大型复杂结构高强耐热镁合金舱体热处理工艺研究

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1、制造技术辑究航天制造技术大型复杂结构高强耐热镁合金舱体热处理工艺研究袁勇1·2张小龙2田莹2李中权2刘文才1吴国华’(1．上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心，上海200240；2．上海航天精密机械研究所，上海201600)摘要：针对镁合金类大型复杂铸件在进行T6水淬热处理过程中易变形甚至开裂的问题，优化了一种基于空冷的T6热处理工艺。采用Mg．10Gd．3Y-0．5Zr合金和低压砂型铸造工艺制备了某型号舱体，并切取试样进行固溶和时效后均空冷的T6热处理工艺优化研究，获得最佳工艺为525℃x12h+2500Cxl2h，对应的最高

2、力学性能为：屈服强度247MPa、抗拉强度346MPa、延伸率3．4％。另外，随着时效温度和时效时间的增加，合金的断裂机制也由欠时效态的穿晶解理断裂转变为峰时效态的穿晶和沿晶混合型准解理断裂。关键词：Mg一10Gd一3Y-0．5Zr；舱体；热处理；力学性能StudyonHeatTreatmentOptimizationofHigh-strengthandHeat-resistantMgAlloyCabinwithComplicatedStructureYuanYon91。2ZhangXiaolon92TianYin92LiZhongq

3、uan2LiuWencailWuGuohual(1．NationalEngineeringResearchCenterofLightAlloyNetForming，ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240；2．ShanghaiSpaceflightPrecisionMachineryResearchInstitute，Shanghai201600)Abstract：Inordertoavoidcrackfailurestendtoappearincomplicatedstructuralcom

4、ponentswiththinwallswhenusingtraditionalwatercoolingmethodaftersolidsolutionandagingheattreatment，theT6heattreatmentprocessofthelOW．pressuresand．castMg．10Gd一3Y二O．5Zralloywhichwastakenaircoolingmethodaftersolidsolutionandagingtreatmentwasoptimized．Theresultsshowedthatthe

5、optimalT6heattreatmentunderSOlutionandair-cooledconditionwas525℃Ⅺ2h+2500Cxl2h。theyieldstrength．ultimatestrengthandelongafionwas247MPa，346MPaand3．4％，respectively．Inaddition，withtheincreaseofagingtemperatureandtime，thefracturemodeofT6treatedMg一10Gd·3Y-0．5Zralloychangedfro

6、mtransgranularcleavagefracturetomixtureoftransgranularandintergranularquasi-cleavagefracture．Keywords：Mg一10Gd一3Y一0．5Zr；cabin；heattreatment；mechanicalproperties1引言随着航天器制造技术的发展，其体积和质量都大幅增加，需要配置更多的载荷和燃料。在运载器载重能力的限制下，轻量化是航天器的目标。作为轻质的结构材料，镁合金在武器装备领域有广阔的应用前景。铸造镁合金在主承力、大型复杂关重构

7、件上的应用优势明显，可实现最优化减重和刚度设计、快速成形制造⋯。我国的材料体系中，铸造镁合金的绝对强度、塑性以及耐热性能普遍偏低。近年来开发的新型Mg—Gd—Y系镁合金是一种高强耐热且耐蚀性较好的镁合金材料，关于该类合金的合金成分优化、热处理作者简介：袁勇(1979一)，硕士，材料加工工程专业；研究方向：镁合金低压铸造技术。收稿日期：2015-12—14a-谢娃麓露对究2015年12月第6期工艺优化、微观组织演变和力学行为都己开展了大量的研究。不过，国内外有关Mg．Gd．Y系镁合金的研究主要集中于冷却速度较快的金属型铸造合金，而对于大

8、型砂型铸造该合金的报道相对较少，在工程化应用中仍存在问题【2~4】。目前航天器和武器装备上使用的镁合金类零部件结构简单，因而铸态镁合金零部件表面残余应力较小，不易开裂。但在航天器和武器装备上大量使用镁合金就必须实现由结构