[發(fā)明專利]制造高塑性/成形性變形鎂合金板材的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610078071.2
• 申請(qǐng)日: 2016-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105603341B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文振;張文叢;王文珂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號(hào): C22F1/06
• 分類號(hào): C22F1/06;C22C23/04
• 代理公司: 北京奧文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11534
• 代理人: 張文,陰亮

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)大體上涉及金屬材料冶金及塑性加工領(lǐng)域。更具體地，本申請(qǐng)涉及制造高塑性/成形性變形鎂合金板材的方法。

背景技術(shù)

鎂合金具有密度低，比強(qiáng)度、比剛度高，熱疲勞性、導(dǎo)熱性和阻尼減振性能好，電磁屏蔽性能和機(jī)加工性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在航空航天、海洋船舶、電子、機(jī)械、汽車等各領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。我國(guó)大力開(kāi)發(fā)鎂合金產(chǎn)業(yè)，不但具有強(qiáng)大的資源優(yōu)勢(shì)，還有著巨大的市場(chǎng)需求。實(shí)現(xiàn)變形鎂合金板材在輕量化結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用，具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

然而，目前采用熱軋制技術(shù)制造的傳統(tǒng)鎂合金板材，由于其變形溫度高(≥300℃)，道次變形量小(≤25％)，且需多次中間加熱，導(dǎo)致工藝繁復(fù)、成材率低，難以獲得低成本變形鎂合金板材。同時(shí)其晶粒粗大的組織特點(diǎn)不利于板材總體性能的提高。此外，板材軋后存在強(qiáng)烈的{0002}基面織構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致高屈強(qiáng)比(≥0.8)以及低加工硬化率，這對(duì)板材二次成形性極為不利。

因此，開(kāi)發(fā)高塑性/成形性變形鎂合金板材制造技術(shù)，促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化尤其是在下游鈑金沖壓成形領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用，可一定程度上滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)輕量化構(gòu)件的廣泛性需求。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本申請(qǐng)涉及制造高塑性/成形性變形鎂合金板材的方法，其包括：

a)提供2.5-4.5wt.％Zn，0-0.5wt.％Zr，0-0.3wt.％Ca，0-1.6wt.％RE，雜質(zhì)元素的總量小于0.02wt.％，余量為Mg的鎂合金，其中RE選自Y、Gd和Nd中的一種或多種；

b)將所述鎂合金進(jìn)行低溫?cái)D壓，其中所述鎂合金的初始溫度為室溫-200℃；

c)對(duì)所述預(yù)擠壓的鎂合金進(jìn)行多道次降溫異步軋制，其中累積應(yīng)變量為0.8-3.0，并進(jìn)行一道次冷軋整形；以及

d)對(duì)所述軋后鎂合金板材直接進(jìn)行退火處理，從而得到所述高塑性/成形性變形鎂合金板材。

本申請(qǐng)的制造高塑性/成形性變形鎂合金板材的方法，通過(guò)向鎂中添加適量的元素Zn，Zr，Ca以及稀土元素Y、Gd和Nd中的一種或多種，可細(xì)化鑄態(tài)晶粒，經(jīng)均勻化處理后，易于形成具有較高固溶度的鎂合金鑄態(tài)坯料，同時(shí)降低晶格c/a軸比，并經(jīng)后續(xù)塑性加工過(guò)程中及退火處理后可以形成細(xì)小、低彌散的沉淀相，可提高板材加工硬化率，改善板材成形時(shí)的均勻應(yīng)變程度，從而極大提高板材塑性/成形性。

本申請(qǐng)的制造高塑性/成形性變形鎂合金板材的方法，通過(guò)一次大擠壓比的低溫?cái)D壓，借助Ca、RE成分元素的微合金化，獲得細(xì)小的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒，提高板坯強(qiáng)度和延伸率，同時(shí)可調(diào)控板厚，縮短后續(xù)軋制生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本。

本申請(qǐng)的制造高塑性/成形性變形鎂合金板材的方法，通過(guò)添加稀土元素Y、Gd和Nd中的一種或多種，促進(jìn)塑變時(shí)非基面滑移的開(kāi)動(dòng)，通過(guò)擠壓/異步軋制應(yīng)變量的合理配合，極大弱化板材基面強(qiáng)織構(gòu)，從而獲得低屈強(qiáng)比及高加工硬化率。

本申請(qǐng)的制造高塑性/成形性變形鎂合金板材的方法實(shí)現(xiàn)了細(xì)晶弱基面織構(gòu)組織的制備，使該板材具有優(yōu)異室溫塑性和后續(xù)二次成形能力，同時(shí)也獲得細(xì)晶、固溶、彌散析出等復(fù)合強(qiáng)化效果，表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1是本申請(qǐng)的制造高塑性/成形性變形鎂合金板材的方法的示意性流程圖。

具體實(shí)施方式

在以下的說(shuō)明中，包括某些具體的細(xì)節(jié)以對(duì)各個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方案提供全面的理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，不采用一個(gè)或多個(gè)這些具體的細(xì)節(jié)，而采用其它方法、部件、材料等的情況下可實(shí)現(xiàn)實(shí)施方案。

除非本公開(kāi)中另外要求，在整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)“包括”和“包含”應(yīng)解釋為開(kāi)放式的、含括式的意義，即“包括但不限于”。

在整個(gè)本公開(kāi)中提到的“一實(shí)施方案”或“實(shí)施方案”或“在另一實(shí)施方案中”或“在某些實(shí)施方案中”意指在至少一實(shí)施方案中包括與該實(shí)施方案所述的相關(guān)的具體參考要素、結(jié)構(gòu)或特征。因此，在整個(gè)公開(kāi)中不同位置出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一實(shí)施方案中”或“在實(shí)施方案中”或“在另一實(shí)施方案中”或“在某些實(shí)施方案中”不必全部指同一實(shí)施方案。此外，具體要素、結(jié)構(gòu)或特征可以任何適當(dāng)?shù)姆绞皆谝粋€(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中結(jié)合。

定義

在本文中，術(shù)語(yǔ)“高塑性/成形性”系指鎂合金適于塑性加工，具有良好的塑性和二次成形能力，如板平面拉伸室溫延伸率≥30％，屈強(qiáng)比(YS/UTS)≤0.70，室溫杯突值IE≥2.5。