CN101514437A - 高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法 - Google Patents
高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,它涉及一种异质镁合金层状复合材料的制备方法。本发明解决了现有镁合金阻尼性能低的问题。本方法如下:将经过镁合金板交替叠放得到的复合板材在电阻炉中保温后进行退火处理,然后在温度为25℃~350℃、压下量为50%的条件下轧制1道次,再等分后进行n道次累积叠轧至累积应变量εn为0.5n~2n,然后再保温、退火处理,即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板。本发明方法工艺简单、成本低廉,所得复合板的阻尼Q-1>0.01、抗拉强度为250MPa~500MPa、屈服强度为180MPa~350MPa、延伸率为10%~20%。
Description
技术领域
本发明涉及一种异质镁合金层状复合材料的制备方法。
背景技术
现有的高强结构镁合金,如Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr以及Mg-RE-Zr等系列的镁合金,其强化机制主要为固溶强化、析出强化等,这些方法导致镁合金阻尼性能大大降低。合金化是提高镁合金强度和阻尼性能的方法之一,但采用该方法时可选择的合金元素不多,且合金的力学性能提高有限。复合化即向镁合金中添加增强相制备镁基复合材料,但该工艺较复杂、成本高,对镁合金阻尼性能的改善,且通常导致合金的塑性和成形性能显著降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有镁合金阻尼性能低的问题,提供了一种高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法。
本发明高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下:一、将清理后的镁板或高阻尼镁合金板与高强镁合金板交替叠放2+m层得到厚度小于20mm的复合板材;二、将复合板材在温度为200℃~400℃的条件下保温5min~60min,然后进行退火处理;三、将加热后的复合板材在温度为25℃~350℃、压下量为50%的条件下轧制1道次;四、将轧制后的复合板材等分后叠放、在温度为200℃~400℃的条件下保温5min~60min后进行退火处理,然后在温度为25℃~350℃、压下量为50%的条件下进行n道次累积叠轧至累积应变量εn为0.5n~2n;五、将累积叠轧后的复合板材在100℃~500℃的条件下保温5min~120min,然后进行退火处理,即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板;其中步骤一中所述的镁板的厚度为0.5mm~5mm,高阻尼镁合金板的厚度为0.5mm~5mm,高强镁合金板的厚度为0.5mm~5mm;步骤一中镁板与高强镁合金板厚度比为1~100∶2,步骤一中高阻尼镁合金板与高强镁合金板厚度比为1~100∶2;步骤一中m为自然数;步骤四中n为正整数。
本发明方法步骤一中所述的高阻尼镁合金板为Mg-Zr合金板或Mg-Cu-Mn合金板;所述的高强镁合金板为Mg-Zn-Zr-RE系镁合金板或Mg-Al-Zn系镁合金板;所述的Mg-Zn-Zr-RE系镁合金为ZK60镁合金或ZK61镁合金;所述的Mg-Al-Zn系镁合金为AZ61镁合金或AZ91镁合金。
本发明的方法可以通过调整原材料镁合金的成分、高阻尼镁合金与高强镁合金的厚度、叠层顺序以及数目进行设计,以满足实际应用的需求。
本发明采用累积叠轧(ARB)这种剧烈塑性变形工艺,在轧制结合及退火过程中,高阻尼镁合金与高强镁合金之间会发生元素的相互扩散,在界面附近形成扩散层,从而增加了异质合金界面的结合强度,提高了所得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的性能。本发明方法工艺简单,所采用的设备均属常规设备,成本低廉,本方法制备的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的阻尼值Q-1>0.01、抗拉强度为250MPa~500MPa、屈服强度为180MPa~350MPa、延伸率为10%~20%。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式中高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下:一、将清理后的镁板或高阻尼镁合金板与高强镁合金板交替叠放2+m层得到厚度小于20mm的复合板材;二、将复合板材在温度为200℃~400℃的电阻炉中保温5min~60min,然后进行退火处理;三、取出加热后的复合板材置于轧机上,在温度为25℃~350℃、压下量为50%的条件下轧制1道次;四、将轧制后的复合板材等分后叠放、在温度为200℃~400℃的电阻炉中保温5min~60min后进行退火处理,然后在温度为25℃~350℃、压下量为50%的条件下进行n道次累积叠轧至累积应变量εn为0.5n~2n;五、将累积叠轧后的复合板材置于电阻炉中,在100℃~500℃的条件下保温5min~120min,然后进行退火处理,即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板;其中步骤一中所述的镁板的厚度为0.5mm~5mm,高阻尼镁合金板的厚度为0.5mm~5mm,高强镁合金板的厚度为0.5mm~5mm;步骤一中镁板与高强镁合金板厚度比为1~100∶2,步骤一中高阻尼镁合金板与高强镁合金板厚度比为1~100∶2;步骤一中m为自然数;步骤四中n为正整数。
本实施方式步骤一中将叠放后的镁合金板铆接。
本实施方式中步骤一中镁合金板清理方法如下:首先用丙酮擦洗镁合金板表面10min~30min,然后将镁合金板放入NaOH溶液中清洗10min~30min,再用去离子水冲洗10min~30min后晾干,最后用钢丝刷将晾干后的镁合金板表面打磨至光滑。
本实施方式中NaOH溶液为任意浓度。
本实施方式所得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的阻尼值Q-1>0.01、抗拉强度为250MPa~500MPa、屈服强度为180MPa~350MPa、延伸率为10%~20%。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述的高阻尼镁合金板为Mg-Zr合金板或Mg-Cu-Mn合金板。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述的高强镁合金板为Mg-Zn-Zr-RE系镁合金板或Mg-Al-Zn系镁合金板。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式三不同的是所述的Mg-Zn-Zr-RE系镁合金为ZK60镁合金或ZK61镁合金。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式三不同的是所述的Mg-Al-Zn系镁合金为AZ61镁合金或AZ91镁合金。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一、二、三、四或五不同的是步骤一中所述的镁板与高强镁合金板厚度比为1∶1。其它与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一、二、三、四或五不同的是步骤一中所述的高阻尼镁合金板与高强镁合金板厚度比为1∶1。其它与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中镁板与高强镁合金板厚度比为5~90∶2。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中镁板与高强镁合金板厚度比为30~70∶2。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中镁板与高强镁合金板厚度比为55~60∶2。