CN101468363B - 制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法 - Google Patents
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Abstract
制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，传统生产方法中间退火次数多，生产效率低，成品率极低，并且成本高。制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，其组成包括：选择原材料Φ2～3mm直径的细晶镁或镁合金线材，将所述的原材料与拉丝模具用油脂类润滑剂润滑，然后进行冷拉拔，冷拉拔速度为120～150mm/s，所述的冷拉拔进行5～12次，再结晶退火，退火温度为400～420℃，退火时间为1～3分钟，重复以上过程直至结束。本方法用于制造镁及镁合金细丝。
Description
技术领域：
本发明涉及一种镁及镁合金细丝的多道次冷拉拔工艺方法。
背景技术：
镁是地球表层矿产资源丰富的金属，镁及镁合金具有与铝合金和低碳钢相当的强度，且重量轻，仅是铝的2/3、钢的1/4～1/5。具有良好的导电性、电磁屏蔽性、以及阻尼和抗震性能，可再生利用，被誉为21世纪最有发展前景的轻质结构材料。
镁及镁合金丝材应用领域广泛，如焊丝、海底电缆、移动电缆、工业及民用网栅、化学工业中反应器触媒网、过滤网、医用镁合金丝材等等，有广泛的应用前景。
由于镁及镁合金室温塑性差，难于塑性加工，镁及镁合金丝材加工制造更困难，很难实现大批量工业生产，一般拉拔工艺需多次拉丝，中间多道次退火，易断丝，工艺复杂，生产效率低，废品率高，成本高，价格昂贵。
一般直径大于Φ2～3mm丝材均采用热挤压生产工艺或轧制工艺。但生产Φ2～3mm直径以下的细丝，如直径仅为Φ0.1～1.0mm范围的细丝很困难，现市场无这样的细丝出售。虽然有些国内外研究机构能够采用不同方法制造出这样细丝，但拉拔过程极易断丝，长度很短，只有几十米长，仅是实验室水平。工业生产需要长度达几百米甚至上千米长的细丝，这样的丝材才能满足工业化生产过程的需要。如焊接生产线需求镁合金焊丝，需要几百米长，海底电缆需要1000米长，目前这样长的细丝制造技术十分复杂，成材率低，需要频繁的中间退火，而每道次拉拔变形量很小，一般采用冷拉拔一次或二次就退火一次，现在特殊需要的丝材就采用这样的方法进行，所以价格昂贵，一般工业生产，这样的价格成本太高无法承受，因此阻碍了镁及镁合金细丝的应用，限制了镁及镁合金丝材产业的产生，为此研制镁及镁合金几百米到上千米长的细丝制造技术，成为建立镁及镁合金丝材和线材产业的关键技术难题。
传统镁及镁合金细丝冷拉拔1～2次，累积变形量在20％左右，需退火后再进行1～2次冷拉拔，这样若从Φ2mm直径细丝拉拔到Φ0.3mm直径细丝，需要20次左右，中间需要10～12次退火，每道次拉拔变量小于10％，中间退火次数太多，两次退火间拉拔的相对变形量仅有20％左右，工艺过程繁杂，中间退火次数多，生产效率低，丝材表面氧化严重，极易断丝，要获得一根长度达到几百米长细丝十分困难，成品率极低，成本高，丝材价格昂贵，无法形成大规模生产线，镁及镁合金细丝市场价格比板材高出2～5倍。
发明内容：
本发明的目的是提供一种制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，每两次退火间可进行多道次冷拉拔，降低了制造成本。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，其组成包括：选择原材料Φ2～3mm直径的细晶镁或镁合金线材，将所述的原材料与拉丝模具用油脂类润滑剂润滑，然后进行冷拉拔，冷拉拔速度为120～150mm/s，所述的冷拉拔进行5～12次，再结晶退火，退火温度为400～420℃，退火时间为1～3分钟，重复以上过程直至结束。
所述的制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，所述的两次冷拉拔之间的平均变形量控制为7～12％，所述的两次退火之间的累积冷变形量控制在50～60％，所述的润滑剂为植物油。
本发明的有益效果：
1.本发明工艺方法原理采用细晶镁及镁合金线材坯料，因为拉拔工艺是建立在加工硬化基础之上，如果材料的加工硬化率高，拉拔工艺容易实现。细晶镁及镁合金的加工硬化率显著高于粗晶镁及镁合金，这样可以大幅度提高两次退火间冷拉拔的累积冷变形量，同时可以大幅度降低总的中间退火次数，有效的提高了生产效率。同时，采取了不同于一般的镁及镁合金的较低的变形速度，而是采取了较高的变形速度，不仅提高生产效率，而且有利于提高加工硬化率，从而使两次退火间的累积拉拔变形量进一步提高，这样降低了静态再结晶温度，使退火温度降低了210℃～250℃，退火时间也相应缩短，不仅减少了能耗，而且简化了工艺过程，有利于大规模自动化生产线建立，使细丝材制造成本大幅度降低，为镁及镁合金细丝材的普及应用提供了可能。
2.本发明方法采用两次退火间多道次冷拉拔，采用本工艺方法拉拔后获得Φ0.22mm直径的AZ31镁合金细丝退火后的屈服强度大于360MPa，抗拉强度大于400MPa，延伸率大于10％。一般从Φ2mm拉拔到Φ0.22mm细丝需中间退火4次，两次退火间累积冷变形量控制在50～60％，而传统镁及镁合金丝材拉拔工艺总退火次数10～12次，采用本工艺方法减少了一半，从冷拉拔变形量20％提高到50％～60％，提高3倍，不仅提高了生产效率，而且降低了能耗，降低了成本，特别是拉拔到Φ0.2mm左右时，晶粒平均直径细化到1～2μm。退火后的抗拉强度达到400MPa以上，使AZ31镁合金细丝强度大幅度提高，表明了本工艺方法的先进性。
