[發明專利]往復鐓擠變形-等溫退火制備鎂合金半固態坯料的裝置及方法

無效

• 申請號: 201310308750.0
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103343308A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 胡連喜;徐巖;孫宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明屬于金屬半固態成形工藝技術領域，具體涉及一種往復鐓擠變形-等溫退火制備鎂合金半固態坯料的裝置及方法。

背景技術

鎂合金具有密度小、比強度高、比剛度大、阻尼性能好、電磁屏蔽性能好、對環境友好、易于回收利用等優點，在航空航天、汽車、電子、通訊等工業領域具有極其重要的應用價值與應用前景。但是，鎂合金的塑性加工成形性能較差，在很大程度上限制了鎂合金材料的應用。半固態成形技術的出現，為鎂合金的加工成形開辟了一條新的途徑，并有望成為生產高性價比鎂合金零件的實用化技術。其中，半固態坯料的制備是半固態成形技術的關鍵所在。目前，已開發的半固態坯料制備方法主要有機械攪拌法、電磁攪拌法、粉末冶金法、超聲振動法、單輥旋轉法等。此外，現有研究表明應變誘導熔化激活法(StrainInduced?Melt?Activation，簡稱SIMA法)也能夠有效的解決半固態坯料的制備問題。但是，傳統的SIMA法所采用的變形處理方法均屬于傳統變形工藝范疇，如鐓粗、擠壓、軋制等，它存在坯料變形后形狀尺寸改變很大，尤其在實施累積大應變的情況下，會使坯料尺寸變得失去實際應用價值，而且存在工藝成本高的問題。因此，開發低成本、坯料形狀尺寸在累積大變形后不改變或改變小、成形后零件性能優良的半固態坯料制備方法，成為推動鎂合金半固態成形技術發展與實際應用的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是解決現有應變誘導法制備鎂合金半固態坯料存在的坯料形狀改變大、工藝成本高和生產效率低的問題，而提供往復鐓擠變形(Repetitive?Upsetting-Extrusion，簡稱RUE)-等溫退火制備鎂合金半固態坯料的裝置及方法。

本發明往復鐓擠變形-等溫退火制備鎂合金半固態坯料的裝置由上模板、上墊板、上壓套、鐓粗凸模、上壓板、凹模預緊套、凹模、擠壓凸模、下壓板、下壓套、下墊板和下模板組成；凹模設有型腔，凹模預緊套套在凹模的外圓上，上壓板分別與凹模及凹模預緊套的上表面相連，下壓板分別與凹模及凹模預緊套的下表面相連，在型腔的上部插有鐓粗凸模的一端，鐓粗凸模的另一端固定在上壓套內，上壓套的上端面與上墊板固定連接，墊板的上端面連接有上模板，在型腔的下部插有擠壓凸模的一端，擠壓凸模的另一端固定在下壓套內，下壓套的下端面與下墊板固定連接，下墊板的下端面連接有下模板；其中凹模通過左凹模和右凹模扣合組成。

本發明往復鐓擠變形-等溫退火制備鎂合金半固態坯料的方法通過以下步驟實現：

一、將鑄態鎂合金坯料機械加工成圓柱形棒料；

二、對圓柱形棒料進行潤滑處理，然后放入往復鐓擠變形-等溫退火制備鎂合金半固態坯料的裝置型腔內，將圓柱形棒料加溫至鐓擠溫度；

三、通過鐓粗凸模下行鐓粗圓柱形棒料變形直至充滿型腔，將鐓粗凸模復位后，翻轉往復鐓擠變形-等溫退火制備鎂合金半固態坯料的裝置，然后再通過擠壓凸模下行擠壓圓柱形棒料變形直至充滿型腔，進行鎂合金坯料的鐓擠變形；

四、重復步驟三鎂合金坯料的鐓擠變形過程，完成多道次的往復鐓擠變形，開模得到預變形坯料；

五、將步驟四得到的預變形坯料按照半固態成形零件的尺寸要求切割成坯料，然后放入加熱爐中進行等溫退火處理，得到退火后的坯料；

六、對退火后的坯料進行快速冷卻，得到鎂合金半固態坯料；

其中步驟二所述的鐓擠溫度為200～380℃；步驟三所述的鐓擠處理過程中的擠壓比為2～3，步驟四往復鐓擠的道次為3～5次。

本發明所用的鐓擠溫度是通過熱壓縮的試驗方法得到的鎂合金熱加工區間。

本發明的原理：通過多道次往復鐓擠對鎂合金坯料進行預變形處理，使之獲得足夠大的誘導應變，同時充分破碎原始鎂合金鑄造坯料中的粗大低熔點組元相，細化基體主相晶粒尺寸，在此基礎上，將預變形處理的鎂合金坯料在半固態溫度區間進行等溫退火處理，使其低熔點相重熔，固相基體晶粒球化，即可得到晶粒細小的球狀晶半固態組織。

綜上本發明往復鐓擠變形-等溫退火制備鎂合金半固態坯料的方法具有以下有益效果：

一、應用本發明制備的鎂合金半固態坯料具有固相晶粒尺寸細小、球化程度高的特點，由該鎂合金半固態坯料制備的鎂合金制件具有較高的力學性能。

二、鎂合金的圓柱形鑄態坯料經多次往復鐓擠變形后，仍保持坯料的原有尺寸和形狀，便于運送和下一步的等溫退火處理，提高了生產效率。

三、單道次的成形力較小，對設備要求低，設備投資少，延長了模具的使用壽命。

附圖說明