[發明專利]一種高性能鎂合金管材的擠壓加工方法

在審

• 申請號: 201811587031.6
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109702028A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 張華;白曉青;王利飛;樊建鋒;張強;董洪標;許并社
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B21C23/00
• 分類號: B21C23/00;B21C23/21;B21C23/32;B21C25/02;B21C29/00;B21C31/00;B21C43/00;B08B3/12;C22F1/06;B24B1/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

本發明屬于有色金屬塑性加工技術領域，具體是一種高性能鎂合金管材的擠壓加工方法。解決了現有鎂合金加工方法存在單次擠壓變形量較小以及樣品尺寸小且組織不均勻的技術問題。本發明在筒形擠壓模具內、在加熱狀態下，對鎂合金坯料進行擠壓加工，使鎂合金坯料由棒狀變為管狀，然后鎂合金管材通過波紋狀剪切擠壓通道，且管材通過波紋狀剪切擠壓通道前后的直徑不變，在此過程中產生多次剪切變形，既可細化晶粒組織，又可弱化基面織構，提高綜合力學性能，應用范圍較廣。最終可制備出晶粒尺寸為500nm左右的高性能鎂合金管材。

技術領域

本發明屬于有色金屬塑性加工技術領域，具體是一種高性能鎂合金管材的擠壓加工方法。

背景技術

近年來，鎂及鎂合金因其獨特且優良的綜合力學性能受到了廣泛的關注，是目前最輕的金屬結構材料。由于鎂及鎂合金具有優良的性能特點，例如：密度低、質量輕、導電導熱性能極好、較高的比強度和比剛度、電磁屏蔽性能好、機加工性能優良，除此之外，還易于回收，所以鎂及鎂合金擁有極好的應用前景，目前已經在軍事、航空航天與數碼電子產品等領域得到了大范圍的應用。但是，由于鎂及鎂合金自身的晶體結構缺陷，比如：鎂是密排六方結構，可啟動的獨立的滑移系少，難以發生變形，室溫力學性能差；除此之外，鎂屬于活潑金屬，容易發生化學反應使其氧化而且耐腐蝕性能差，因此極大的限制了鎂及鎂合金的推廣應用。因此，只有生產加工綜合力學性能好的鎂合金材料才能拓寬其適用范圍。

根據目前的研究現狀，為了提高鎂合金的綜合力學性能主要是通過合金化與晶粒細化這兩種途徑。合金化是指在常見的鎂合金基礎上通過熔煉添加一種或多種元素，以此來提高鎂合金的強度和硬度。但是由于合金化熔煉過程中需要添加合金元素或稀土元素，危險系數高、成本較高。劇烈塑性變形是晶粒細化的一種主要方式，劇烈塑性變形可以克服傳統加工方法的缺點，使材料的晶粒尺寸細化至亞微米級甚至納米級，并獲得優異的綜合力學性能，常見的劇烈塑性變形主要包括：等通道轉角擠壓、高壓扭轉以及累積疊軋等。這些劇烈塑性變形方法各有特點，等通道轉角擠壓是目前應用最廣的一種方法，樣品擠壓前后形狀和尺寸不發生變化，可以多次反復擠壓變形累積較大的塑性變形量，但其單次擠壓變形量較小；高壓扭轉可制備具有更小晶粒尺寸的薄片樣品，但其樣品尺寸小且組織不均勻。總之，很多劇烈塑性變形方法存在諸多技術問題和不足。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術的狀況，提供一種高性能鎂合金管材的擠壓加工方法，在筒形擠壓模具內、在加熱狀態下，對鎂合金坯料進行擠壓加工，使鎂合金坯料由棒狀變為管狀，然后鎂合金管材通過波紋狀剪切擠壓通道，且管材通過波紋狀剪切擠壓通道前后的直徑不變，在此過程中產生多次剪切變形，既可細化晶粒組織，又可弱化基面織構，提高綜合力學性能，應用范圍較廣。最終可制備出晶粒尺寸為500nm左右的高性能鎂合金管材。

技術方案

一種高性能鎂合金管材的擠壓加工方法，包括如下步驟：

（1）精選材料、化學試劑

本發明使用的化學物質材料為鎂合金棒材、丙酮、無水乙醇、高溫石墨粉、機油、砂紙，其準備用量如下：以毫米、毫升、克、張為計量單位

鎂合金棒：AZ31，φ50mm×50mm；

丙酮：C₃H₆O，1000ml；

無水乙醇：CH₃CH₂OH，2000ml；

高溫石墨粉：C，600g；

機油：SN 0W-40，1500ml；

砂紙：SiC，800目，3張；2400目，4張。

（2）均勻化熱處理鎂合金棒材坯料

在熱處理爐中對鎂合金棒材坯料進行均勻化熱處理，加熱溫度400℃，保溫時間2h，取出后在空氣中緩慢冷卻。