3.本发明镁及镁合金细丝多道次冷拉拔工艺生产效率高，成本低，细丝晶粒细小均匀，性能优异。本发明工艺方法易于实现连续自动化生产线，可以生产几百米甚至上千米长的细丝，为镁及镁合金细丝产业化道路开辟了一条崭新的技术途径，为镁及镁合金丝材普及应用提供了可能。
具体实施方式：
实施例1：
制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，其组成包括：选择原材料；Φ2～3mm直径的细晶镁或镁合金线材，将所述的原材料与拉丝摸具用油脂类润滑剂润滑，然后进行冷拉拔，冷拉拔速度为120～150mm/s，所述的冷拉拔进行5～12次，再结晶退火，退火温度为400～420℃，退火时间为1～3分钟，重复以上过程直至结束。
所述的制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，所述的两次冷拉拔之间的平均变形量控制为7～12％，所述的两次退火之间的累积冷变形量控制在50～60％，所述的润滑剂为植物油。
原材料：选择Φ2mmAZ31镁合金线材，是由挤压方法获得。Φ2mm线材的晶粒尺寸要求小于20μm。
冷拉拔滑润剂：选择油脂类润滑剂，(植物油)拉丝模具及丝材同时喷涂润滑剂。
冷拉拔速度：120～150mm/s
冷拉拔工艺：
从Φ2mm直径线材拉拔到Φ1.3mm直径丝材的方案为共冷拉拔7次，平均每道次拉丝模直径分别为Φ1.90；Φ1.7；Φ1.65；Φ1.55；Φ1.45；Φ1.35；Φ1.30。平均变形程度为11％，累积冷变形量57.75％。然后再结晶退火，退火温度400℃，保温时间120秒。
丝材抗拉强度330MPa，屈服强度286MPa，延伸率15％，丝材平均晶粒尺寸为5μm。
实施例2：
原材料：AZ31镁合金Φ2mm线材，由轧制工艺方法获得，Φ2mm线材的平均晶粒直径为12μm。
冷拉拔滑润剂：选择植物油喷涂模具及丝材；
冷拉拔速度：120～150mm/s；
冷拉拔工艺过程主要控制的道次及变形量：
| 退火次数 | 进丝直径Φ(mm) | 出丝直径Φ(mm) | 两次退火间冷拉拔道次(n) | 两次退火间累积变形程度(％) | 道次平均变形程度(9％) |
| 0 | 2.0 | 1.30 | 7 | 57.75 | 10 |
| 1 | 1.3 | 0.85 | 9 | 57.24 | 9 |
| 2 | 0.85 | 0.55 | 12 | 58.13 | 7 |
| 3 | 0.55 | 0.35 | 11 | 59.50 | 8 |
| 4 | 0.35 | 0.22 | 9 | 60.49 | 10 |
从Φ2mm线材拉拔到Φ0.22mm丝材共退火4次，每次再结晶退火温度为400℃±5℃，退火时间为120～60秒。
Φ0.22mm丝材退火后晶粒尺寸为1～2μm，屈服强度340～360MPa，抗拉强度410～432MPa，延伸率10～16％。
Claims (2)
1.一种制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，其组成包括：选择原材料Φ2～3mm直径的细晶镁或镁合金线材，其特征是：将所述的原材料与拉丝模具用油脂类润滑剂润滑，所述的润滑剂为植物油，然后进行冷拉拔，冷拉拔速度为120～150mm/s，所述的冷拉拔进行5～12次，再结晶退火，退火温度为400～420℃，退火时间为1～3分钟，重复以上过程直至结束。
2.根据权利要求1所述的制造镁及镁合金细丝的多道次拉拔工艺方法，其特征是：所述的两次冷拉拔之间的平均变形量控制为7～12％，所述的两次退火之间的累积冷变形量控制在50～60％。
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Owner name: HARBIN INDUSTRY UNIVERSITY Free format text: FORMER OWNER: SHANDONG QUALIN PAPER INDUSTRY CO., LTD. Effective date: 20140521 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 252800 LIAOCHENG, SHANDONG PROVINCE TO: 150001 HARBIN, HEILONGJIANG PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140521 Address after: 150001 Harbin, Nangang, West District, large straight street, No. 92 Patentee after: Harbin Institute of Technology Address before: 252800 No. 15 Guangming East Road, Gaotang County, Shandong Province Patentee before: Shandong Qualin Paper Industry Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110126 Termination date: 20201230 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |