[發明專利]一種提高鎂合金成形性能的方法

有效

• 申請號: 201310568800.9
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103556092A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 陳先華;潘復生;汪小龍;毛建軍;喬麗英
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及提高鎂合金成形性能的新方法，特別涉及通過降低鎂合金的雜質元素含量提高鎂合金的成形性能的方法。

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背景技術

近年來，隨著能源供求的緊張，不可再生能源的大量消耗，能源危機逐漸凸顯。為節約能源，各國對新材料的需求更加迫切，尤其是輕合金材料，如鎂及鎂合金材料。鎂合金是目前工業應用中最輕的工程材料，具有低密度、高比強度、高比剛度以及優良的阻尼性能，尺寸穩定性、機械加工性及電磁屏蔽性好等優點，已成為21世紀重要的商用輕質結構材料。

但是，鎂合金為密排六方結構，與其它合金相比，其結構對稱性低，因此其成形性較差，從而限制了鎂合金特別是變形鎂合金在工業上的應用。通常，為了提高鎂合金的成形性能，開展了很多不同的塑性變形工藝，例如，異步軋制和交叉軋制工藝。研究表明，將鎂合金原料進行異步軋制得到的鎂合金板材可以在室溫條件下實現單道次20%形變量，制備的鎂合金板材晶粒細小且力學性能提高；而交叉軋制能有效減輕材料的各向異性，提高其深沖性能，也能使材料組織更加均勻、并使晶粒趨向等軸。對比異步軋制、交叉軋制及常規軋制的板材，異步軋制明顯降低了板材基面織構強度，從而使板材室溫沖壓性能得到提高；而交叉軋制的板材，晶粒顯著細化，基面織構增強，提高了板材的力學性能，卻降低了板材沖壓成形性能；交叉軋制可以減弱板材各向異性。然而，以上兩種工藝相對于常規的擠壓和軋制工藝過于復雜，一定程度上增加了成本，且不利于大規模的生產應用。

而另外一種提高鎂合金成形性能的方法就是添加合金元素，有研究指出，添加稀土元素Ce可以激活鎂合金的非基面滑移，改善鎂合金的基面織構，促進熱加工過程中的動態再結晶，降低鎂合金的各向異性，從而提高鎂合金的成形性能。常熟市東方特種金屬材料廠朱正良等人公開了“一種鎂-釔-釓合金”（專利號為CN?103014468?A），通過添加稀土元素Gd使鎂基體點陣產生畸變，降低位錯攀移的速率，從而細化晶粒，達到提高鎂合金的強度及成形性能，但是通過添加稀土元素對鎂合金成形性能的提高效果不明顯，而且稀土屬于稀缺資源，儲量較少，價格高。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種提高鎂合金成形性能的新方法，從而推動鎂合金板材的規模化工程應用。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種提高鎂合金成形性能的方法，其特征在于，采用高純鎂合金按如下方法來實現，具體工藝步驟包括：

1）均勻化：將高純鎂合金鑄錠在熱處理爐中進行高溫均勻化處理，溫度為380-400℃，保溫時間為8-14h，空冷至室溫；

?2）熱軋制：軋制前將均勻化處理后的鑄錠在300-380℃預熱0.5小時，軋制溫度為300-380℃，單道次壓下量為15-20%，道次間在300-380℃溫度下重新加熱保溫8分鐘；

所述高純鎂合金為雜質總量控制在0.0043~0.025?wt.%之間的鎂合金。

進一步，所述高純鎂合金雜質含量為：AZ系鎂合金雜質總量在0.016~0.025?wt.%之間，其中Fe含量為0.004~0.010?wt.%。

進一步，所述高純鎂合金雜質含量為：ZK系鎂合金雜質總量在0.0043~0.0063?wt.%之間，其中Fe含量為0.0013~0.0020?wt.%。

所述高純鎂合金采用鎂熔體純化工藝或選用高純度的原鎂作為熔煉原材料制備而得。

本發明改善合金成形性能的機理在于：降低鎂合金中的雜質含量，尤其是Fe、Si雜質，可以有效減少其與Al元素生成化合物，從而增多能夠作為形核質點的Al₄C₃化合物的生成，進而細化了鑄態晶粒，促進了熱軋過程中動態再結晶。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

1、本發明提高成形性能效果明顯：本發明采用高純鎂合金材料，雜質含量低，通過促進動態再結晶細化鎂合金的微觀組織，改變其晶粒取向，弱化了基面織構，改善了鎂合金的各向異性，從而提高鎂合金的成形性能。

2.、本發明操作簡單：此方法無需加入其他合金元素，也不需要復雜的加工工藝，操作簡單，便于在工業中實現。

3、本發明適用面廣：本發明可適用于多種牌號商用鎂合金體系，如ZK?系、AZ?系、ZM?系、AM?系等。

附圖說明

圖1為普通AZ31鎂合金軋制板材與軋制方向分別成0°、45°、90°的拉伸曲線；