpha-beta titanium alloy
EP1991714A2 (en) Methods of beta processing titanium alloys
CN1681960A (en) Copper sputtering targets and methods of forming copper sputtering targets
JP3934372B2 (en) High strength and low Young's modulus β-type Ti alloy and method for producing the same
JP2011084791A (en) High-strength high-ductility magnesium alloy extruded material, and method for producing the same
CN104046934B (en) Prepare the method for ultra-fine crystal magnesium manganese alloy
RU2664744C1 (en) Method for treating mg-al-zn magnesium alloy using rotational forging method
WO2000037697A1 (en) Aluminum free-cutting alloy, processes for the production thereo f and use thereof
US20170356072A1 (en) Al-Zn ALLOY COMPRISING PRECIPITATES WITH IMPROVED STRENGTH AND ELONGATION AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
JP2007291488A (en) Magnesium alloy material manufacturing method and apparatus, and magnesium alloy material
RU2678111C1 (en) METHOD FOR PROCESSING MAGNESIUM ALLOY OF Mg-Y-Nd-Zr SYSTEM BY EQUAL CHANNEL ANGULAR PRESSING
US9745647B2 (en) Wrought magnesium alloy
WO2002063059A1 (en) High strenght aluminum alloy
ZHAN et al. Improving mechanical properties of Mg-Al-Zn alloy sheets through accumulative roll-bonding
EP2210964A1 (en) Magnesium alloy
Zhou et al. Effect of ECAP temperature on precipitation and strengthening mechanisms of Mg–9Al–1Si alloys
CN110802125B (en) A kind of preparation method of magnesium alloy bar
JP6099475B2 (en) Al-Mg-Si-based alloy member and manufacturing method thereof
RU2417857C1 (en) Method of deformation processing of metal rod-like workpiece
KR100570914B1 (en) Method of manufacturing high strength magnesium alloy by controlling the texture
JP6501109B2 (en) Aluminum alloy and material, and method of manufacturing extruded material