[發明專利]一種應變誘發鎂合金半固體材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310293666.6
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104278223A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 李飛
• 申請（專利權）人: 無錫成博科技發展有限公司
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊小雙

技術領域

本發明涉及一種應變誘發鎂合金半固體材料的制備方法，屬于鎂合金制備技術領域。

背景技術

鎂合金以其密度小、比強度及比剛度高和易于再生、蘊藏量豐富等一系列獨特的優點，被認為是21世紀最富于開發和應用潛力的“綠色材料’。

鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點是：密度小（1.8g/cm³鎂合金左右），比強度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金，主要用于航空、航天、運輸、化工、火箭等工業部門。在實用金屬中是最輕的金屬，鎂的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。它是實用金屬中的最輕的金屬，高強度、高剛性。

雖然我國是鎂工業大國，但對于鎂及其合金的組織性能、產品開發及應用等方面的研究，卻很有限，與歐、美、日等鎂工業強國有相當大的差距。在我國，常用的鎂合金成形方法只有壓鑄，實際應用的鎂合金結構件大多數是壓鑄件；而半固態鑄造等新工藝在大陸應用很少，只在香港和臺灣應用較多。

在鎂合金壓鑄生產實踐中，由于熔體鎂與氧有強烈的親和力，又加之鎂有高的蒸汽壓，使其易燃、易爆，這成為鎂合金鑄造生產中如何實現安全生產的難題。而鎂合金半固態成形工藝則很好地解決了這一難題。國際上，機械或電磁攪拌法、應變誘發熔化激活法、等溫熱處理法等用于制備非枝晶的、球化組織的鎂合金半固態原材料已成功應用于汽車、航空航天、IT產業等領域。在國內，鎂合金半固態材料制備領域，應變誘發熔化激活法尚無人觸及，但此方法工序簡單、節能又清潔。

吉澤升等（吉澤升，李慶芬，等，應變誘發AZ91D鎂合金半固態組織形態及形成機理，中國有色金屬學報，2003，13（5）：1156～1159）公開了一種采用應變誘發法制備鎂合金半固態組織形態的方法。但是該方法得到的鎂合金半固態組織的形態結構較差，粒徑較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應變誘發鎂合金半固體材料的制備方法，所述方法可適用于所有的鑄造鎂合金，且采用所述方法得到的半固體材料的組織形態優異，性能優異。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種應變誘發鎂合金半固體材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

（1）將鎂合金原料澆鑄；

（2）將澆鑄得到的鑄件機械加工為d15×15mm的試件；

（3）將試件進行壓縮變形；

（4）將變形后的試樣保溫，水淬，得到鎂合金半固體材料。

應變誘發熔化激活法是預先將常規鑄造的合金坯料進行足夠變形，即在原始坯料組織中引入應變能，破碎枝晶組織，最后按需要將變形后的金屬錠分切成一定大小，然后加熱到半固態狀態。在加熱過程中，首先發生再結晶，然后部分熔化，使固相晶粒分散在液相基體中，得到半固態坯料，該法制備的金屬坯料純凈，產量大，對制備較高熔點的非枝晶組織合金具有其獨特的優越性。

其機理是：形變使得晶粒內產生大量位錯，在加熱過程中，回復再結晶使熔化的部分液相滲入小角度晶界中，使得固相顆粒分開，從而使樹枝狀晶粒破碎，因此，應變誘發熔化激活法的工藝效果主要取決于較低溫度的變形和等溫處理兩個階段，通過對應變誘發熔化激活法進行改進，添加微量元素和進行循環熱處理，可使晶粒尺寸減小，初生相的顆粒更圓整，并縮短了初生相球粒化的時間。固相顆粒表面彌散分布許多小黑點，其為液相，是由于局部能量起伏所造成。變形后的組織演變過程依次為：等軸晶或短樹枝晶――小塊狀細晶粒――團塊狀――球狀大晶粒――球狀細晶粒。

所述澆鑄溫度為660～715℃，例如665℃、670℃、680℃、675℃、685℃、690℃、700℃、705℃、703℃、676℃、684℃、710℃，優選666～706℃，進一步優選672～702℃。

所述澆鑄過程中加精煉劑。

所述壓縮變形為冷壓縮變形，常溫下冷壓縮變形率為6～8%，例如6.2%、6.4%、6.6%、6.8%、7%、7.2%、7.4%、7.6%、7.8%，優選6.3～7.7%，進一步優選6.5～7.5%。

由冷變形金屬或合金的再結晶過程可知：當冷變形量較小時，由于變形不均勻，儲存能少，驅動力小，形變率低，再結晶后長大的晶粒個數少，導致某些晶粒特別粗大，晶粒尺寸不均勻、不圓整；當冷變形量大時，由于儲存能增加，導致形核率與長大率同時增加，但由于形核率的增加大于長大率的增加，故再結晶后的晶粒得到細化。