[發明專利]一種細晶鎂合金的制備方法

有效

• 申請號: 201210451142.0
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102925831A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 周銀鵬;曾小勤;李德江;汪時宜;丁文江
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06;B21C25/02;C22C23/02
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及金屬材料加工技術領域，尤其涉及一種細晶鎂合金的制備方法。

背景技術

鎂合金是目前工業應用的最輕的金屬結構材料之一，相對其它金屬材料，鎂合金具有低密度，比強度和比剛度高，較好的機械加工性等優勢，在航空、航天以及汽車工業方面有較好的應用前景。近年來，隨著新型鎂合金材料在航空、航天、汽車和電子行業的快速應用，對鎂合金的研究也進入了一個新的階段，但是鎂合金屬于密排六方結構，滑移系少，常溫下塑性差、強度低制約了鎂合金的廣泛工業應用。采用塑性變形提高鎂合金的塑性一直是人們研究的重點，傳統擠壓工藝是可以改善鎂合金的性能，但細化晶粒效果有限，不能大幅度提高鎂合金的性能。大塑性變形工藝(SPD)的引入為鎂合金的研究開辟了一條新的途徑[1-3]，采用大塑性變形工藝可以制備超細晶變形鎂合金，另外，Mg-RE鎂合金因為稀土元素有較強的固溶強化和沉淀強化效應，力學性能與傳統鎂合金相比有大幅度的提高，成為了人們的研究熱點。

細晶強化是鎂合金主要的強化方式，大塑性變形雖然能大幅度細化晶粒，但晶粒大小對擠壓溫度比較敏感，鎂合金塑性不好。等通道角擠壓(ECAP)是細化晶粒的一種有效的大塑性變形工藝[4]，但存在一個問題，ECAP必須在較高的溫度下進行，否者會出現裂紋，高溫下晶粒會長大，細化效果不好。所以探究一種低溫下能對鎂合金進行大塑性變形的工藝具有重要意義。

參考文獻：

[1]陳勇軍，王渠東，翟春泉，丁文江.大塑性變形制備高強鎂合金的研究與展望[J].機械工程材料，2006(3)，1-3+47。

[2]張娟，劉長瑞，王快社，任紅霞.制備塊體細晶材料的大塑性變形方法[J].新技術新工藝，2008(8)，93-96+4。

[3]杜文博，秦亞靈，嚴振杰，左鐵鏞.大塑性變形對鎂合金微觀組織與性能的影響[J].稀有金屬材料與工程，2009(10)，1870-1875。

[4]靳麗.等通道角擠壓變形鎂合金微觀組織與力學性能研究.上海交通大學博士論文，2006。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中的不足，針對在較高的溫度下，采用等通道角擠壓(ECAP)制備鎂合金時，出現裂紋、晶粒長大、細化效果不好的問題，提供了一種細晶鎂合金的制備方法，所述方法在材料進行ECAP時給材料施加一定的背壓，使材料處于三向應力狀態(三向為橫向，縱向，法向)，提高材料的塑性，降低材料無裂紋擠壓的最低擠壓溫度。另外為了防止擠壓溫度過低時材料出現裂紋，本發明采用多步降溫。本發明適用于鑄造鎂合金，也適用于變形鎂合金的二次變形，既適用于傳統鎂合金，又適用于稀土鎂合金，特別對于難變形的稀土鎂合金，效果尤為明顯。

為實現上述目的，本發明提供了一種細晶鎂合金的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)分別對模具和試樣進行預熱；

(2)待所述模具和所述試樣溫度到達預熱溫度后，將所述試樣放入所述磨具中，采用Bc路線進行擠壓，在所述試樣被擠出的方向上施加50Mpa背壓，使所述試樣處于三向應力狀態；

(3)每擠壓2道次后，將所述試樣和所述模具的溫度均降低20℃；

(4)所述降溫后的試樣，按步驟(2)進行擠壓，如所述試樣在擠壓時出現裂紋，停止擠壓；如所述試樣在擠壓過程中沒有出現裂紋，進行下一道次擠壓；

(5)重復步驟(3)和步驟(4)直到所述試樣在擠壓時出現裂紋。

進一步地，所述模具為等通道擠壓模具。

進一步地，所述磨具采用加熱圈加熱，所述試樣在保溫爐中加熱。

進一步地，所述試樣包括稀土鎂合金和非稀土鎂合金。

進一步地，所述試樣為稀土鎂合金，步驟(1)所述的模具和試樣的預熱溫度為350-420℃。

進一步地，所述試樣為非稀土鎂合金，步驟(1)所述的模具和試樣的預熱溫度為200-250℃。

進一步地，所述擠壓前試樣的尺寸為12mm×12mm×90mm。

進一步地，所述的Bc路線是相鄰道次之間，試樣沿順時針旋轉90°。

進一步地，所述擠壓的速度為12mm/s。

進一步地，所述擠壓的時間為9s。