[發明專利]一種細晶鎂合金的制備方法

無效

• 申請號: 201110308821.8
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102304685A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 陳強;舒大禹;康鳳;陳嫚麗;王艷彬;趙祖德
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

技術領域

本發明涉及金屬材料，尤其涉及鎂合金材料，具體涉及一種細晶鎂合金的制備方法。

背景技術

鎂合金具有比重輕、比強度高、耐沖擊性能和抗震性能良好、電磁屏蔽性能和切削加工性能優良等特點，被譽為21世紀可綠色回收且不污染環境的清潔材料，有望在航空航天、武器裝備、汽車、軌道列車、3C產品等領域，獲得日益廣泛的應用。

鎂合金屬于密排六方晶體結構，因而塑性成形性差、難以進行塑性加工，其應用范圍受到了一定程度的限制，致使鎂合金達不到鋁合金應用的普及水平。目前，鎂合金的應用主要是作為壓鑄件，但其應用面臨著兩大難題：一是由于受到壓鑄機噸位和金屬流動性的限制，對于大型復雜的構件還難于壓鑄成型；二是壓鑄件的強度、疲勞性能和斷裂韌性等相對偏低，不能充分發揮鎂合金的優勢，難于滿足航空航天、武器裝備、軌道機車等對高性能構件的需求。因此，提高鎂合金材料的塑性、強度已成為科技工作者研究的熱點和重點。

世界各國的科技工作者都致力于改善或提高鎂合金塑性成形性的方法，根據經典的Hall-Petch理論可知，只有使鎂合金晶粒細化到10μm以下時，才有可能大幅提高鎂合金的塑性和強度，這樣的鎂合金材料才有利于后續的冷成形或等溫成形，能夠塑性成形出不同規格、形狀的零件。

鎂合金常規塑性加工方法主要是等溫擠壓、軋制、沖壓等，是將鎂合金坯料加熱到300℃～450℃條件下，放到模具中進行擠壓或軋制，然而因其坯料心部溫度明顯高于坯料表面溫度，同時坯料與模具/軋輥之間有摩擦力，易造成顯著的塑性變形不均勻，晶粒細化效果不顯著；如果坯料和模具溫度均較低，則很容易導致鎂合金擠壓或軋制開裂。目前國內外鎂合金晶粒細化的新工藝方法主要有：快速凝固粉末包套擠壓或熱軋、機械合金化粉末包套擠壓或熱軋、等通道角式擠壓(ECAE)等方法，這些方法均可以使鎂合金晶粒細化到亞微米數量級，但是工藝過程與模具結構復雜，難于控制，成本相對較高，還不能滿足工程化應用批量生產的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種細晶鎂合金的制備方法，該方法適宜于改善或提高鎂合金的強度、韌性、塑性成形性能。

本發明的目的是這樣實現的：

一種細晶鎂合金的制備方法，其特征在于：模具預熱溫度為350±5℃；鎂合金坯料至少進行5道次擠壓變形，在進行擠壓過程中，鎂合金坯料的預熱溫度為250±5℃～380±5℃，擠壓速率為2mm/s～15mm/s，且每次擠壓方向不同，鎂合金坯料的預熱溫度由高到低，擠壓速率由大到小。

上述制備方法中，進行到第5道次擠壓變形時，鎂合金坯料的預熱溫度為280±5℃，擠壓速率為4mm/s，此時鎂合金的晶粒尺寸細化到10μm以下，大部分晶粒尺寸達到5μm，延伸率為20%左右，此后隨著擠壓道次增加，鎂合金材料的晶粒尺寸、室溫抗拉強度與延伸率等基本不發生變化。

上述制備方法中，共進行了6道次擠壓變形，不同道次鎂合金擠壓時鎂合金坯料預熱溫度、擠壓速率發生變化，即為多道次多向變溫擠壓技術，鎂合金坯料的預熱溫度依次為380±5℃、350±5℃、325±5℃、300±5℃、280±5℃、250±5℃，該方法減少了擠壓過程中高溫導致動態再結晶晶粒的完全長大、混晶等現象發生。因此，采用多道次多向變溫擠壓所制得的鎂合金的晶粒得到顯著細化，晶粒尺寸均勻。

上述制備方法中，共進行了6道次擠壓變形，其擠壓速率依次為15mm/s、10mm/s、8mm/s、6mm/s、4mm/s、2mm/s。

上述制備方法中，模具的內表面和鎂合金坯料表面涂有油基/水基石墨潤滑劑，以降低擠壓過程中鎂合金坯料與模具之間的摩擦力，提高鎂合金坯料變形的均勻性，并有效減少鎂合金表面的加熱氧化程度。

本發明具有以下有益效果：