[發明專利]等通道螺旋擠壓制備高性能鎂合金的設備及方法

有效

• 申請號: 201711399812.8
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108296299B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 王利飛;張華;程偉麗;王紅霞;薛鳳梅;陳志青
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B21C23/21
• 分類號: B21C23/21;B21C25/02;B21C23/00;C22C23/02
• 代理公司: 14100 太原科衛專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 溫彪飛

本發明涉及鎂合金制備設備及方法，具體為等通道螺旋擠壓制備高性能鎂合金的設備及方法，解決目前缺乏制備高性能鎂合金的設備和方法的問題，方案：設備包括安裝在立式液壓機工作平臺上的擠壓模具，凹模上開有貫通的型腔，型腔上部為正多面體棱柱狀，下部為與上部型腔對應的螺旋棱柱狀，下口部設有正多面體棱柱狀卡口，凹模外套有加熱套。方法：將坯料切割、打磨、清洗、預熱，將模具預熱，坯料表面涂抹潤滑劑，置入坯料共同預熱，多道次螺旋擠壓制得成料，期間旋轉對角角度。優點：1、模具制造簡便，制備方法簡單，成本低；2、晶粒細化，基面織構弱化，強度和塑性性能大幅提高。

技術領域

本發明涉及鎂合金制備設備及方法，具體為等通道螺旋擠壓制備高性能鎂合金的設備及方法。

背景技術

鎂合金由于其較小的密度、高的比強度和比剛度、易切削加工等優良特點在汽車、3C電子、交通運輸、航空航天以及國防軍事領域等廣泛應用，被譽為“21世紀的綠色能源材料”。然而由于其典型的密排六方結構，室溫條件下僅有兩個獨立的滑移系，滿足不了米塞斯屈服準則塑性變形要求的五個滑移系，因而表現出較差的塑性和強度。同時鎂合金在加工過程中往往會形成形變織構，織構的出現導致其表現出較強的各向異性及拉壓不對稱現象，嚴重限制了鎂合金的產業化應用。晶粒細化能夠顯著提高金屬材料性能，其不僅能夠提高材料的強度的同時增強材料塑性，成為制備高性能鎂合金的主要手段之一，并被廣泛研究。劇烈塑性變形技術被證實是有效細化晶粒的方法，尤其是高壓扭轉方法，其晶粒可以細化至納米級別。然而高壓扭轉技術對于設備要求較高，并且變形過程中容易出現不均勻變形現象，制備出的材料過小等缺陷和弊端，對于產業化應用推廣有著較大的困難。因此，設計一種能夠通過高壓扭轉使鎂合金劇烈塑性變形，從而細化晶粒提高其金屬材料性能的設備和方法是十分有必要的。

發明內容

本發明解決目前缺乏制備高性能鎂合金的設備和方法的問題，提供一種等通道螺旋擠壓制備高性能鎂合金的設備及方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：等通道螺旋擠壓制備高性能鎂合金的設備，包括立式液壓機，所述立式液壓機的工作平臺上固定有凹模固定架，所述凹模固定架內設置有凹模墊塊，所述凹模墊塊上固定有凹模，所述凹模與凹模固定架之間設置有加熱套，所述凹模墊塊與凹模固定架之間襯有隔熱石棉，所述凹模中心開有貫通凹模的型腔，所述型腔上部為橫截面是正多邊形的棱柱狀腔體，所述型腔下部為與上部對應的螺旋棱柱狀腔體，所述型腔下口部設有與螺旋棱柱狀腔體連續過渡的正多面體棱柱狀卡口，所述凹模墊塊和工作平臺上開有與凹模型腔下口部對應的漏料孔，所述立式液壓機的液壓柱頭上固定有壓塊，所述壓塊上固定有凸模，所述凸模為與凹模上部型腔配合的正多面體棱柱。工作平臺上固定有凹模固定架，固定架內設有凹模墊塊，墊塊上固定有凹模，凹模型腔上部為正多邊形棱柱狀腔體，可對鎂合金坯料進行導向，型腔下部為螺旋棱柱狀腔體，各棱邊在型腔內壁形成螺旋式導槽，導引鎂合金坯料下壓過程中在腔體內隨螺旋線做螺旋剪切變形，鎂合金的材料晶粒C軸向剪切面傾斜基面織構弱化，由于塑性變形而導致晶粒發生細化。型腔下口部設有正多邊形棱柱狀卡口，鎂合金坯料擠出時重新塑形為正多面體棱柱，由于型腔上部和下部的橫截面均為正多邊形,坯料可多次反復擠壓扭轉，實現晶粒細化。

所述凸模和凹模是采用H13料制得的，所述凸模、凹模橫截面為正四邊形、正六邊形、正八邊形等類似對稱結構，所述凸模、凹模的工作面表面粗糙度為Ra0.08~0.16μm，所述凹模的型腔下部螺旋角度大于0°小于90°。橫截面為正四邊形、正六邊形、正八邊形對稱結構，保證坯料經一次螺旋擠壓后可旋轉一個對角角度后再次擠壓，反復對角旋轉擠壓實現細化晶粒的效果。

等通道螺旋擠壓制備高性能鎂合金的方法，是通過以下操作步驟實現的：

一、用線切割將鎂合金坯料切割為與凹模型腔配合的正多面體棱柱，用600目砂紙對坯料外表面進行打磨，去除油污，然后依次用1000、1200、2500目砂紙進行打磨，確保表面清潔、光滑；

二、用99%的丙酮液與99.5%的無水乙醇液按照體積比3:2配置清洗液置于清洗槽內攪拌混合均勻；