[發明專利]一種Mg-Gd-Y-Zn-Zr鎂合金雙向膨脹等通道擠壓制坯的成形模具

在審

• 申請號: 201811647311.1
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109604364A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 于建民;閆釗鳴;程眉;朱家萱;張冠世;任璐英
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/00
• 代理公司: 廈門市天富勤知識產權代理事務所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

本發明公開的一種Mg?Gd?Y?Zn?Zr鎂合金雙向膨脹等通道擠壓制坯的成形模具，包括上模座、凸模和凹模，所述凸模為圓柱體，垂直安裝在上模座上，所述凹模設置在凸模下方，所述凹模呈倒置“T”形，由直徑相同的垂直型腔和水平型腔連通而成，同時在垂直型腔和水平型腔的相交處形成球形艙，球形艙分別與垂直型腔、水平型腔的連接處設有小圓角，垂直型腔供凸模進入，本發明采用垂直型腔和水平型腔構成的雙向等通道擠壓結構，在通道相交處設置球形艙，實現材料擠壓過程中型腔轉角處剪切變形與在球形艙內墩粗擠出變形復合疊加，達到材料累積塑性變形過程，最終實現細化Mg?Gd?Y?Zn?Zr鎂合金坯料的微觀組織，提升合金力學性能。

技術領域

本發明屬于金屬材料塑性加工及成形技術領域，特別涉及一種Mg-Gd-Y-Zn-Zr鎂合金雙向膨脹等通道擠壓制坯的成形模具。

背景技術

隨著自然能源的不斷消耗與接近枯竭的形式不斷嚴峻，裝備輕量化的發展成為必然的導向，鎂作為最輕的金屬，其密度為1.74g/cm3，僅為鋁的三分之二，鋼的四分之一，鈦的三分之一。同時鎂合金擁有高的比強度、比剛度、耐腐蝕性以及電磁屏蔽特性也使其成為航空航天與電子材料的重要選擇方向。Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金中因為LPSO(Long PeriodStacking Ordered)結構的存在使得合金擁有比傳統鎂合金更高的性能，研究發現LPSO相具有兩種結構-片層狀與塊狀，其中片層狀LPSO相的扭折變形機制是Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金重要的變形機制之一，對于溫度較低滑移系難以啟動情況下的變形起著協調作用，是一種提升材料塑性的有利相；另一種塊狀LPSO相是一種硬化相，硬化相在變形過程中容易作為裂紋源的產生處，宏觀表現為合金出現表面裂紋。塑性變形是合金改善材料性能的常用方法，傳統的塑性變形制坯方法，比如墩粗拔長制坯方法，簡單方便易于操作，但是具有應變量小的缺點，難以達到材料的超細化；大塑性變形(Severe Plastic Deformation,SPD)通過引入大的應變量來實現組織晶粒細化，打碎大的塊狀LPSO相，使得組織成分變得更加致密均勻，達到材料強度與塑性的雙向提升。

制坯工藝作為鍛件制造的一道重要工序，鍛造坯料的好壞直接影響后續成形的工藝。ECAE(Equal Channel Angular Extrusion)技術作為較為成熟的大塑性變形方法已經被人們廣泛研究，與此同時基于ECAE技術的改良技術也被人們深入研究，Talebanpour等人研究的雙向等徑角擠壓DECLE(Dual Equal Channel Lateral Extrusion)技術在純鋁9道次試驗后觀察到了超細晶(＜1μm)，同時雙向擠壓減小擠壓力，增加制坯效率。Zhou等人研究的反復墩壓RU(Repeated Upsetting)技術應用在Mg-9.8Gd-2.7Y-0.4Zr鎂合金上，得到晶粒尺寸在2.5-3.0μm。

基于以上的研究成果與當前工程材料所需要的高性能要求，為了使Mg-Gd-Y-Zn-Zn鎂合金打碎塊狀第二相，組織成分更加均勻，雙向膨脹等通道擠壓(Dual ExpansionEqual Channel Lateral Extrusion,DEECLE)是本案提出的新成形工藝。

發明內容

針對現有加工技術現狀，本發明提出一種Mg-Gd-Y-Zn-Zr鎂合金雙向膨脹等通道擠壓制坯的成形模具，實現細化Mg-Gd-Y-Zn-Zr鎂合金坯料的微觀組織，提升合金力學性能的目的。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種Mg-Gd-Y-Zn-Zr鎂合金雙向膨脹等通道擠壓制坯的成形模具，包括上模座、凸模和凹模，所述凸模為圓柱體，垂直安裝在上模座上，其特征在于：所述凹模設置在凸模下方，所述凹模呈倒置“T”形，由直徑相同的垂直型腔和水平型腔連通而成，同時在垂直型腔和水平型腔的相交處形成球形艙，球形艙分別與垂直型腔、水平型腔的連接處設有小圓角，垂直型腔供凸模進入。

所述凸模的上端形成徑向延伸的固定部，固定部呈方形，所述上模座開設方形槽，供固定部置入。