[發(fā)明專利]一種利用高速沖鍛制備超細(xì)晶鎂合金的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110448063.X
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102517527A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊續(xù)躍;馬繼軍;吳新星
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種超細(xì)晶鎂合金的制備方法，特指利用高速沖鍛制備超細(xì)晶鎂合金的方法。屬于鎂合金加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、電磁屏蔽性能好和易于回收等優(yōu)點，在3C產(chǎn)品、汽車、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，利用其優(yōu)異的比強度，鎂合金已被廣泛用于制備筆記本電腦殼體和汽車附件等；因為其良好的導(dǎo)熱性而被用于生產(chǎn)發(fā)熱量高的電腦及投影儀的外殼和散熱部件；同時因其優(yōu)異的電磁屏蔽性能，被用于制造手機電話的殼體及屏蔽材料。在這種背景下，鎂合金的發(fā)展面臨著很好的機遇，其在各種合金制件中所占比例逐年增加。但是，與傳統(tǒng)鋁、鐵等立方結(jié)構(gòu)金屬相比，鎂合金低的強度及塑性嚴(yán)重地限制了鎂合金的廣泛應(yīng)用。

眾所周知，細(xì)化晶粒有利于提高強度和延性。近年來開發(fā)出的超細(xì)晶鎂合金特種加工技術(shù)，如等徑角擠壓(ECAE)等雖可以較好細(xì)化晶粒，但加工材料因受模具限制，尺寸較小，且工序繁多，生產(chǎn)效率低，制約了其在工業(yè)上的推廣和應(yīng)用。利用累積軋制焊(ARB)也可以細(xì)化晶粒。軋制中，軋件邊部因產(chǎn)生附加拉應(yīng)力而易出現(xiàn)側(cè)裂，故道次壓下量一般不超過20％，但是為保證鎂合金的順利焊合，又要求道次壓下量大于20％，這就限定了該工藝只適用于AZ31及MB2等塑性較好鎂合金，對于塑性較差的AZ91等鑄態(tài)鎂合金以及稀土鎂合金等較難應(yīng)用。同時為累積較大變形量而獲得細(xì)晶，則需要多次重復(fù)ARB過程(一般至少4-5次)，這無疑會降低生產(chǎn)效率、增加成本且晶粒細(xì)化至1～2μm已達(dá)極限。為制備晶粒尺寸小于1μm的超細(xì)晶鎂合金和克服現(xiàn)有技術(shù)存在的適用材料有限等問題，有必要提供一種新的細(xì)化鎂合金的加工方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有關(guān)于制備超細(xì)晶鎂合金工藝中存在的生產(chǎn)效率不高、適用材料有限、晶粒細(xì)化程度低等問題而提供一種加工工藝合理、所需設(shè)備簡單、操作方便的利用高速沖鍛制備超細(xì)晶鎂合金的方法。

本發(fā)明的一種利用高速沖鍛制備超細(xì)晶鎂合金的方法，包括下列步驟：

第一步：均勻化處理

將鎂合金鑄錠或變形態(tài)材料，加熱到350～550℃，保溫0.5～24h后空冷；

第二步：沖鍛

將第一步所得材料加熱到?jīng)_鍛溫度250～580℃，保溫10～90min，進(jìn)行至少一次高速沖鍛，每次高速沖鍛后水淬，所述每次高速沖鍛應(yīng)變速率為0.1～100s^-1，壓下量為60～90％。

本發(fā)明的一種利用高速沖鍛制備超細(xì)晶鎂合金的方法中，每次高速沖鍛后，將沖鍛件分割后疊加在一起，加熱后進(jìn)行下一次沖鍛。

本發(fā)明一種利用高速沖鍛制備超細(xì)晶鎂合金的方法中，所述的保溫時間10～60min，沖鍛溫度為300～520℃，沖鍛應(yīng)變速率為0.1～50s^-1，單次壓下量為70～90％。

本發(fā)明一種利用高速沖鍛制備超細(xì)晶鎂合金的方法，所述鎂合金選自Mg-Al-Zn系列合金、Mg-Zn-Zr系列合金或稀土鎂合金中的一種。

本發(fā)明通過加熱鎂合金后進(jìn)行沖鍛，利用高應(yīng)變速率、大道次壓下量細(xì)化鎂合金晶粒。通過高應(yīng)變速率結(jié)合大的道次壓下量可獲得細(xì)小晶粒。由于具有密排六方的鎂合金晶體結(jié)構(gòu)對稱性差，滑移系非常有限，且鎂合金的層錯能較低，從而鎂合金在熱壓過程中很容易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。利用沖鍛可抑制形核的晶粒長大，保留細(xì)小的再結(jié)晶晶粒，從而得到晶粒細(xì)小的鎂合金。沖鍛后晶粒細(xì)小的鎂合金經(jīng)剪斷、疊加，加熱后再次沖鍛，反復(fù)循環(huán)可獲得超細(xì)晶鎂合金。

本發(fā)明一種利用高速沖鍛制備超細(xì)晶鎂合金的方法具有以下幾大優(yōu)點：

1、采用高速沖鍛，道次壓下量大，可以快速、有效地細(xì)化鎂合金晶粒，大幅度提高生產(chǎn)效率，更利于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

2、適用材料廣泛，有效地解決了現(xiàn)有制備超細(xì)晶鎂合金方法中存在的難以加工塑性差或變形抗力大的鎂合金這一突出問題；

3、本發(fā)明工藝?yán)贸Ｒ?guī)鍛壓設(shè)備即可實現(xiàn)，設(shè)計合理，設(shè)備要求簡單，操作方便，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

綜上所述，本發(fā)明工藝設(shè)計合理，設(shè)備要求簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于難以加工塑形差或變形抗力大的鎂合金，道次變形量小，晶粒細(xì)化緩慢和難以規(guī)模化應(yīng)用等問題，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明高速沖鍛的原理示意圖。

附圖2a為本發(fā)明實施例1的熱軋態(tài)AZ21鎂合金450℃均勻化退火3h后的金相組織。