[發(fā)明專利]一種結(jié)合高能超聲處理的鎂合金熱處理方法

有效

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• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103320730A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張松利;趙玉濤;陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06;C22F3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎂合金熱處理的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到在高能超聲場作用下的鎂合金熱處理方法。

背景技術(shù)

鎂合金是實際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、比強度高、散熱性佳、吸振性好、電磁屏蔽性好等特性，在汽車、通訊和電子行業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。熱處理是改善或調(diào)整鎂合金力學(xué)性能和加工性能的重要手段；有的熱處理工藝可以減小鎂合金鑄件的鑄造內(nèi)應(yīng)力或淬火應(yīng)力，從而提高工件的尺寸穩(wěn)定性，而有的熱處理工藝可以使鎂合金產(chǎn)生強化；鎂合金內(nèi)部合金元素的固溶度決定了該鎂合金能否通過熱處理來改善其性能，若固溶度隨溫度變化，則可以通過熱處理改善性能；鎂合金的熱處理以固溶處理和人工時效處理為主。固溶處理是在一定溫度和保溫時間下，使鎂合金中合金元素固溶到α-Mg基體中形成固溶體，獲得適宜的晶粒度，改善鎂合金的強度、硬度和蠕變性能；但是由于鎂合金內(nèi)部元素性能較穩(wěn)定，原子擴散較慢，所以要對它進行較長的加熱時間以保證強化相充分溶解，這一過程是十分緩慢和費力的；為了防止鎂合金在熱處理的過程中發(fā)生氧化反應(yīng)，還必須通入氮氣、氦氣或者氬氣進行保護，生產(chǎn)制備工藝繁瑣；鎂合金在進行固溶處理后接著再進行人工時效，可以產(chǎn)生沉淀相，沉淀相與滑動位錯相互作用，使屈服強度提高，鎂合金得到強化，但是長時間加熱仍然是該過程中存在的問題。

對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，針對鎂合金的熱處理技術(shù)有不少文獻報道，如中國專利號200610095197.3（名稱“一種用于Mg-Al系鑄造鎂合金熱處理強化的固溶處理方法”），該專利技術(shù)是將合金熔化升溫到700～720℃后，進行鑄造，在鑄造過程中當(dāng)合金的溫度降到合金固相線溫度以下的固溶處理溫度后，在保護氣氛下保溫12～17小時，然后快速取出淬入水中，該技術(shù)熱處理溫度高，處理時間長，成本高，所制備的合金性能有待于進一步提高；中國專利號200610125518.3（名稱“一種結(jié)合電流處理的鎂合金熱處理方法”），在傳統(tǒng)的鎂合金熱處理工藝基礎(chǔ)上施加電流，固溶時效溫度較高，固溶處理和時效處理時間較長，該制備工藝存在一定的局限。

到目前為止，在高能超聲作用下的鎂合金熱處理技術(shù)未見報道；因此，本專利技術(shù)提供一種結(jié)合高能超聲處理的鎂合金熱處理方法。該方法可以大大縮短鎂合金熱處理固溶時間和人工時效時間，降低鎂合金固溶時效溫度，避免了鎂合金在高溫條件下的氧化。提高了效率，降低成本，改善了鎂合金的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)合高能超聲處理的鎂合金熱處理方法，在較低溫度和較短時間熱處理條件下，利用高能超聲的高能超聲效應(yīng)（熱效應(yīng)、聲空化效應(yīng)、聲流效應(yīng)）改善鎂合金熱處理工藝，具有工藝簡單、無污染、制備成本低，熱處理后的鎂合金性能優(yōu)異等優(yōu)點。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，將鎂合金與高能超聲變幅桿端部連接，置于一定溫度的油介質(zhì)中加熱，進行固溶處理一段時間，同時施加不同功率的高能超聲，然后在一定溫度的油介質(zhì)中進行淬火處理；該技術(shù)工藝簡單，熱處理后的鎂合金晶粒尺寸細小，形貌圓整，提高了鎂合金的性能。工藝過程包括鎂合金與高能超聲變幅桿端部連接、熱處理介質(zhì)加熱、施加高能超聲以及淬火。

本發(fā)明包括以下步驟：

（1）將鎂合金置于試樣支撐板上，試樣支撐板通過調(diào)整螺栓和調(diào)整螺母與高能超聲變幅桿上端支架連接；通過調(diào)整螺栓使試樣與變幅桿端部保持一定的間距H。

（2）將步驟（1）連接好的裝置浸入到油介質(zhì)中，保持變幅桿頂端浸入到油介質(zhì)中一定深度，將介質(zhì)油加熱到一定溫度，對試樣進行固溶處理一段時間。

（3）固溶處理的同時開啟步驟（1）中的超聲發(fā)生器，調(diào)整超聲功率大小，對試樣進行不同作用方式的超聲處理。

（4）對步驟（3）和（4）處理一段時間后，將步驟（1）中的調(diào)整螺栓松開，將試樣快速放入一定溫度的油介質(zhì)中進行淬火處理。

（5）將步驟（5）淬火處理的試樣重復(fù)步驟（1）。

（6）將步驟（6）連接好的裝置浸入到油介質(zhì)中，保持變幅桿頂端浸入到油介質(zhì)中一定深度，將介質(zhì)油加熱到一定溫度，對試樣進行時效處理；時效處理的介質(zhì)溫度應(yīng)低于步驟2的介質(zhì)溫度。

（7）重復(fù)步驟（3）。

（8）時效和超聲處理完畢后，將調(diào)整螺栓松開，取下試樣空冷到室溫。

步驟（1）中所述的裝置如圖所示。

步驟（1）中所述的間距H范圍在5～15mm。

步驟（2）中所述的介質(zhì)溫度范圍在280℃～328℃。

步驟（2）中所述的固溶處理時間范圍在2～5h。

步驟（2）中所述的一定深度范圍在5～8mm。