[發明專利]一種消減鎂合金板材殘余應力的磁脈沖處理方法

在審

• 申請號: 201911208432.0
• 申請日: 2019-11-30
• 公開（公告）號: CN111118420A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 羅天驕;楊院生;閆錳;王聰;李應舉;馮小輝;黃秋燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于鎂合金板材加工方法技術領域，涉及一種消減鎂合金板材殘余應力的磁脈沖處理方法，特別適用于變形鎂合金在軋制、擠壓和冷卻過程中產生的殘余應力，并最終滿足變形鎂合金板材用戶的質量要求。根據目標需要，匹配相應的磁脈沖波型、脈沖頻率、脈沖電壓和作用時間，能夠實現鎂合金板材殘余應力的消減，即適用于現場軋制或擠壓生產線上板材殘余應力的消減處理，也適用于大型鎂合金焊接結構件、鑄造件的消減處理。本發明方法工藝簡單，可實現可編程控制，且屬于無接觸無破壞的外場整體作用，是一種無損應力消減方法。

技術領域

本發明屬于鎂合金板材加工方法技術領域，涉及一種消減鎂合金板材殘余應力的磁脈沖處理方法，特別適用于變形鎂合金在軋制、擠壓和冷卻過程中產生的殘余應力， 并最終滿足變形鎂合金板材用戶的質量要求。

背景技術

鎂合金可通過鍛造、擠壓、軋制等工藝進行熱變形。在三向壓應力作用下，鑄錠 中的縮孔、疏松、氣孔等鑄造缺陷得以消除，同時裂紋源的形成和擴展會被抑制，組 織更加均勻，力學性能提高。鎂合金變形時，材料沿截面變形不一致，且鎂合金存在 明顯的各向異性這兩個因素都會導致各部位塑性變形程度的不均勻，在外力撤消后， 材料回彈，從而產生殘余應力。殘余應力的存在會對材料的加工和服役過程產生不利 影響，導致材料加工精度降低、強度下降、疲勞性能惡化、易發生應力腐蝕破壞等一 系列問題。對諸多材料失效事件分析均能發現殘余應力是罪魁禍首，因此如何消除殘 余應力成為該領域研究的熱點。

目前，已有的消減金屬材料殘余應力的方法有熱時效法(去應力退火法)、振動 時效法和深冷處理(反淬火)。以上幾種方法在用于去除鎂合金殘余應力時存在一些問 題。熱時效法能耗高，效率低，且要求待處理工件尺寸不能太大，處理溫度高時會導 致鎂合金表面氧化，并會影響到后續熱處理工藝的制定。振動時效會對材料疲勞壽命 產生影響，且振動時效的振型和激振力難以確定，容易產生假時效、誤時效和過時效， 達不到消減效果。反淬火過程熱沖擊大，容易導致鎂合金變形或者開裂且一般用于消 除由溫度梯度引起的殘余應力。以上幾種消減殘余應力的手段有一個共同點，通過給 工件提供能量，比如：熱能(退火、反淬火)、機械能(變形、振動)使材料內部位錯 開動或是發生微屈服使殘余應力降低。能量的形式有很多種，除了熱能、機械能還有 磁場能、電場能，將磁場用于殘余應力消減的研究已經有許多報道。

磁場處理(簡稱磁處理)，是一種通過磁場作用實現鐵磁性材料組織性能快速轉變的材料處理新方法，其基本原理是將鐵磁性材料置于特定磁場中磁化至飽和或接近飽 和狀態，通過選用合適的磁處理工藝，改變材料內部的位錯密度分布形態，從而達到 改善材料組織性能的目的，能夠有效降低材料中的殘余應力。近年來，脈沖磁場尤其 是強脈沖磁場被應用于鐵磁性材料殘余應力的消減，效果非常顯著，認為磁脈沖作用 下位錯發生了重新分布進而均勻化，但文獻報道的此類方法采用的脈沖磁場均為矩形 波、正弦波或者交變波形，對于鎂合金這類順磁性材料，由于其磁場響應很弱的磁性， 對順磁性材料作用效果不明顯，而且應用于順磁性材料殘余應力消減也鮮有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種消減鎂合金板材殘余應力的磁脈沖處理方法，消減軋制或擠壓鎂合金板材的殘余應力，使鎂合金板材具有高尺寸精度，滿足用戶的使用要 求。

為了實現上述目的，本發明采用的技術解決方案：

一種消減鎂合金板材殘余應力的磁脈沖處理方法，該方法的步驟包括：

(1)根據鎂合金板材處理面積，采用殘余應力消減設備，該設備包括可編程控 制脈沖直流電源輸出裝置、串連式移相磁脈沖發生器，兩者之間采用輸電線纜連接；

(2)根據鎂合金板材尺寸、出口溫度和軋制速度，調節脈沖頻率和尖波上升、 下降期時間，并將程序導入可編程控制器；確定處理時間，設計串連式移相磁脈沖發 生器組合方式和安裝位置；