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中镁合金板与高强镁合金板厚度比为20~80∶2。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中镁合金板与高强镁合金板厚度比为30~70∶2。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中镁合金板与高强镁合金板厚度比为40∶2。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十四:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将复合板材在温度为250℃~350℃的条件下保温。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十五:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将复合板材在温度为300℃的的条件下保温。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十六:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中复合板材保温时间为10min~50min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十七:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中复合板材保温时间为15min~45min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十八:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中复合板材保温时间为20min~40min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十九:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中复合板材保温时间为25min~35min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中复合板材保温时间为30min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十一:本实施方式与具体实施方式一、二、三、四或五不同的是步骤二中将复合板材在温度为300℃的电阻炉中保温8min。其它与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式二十二:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为30℃~340℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十三:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为35℃~320℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十四:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为45℃~290℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十五:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为60℃~270℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十六:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为70℃~250℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十七:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为90℃~200℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十八:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为100℃~180℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十九:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为120℃~170℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中在温度为150℃、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十一:本实施方式与具体实施方式一、二、三、四或五不同的是步骤三中将复合板材在温度为300℃的条件下轧制。其它与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式三十二:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中的累积应变量εn为0.7n~1.9n。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十三:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中的累积应变量εn为0.9n~1.5n。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十四:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中的累积应变量εn为1n~1.2n。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十五:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤四中的累积应变量εn为0.8n。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十六:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中将复合板材在120℃~480℃电阻炉中保温。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十七:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中将复合板材在140℃~450℃电阻炉中保温。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十八:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中将复合板材在160℃~400℃电阻炉中保温。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三十九:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中将复合板材在200℃~380℃电阻炉中保温。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中将累复合板材在250℃~350℃电阻炉中保温。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十一:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中将复合板材在300℃电阻炉中保温。