[發明專利]一種電弧增材用高強韌鎂合金絲材的制備方法

有效

• 申請號: 202210276746.X
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114592149B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 趙占勇;劉夢茹;白培康;王利卿;張震;李忠華
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/06;B21C37/04;B22F10/20;B33Y70/00
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 宋巧蘭

本發明涉及金屬基復合材料技術領域，具體公開了一種電弧增材用高強韌鎂合金絲材的制備方法。該方法包括以下步驟：（1）在氬氣的保護下裝料、熔化鎂合金，加入稀土元素及精煉劑C₂Cl₆；澆鑄成錠坯；（2）將錠坯均勻化退火處理，擠壓成棒材；（3）將棒材進行固溶處理，處理完成后軋制；（4）將軋制好的棒材進行高能脈沖處理；（5）人工時效處理；（6）將棒材經打磨后放入拉絲模具中進行拉拔；（7）重復（4~6），直至絲材直徑為1~1.8mm停止，得到用于電弧增材制造的鎂合金絲材。該制備方法可以獲得一種高強度高塑性的鎂合金絲材，制備得到力學性能優質的鎂合金試樣，抗拉強度為300~350MPa，延伸率為20~25%。

技術領域

本發明屬于金屬基復合材料技術領域，特別涉及一種電弧增材用高強韌鎂合金絲材的制備方法。

背景技術

電弧熔絲增材制造技術（WAAM）是一種采用電弧為熱源，同步添加金屬絲材，在程序的控制下焊接打印出金屬零件的技術。電弧熔絲增材制造對環境和金屬材質不敏感、沉積效率高、絲材利用率高、整體制造周期短、生產成本低。另外，電弧熔絲增材制造的零件由全焊縫金屬組成，化學成分均勻、致密度高，力學性能優于鑄造件，經適當調質手段可達到鍛件水平，較整體鍛造零件具有強度高、韌性好的特點。鎂合金具有高的比強度和比剛度、易于回收以及優良的導電性和導熱性、好的減震性、高的沖擊韌性等特點，成為航天航空領域應用最廣的輕量化材料之一，被應用于電弧增材制造領域，能夠滿足現代制造業對低能耗、高效率的需求。鎂由于其密排六方的晶體結構，室溫下表現出較差的塑性和冷成形性，絲材的制備相對困難，為了滿足使用要求，鎂合金絲材必須具有良好的力學性能、耐腐蝕性以及抗磨損性能，因此制備出綜合性能優異、能滿足實用要求的鎂合金絲材十分具有必要性。

發明內容

本發明的目的是提供一種電弧增材用高強韌鎂合金絲材的制備方法，此制備方法可以高效的獲得高強度高塑性的鎂合金絲材，制備得到優質性能的鎂合金試樣，擴大其的應用市場。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種電弧增材用高強韌鎂合金絲材的制備方法，包括以下步驟：

（1）在氬氣的保護下裝料、熔化鎂合金，當溫度升高至780~800℃加入稀土元素La，攪拌至充分熔化后靜置；當溫度降至740~760℃時，加入精煉劑C₂Cl₆；當溫度降至720℃時澆鑄成錠坯；

（2）將錠坯在350℃~400℃下均勻化退火處理16~24h，隨后在350~380℃溫度下，擠壓成棒材，擠壓比為30~50:1；

（3）將棒材進行固溶處理，固溶溫度為320~340℃，保溫時間為1~3h，處理完成后進行軋制，設置軋制速率為400~450r/min，軋制溫度為340~350℃，每道次軋制的變形量為20~30%，多次進行固溶處理和軋制，直至棒材直徑為20~30mm為止；

（4）將軋制好的棒材進行高能脈沖處理300~350s；

（5）經過高能脈沖處理后的板材進行人工時效處理，時效工藝為200℃×24h；

（6）將棒材經打磨后放入拉絲模具中進行拉拔，拉拔的每道次變形程度為9~15%，拉拔溫度為300~400℃；

（7）重復（4~6），直至絲材直徑為1~1.8mm停止，得到用于電弧增材制造的鎂合金絲材。

進一步，所述步驟（1）中的鎂合金為重稀土鎂合金，由以下重量百分比的組分組成：Gd 7.5~10%，Y 2.1~4.5%，Zr 0.3~1.8%，Zn 1.5~3.6%，其余為鎂和不可去除雜質。

進一步，所述步驟（1）中稀土元素La的用量為鎂合金中鎂含量的1~2wt%。