[發明專利]一種鎂合金多面循環軋制方法

無效

• 申請號: 201210574836.3
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103008346A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 朱榮;武艷軍;嵇文青;蔡霄天;劉玲麗
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B21B3/00
• 分類號: B21B3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

一??技術領域

本發明公開了一種超細晶金屬材料制備方法，涉及成型技術領域，具體是一種AZ31鎂合金多面循環軋制方法。

二??背景技術

鎂合金是最輕的金屬結構材料，具有高的比強度、比剛度、減振性、導熱性、可切削加工性和可回收性，因而被稱為21世紀的“綠色工程材料”。尤其是隨著汽車工業及電子行業的迅速發展，大量的鎂合金構件應運而生，部分代替了塑料、鋁合金甚至鋼鐵材料，預計鎂合金將成為本世紀最重要的商用輕質金屬結構材料之一。但是到目前為止，鎂合金的應用規模遠未達到預期，一個主要的限制因素就是較低的強度值。因此，提高鎂合金的強度成為鎂合金領域的核心問題之一。

在工程應用中，晶粒大小是影響金屬材料力學性能的重要因素。隨著晶粒尺寸的減小，大量晶界的出現限制或釘扎了位錯的運動，借此提高了材料的強度，可由著名的Hall-Petch公式(????????????????????????????????????????????????)來描述。因此，通過細晶化提高鎂合金強度是有效的手段之一。

目前，微納米金屬材料的制備工藝主要包括：（1）惰性氣體冷凝法：將材料在惰性氣體氣氛下蒸發，蒸發出的金屬原子與惰性氣體碰撞后動能降低，通過熱對流輸運到液氮冷卻的旋轉冷底板的表面，形成疏松粉末。收集后的粉末在高真空下冷壓制成塊體材料。（2）機械球磨法：通過磨球與料罐之間的碰撞，使粉末發生塑性變形、加工硬化和破碎。粉碎的粉末在隨后的球磨過程中發生冷焊合，再次被破碎，合金化并使晶粒不斷細化至納米級。隨后將粉末加壓成型便可制得納米塊體材料。（3）非晶晶化法：將非晶材料作為前驅材料，經過適當熱處理，使其轉變成納米尺度的多晶材料材料。（4）電解沉積法：通過在陰/陽極之間施加電壓(直流、脈沖)，沉積納米量級的金屬。上述方法工藝簡單，對設備要求不高，生產效率較高，適用材料范圍廣，經濟性好，比較適合于科學研究，但是其產物尺寸較小，均以薄膜形式存在，難以在工業上獲得應用。為了獲得塊體納米金屬材料，目前多采用劇烈塑性變形法，主要制備手段包括等徑角變形(Equal?channel?Angular?Pressing,?ECAP)，大比率擠壓(擠壓比100以上)，旋壓法(Torsion?Straining)，循環擠壓法(Cyclic?Extrusion,?CEC)等。上述方法均可以制備出塊體材料，但對設備要求較高，制備的材料均勻性較差，晶粒分布不均勻且多屬于微米尺度范圍，同時易于在材料中引入織構，降低了材料了應用價值。因此，必須改進和開發新的超細晶結構材料的制備技術。

三??發明內容

本發明在于提供一種鎂合金多面循環軋制方法，使軋制得到的鎂合金晶粒更細小、強度和延伸率更高，實現了鎂合金的組織細化和力學性能的改善。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種鎂合金多面循環軋制方法，包含以下步驟：

第一步：采用線切割切取方形橫截面的鎂合金板材；

第二步：采用二輥軋機對合金進行第一次軋制；

第三步：將第一次軋制后的板材繞軋制軸方向順時針旋轉90°，對合金進行第二次軋制，再將第二次軋制后的板材繞軋制軸方向順時針旋轉90°，對合金進行第三次軋制，如此構成一個軋制循環，軋制工藝完成；或者，將第一次軋制后的板材繼續進行多道次軋制后，繞軋制軸方向順時針旋轉90°，再對板材繼續進行多道次軋制，軋制工藝完成。

通過循環軋制，可以得到比較均勻的等軸組織，晶粒尺寸得到進一步細化，同時織構強度明顯弱化。循環軋制得到的AZ31合金晶粒平均尺寸為7μm，力學性能可達到延伸率13%，屈服強度330MPa，抗拉強度360MPa。

本發明與現有技術相比的有益效果：

（1）具有優良性能。本發明利用孿生極性，在不同作用面的壓力作用下最大限度的激發孿晶，引入了孿晶界面強化，極大提高了鎂合金的屈服強度，而保持了足夠的塑性；通過不同方向的軋制，弱化了變形織構。

（2）制備方法簡單。本發明利用傳統的軋制技術，只需改進工藝條件，控制適當的溫度和軋制道次即可獲得高強高塑鎂合金；工藝簡單，對設備要求不高，易于工業化生產。

四??附圖說明

圖1?循環軋制方法示意圖；

圖2?循環軋制鎂合金微觀組織；

圖3循環軋制鎂合金力學曲線（一）

圖4循環軋制鎂合金力學曲線（二）

五??具體實施方式

一種鎂合金多面循環軋制方法，包括兩種方案，具體如下：

方案一：