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十二:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中保温时间为10min~110min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十三:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中保温时间为20min~100min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十四:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中保温时间为30min~90min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十五:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中保温时间为40min~80min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十六:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中保温时间为50min~70min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十七:本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤五中保温时间为60min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四十八:本实施方式与具体实施方式一、二、三、四或五不同的是步骤五中在230℃的条件下保温15min。其它与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式四十九:本实施方式与具体实施方式一不同的是高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下:一、将清理后的镁板与ZK60镁合金板叠放2层得到厚度小于20mm的复合板材;二、将复合板材在温度为300℃的电阻炉中保温10min,然后进行退火处理;三、取出加热后的复合板材置于轧机上,在温度为300℃、压下量为50%的条件下轧制1道次;四、将轧制后的复合板等分后在温度为300℃的电阻炉中保温10min,然后进行退火处理,取出加热后的复合板材置于轧机上,在温度为300℃、压下量为50%的条件下进行3道次累积叠轧至累积应变量εn为0.8n;五、将累积叠轧所得复合板材置于电阻炉中,在230℃的条件下保温15min,然后进行退火处理,即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板;其中步骤一中所述的镁合金板的厚度为0.5mm~5mm,镁板的厚度为0.5mm~5mm;步骤二中镁板与ZK60镁合金板厚度比为1∶1。
本实施方式所得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的阻尼值Q-1为0.15、抗拉强度为310MPa、屈服强度为260MPa、延伸率为17%。
具体实施方式五十:本实施方式与具体实施方式一不同的是高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下:一、将清理后的Mg-Zr镁合金板和AZ91镁合金板交替叠放4层得到厚度小于20mm的复合板材;二、将复合板材在温度为250℃的电阻炉中保温10min,然后进行退火处理;三、取出加热后的复合板材置于轧机上,在温度为250℃、压下量为50%的条件下轧制1道次;四、将轧制后的复合板材等分后在温度为250℃的电阻炉中保温10min,然后进行退火处理,再在温度为250℃、压下量为50%的条件下进行4道次累积叠轧至累积应变量εn为0.8n;五、将累积叠轧所得复合板材置于电阻炉中,在250℃的条件下保温20min,然后进行退火处理,即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板;其中步骤一中所述的镁合金板的厚度为0.5mm~5mm;步骤二中相邻镁合金板厚度比为1∶1。
本实施方式所得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的阻尼值Q-1为0.12、抗拉强度为350MPa、屈服强度为290MPa、延伸率为20%。
Claims (10)
1、高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下:一、将清理后的镁板或高阻尼镁合金板与高强镁合金板交替叠放2+m层得到厚度小于20mm的复合板材;二、将复合板材在温度为200℃~400℃的条件下保温5min~60min,然后进行退火处理;三、将加热后的复合板材在温度为25℃~350℃、压下量为50%的条件下轧制1道次;四、将轧制后的复合板材等分后叠放、在温度为200℃~400℃的条件下保温5min~60min后进行退火处理,然后在温度为25℃~350℃、压下量为50%的条件下进行n道次累积叠轧至累积应变量εn为0.5n~2n;五、将累积叠轧后的复合板材在100℃~500℃的条件下保温5min~120min,然后进行退火处理,即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板;其中步骤一中所述的镁板的厚度为0.5mm~5mm,高阻尼镁合金板的厚度为0.5mm~5mm,高强镁合金板的厚度为0.5mm~5mm;步骤一中镁板与高强镁合金板厚度比为1~100∶2,步骤一中高阻尼镁合金板与高强镁合金板厚度比为1~100∶2;步骤一中m为自然数;步骤四中n为正整数。
2、根据权利要求1所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于步骤一中所述的高阻尼镁合金板为Mg-Zr合金板或Mg-Cu-Mn合金板。
3、根据权利要求1所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于步骤一中所述的高强镁合金板为Mg-Zn-Zr-RE系镁合金板或Mg-Al-Zn系镁合金板。
4、根据权利要求3所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于所述的Mg-Zn-Zr-RE系镁合金为ZK60镁合金或ZK61镁合金。
5、根据权利要求3所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于所述的Mg-Al-Zn系镁合金为AZ61镁合金或AZ91镁合金。
6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于步骤一中所述的镁板与高强镁合金板厚度比为1∶1。
7、根据权利要求1、2、3、4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于步骤一中所述的高阻尼镁合金板与高强镁合金板厚度比为1∶1。
8、根据权利要求1、2、3、4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于步骤二中将复合板材在温度为300℃的电阻炉中保温8min。
9、根据权利要求1、2、3、4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于步骤三中将复合板材在温度为300℃的条件下轧制。
10、根据权利要求1、2、3、4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法,其特征在于步骤五中在230℃的条件下保温15min。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090826 |