CN101745592A - 一种高强度镁合金丝的旋锻制备方法 - Google Patents

一种高强度镁合金丝的旋锻制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高强度镁合金丝的旋锻制备方法，属于有色金属塑性成型技术领域。将作为坯料的镁合金棒材在120～200℃保温1～15min，用旋锻机专用夹具将该棒材夹紧进行旋锻。完成后，换上孔径更细的旋锻模重复上述步骤，直到得到所需直径的镁合金丝。旋锻过程中控制送料速度在6～10m/min，道次压缩率18～45％，旋锻模圆锥角在10°～26°间。本发明利用旋锻提供的三向压应力状态及脉冲加载方式，实现塑性变形诱导弥散强化相析出及晶粒细化，达到提高力学性能的目的。所制备的镁合金丝性能优良，屈服强度比挤压制备的镁合金丝高25～53％，抗拉强度高18～23％。该方法不需专门在线保温装置，设备简单，生产效率高，操作简便。

Description

一种高强度镁合金丝的旋锻制备方法
技术领域
本发明属于有色金属塑性成型技术领域，具体涉及一种高强度镁合金丝材的旋锻制备方法。
背景技术
高性能镁合金丝可用作焊丝、纤维增强构件、眼镜架、特殊弹簧部件、航空零部件等，并且是半固态触变成形的理想原材料，具有极好的市场应用前景。目前镁合金丝主要通过铸造或塑性变形方法生产。然而，镁合金丝铸造时为防止氧化和燃烧，需要在隔绝氧气的条件下进行(ZL200510043102.2)，设备复杂；并且铸造镁合金丝的力学性能远低于塑性变形制备的镁合金丝。而由于镁合金密排六方晶体结构，室温塑性变形能力差，高温变形又易发生热裂，塑性变形温度区间窄，目前报导的镁合金丝塑性成型工艺，都需要设计专门模具保温装置，实现变形过程坯料的在线保温(ZL200510042990.6、ZL200710036341.4、ZL200710071787.0、ZL200310119199、ZL03111456.3)，设备复杂、成本高。此外，镁合金变形时，由于摩擦及塑性变形生热导致晶粒粗化及表面热裂的倾向严重，限制了应变速率的提高，生产效率低。并且，上述几个专利中的镁合金丝塑性成型制备方法中，由于变形温度偏高、速度偏低，导致强度偏低，不能完全满足在焊丝等方面的使用需求。所以，长期以来，镁合金丝由于生产成本高、成品率低、生产效率低等原因无法大规模应用于商业生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁合金丝的旋锻制备方法，该方法不需专门在线保温装置，设备简单，生产效率高。该方法能使镁合金产生显著的第二相强化效果，所制备的镁合金丝的强度远高于现有制备技术。
本发明的技术方案为：
首先将镁合金棒材，在通用电阻加热炉中保温，温度为120～200℃，保温时间为1～15min。用旋锻机专用夹具将该棒材夹紧，从加热炉中取出，向前送入旋锻机进料口进行旋锻。完成后，换上孔径更细的旋锻模重复上述保温及旋锻步骤，直到得到所需直径的镁合金丝。
旋锻过程中控制送料速度在6～10m/min，道次压缩率18～45％，旋锻模圆锥角在10°～26°间。
本发明的效果和益处是，提供了一种高强度镁合金丝的旋锻制备方法，利用旋锻方法提供的三向压应力状态及脉冲加载方式，使镁合金能在较低温度(120～200℃)下保持良好塑性变形能力，进而实现塑性变形诱导弥散强化相的析出及晶粒细化，达到提高力学性能的目的。所制备的镁合金丝性能优良，屈服强度比挤压工艺制备的镁合金丝高25～53％，抗拉强度高18～23％(见下文具体实施方式)。该方法使用通用旋锻机就可生产，不需专门在线保温装置及模具加热装置，设备简单，生产效率高，操作简便。
具体实施方式
实施例1：
下面以旋锻方法制备直径2mm的AZ61镁合金丝为例，对本发明详细说明：
步骤1：市场购得的AZ61镁合金锭在常规电阻加热炉中进行均匀化退火，退火温度为400-500℃，加热速度为10℃/min，保温12小时，然后随炉冷却。
步骤2：将上述镁合金锭用车削或挤压方法加工成直径12mm，长度300mm的圆棒材，作为旋锻制备镁合金丝的坯料。
步骤3：将上述镁合金坯料在常规电阻加热炉中保温，温度为160℃，保温时间为8min。
步骤4：在旋锻机机头安装直径10.5mm的旋锻模，用旋锻机专用夹具将该棒材夹紧，从加热炉中取出，向前送入旋锻机进料口进行旋锻。旋锻过程中控制送料速度在6m/min。
步骤5：如步骤4，分别依次换上不同直径的旋锻模进行多道次旋锻，每道次旋锻前换旋模时，镁合金在通用电炉中保温，各旋锻道次的工艺参数见表1。完成后成功制备出φ2.0mm的镁合金丝。
表1AZ61镁合金丝的旋锻工艺参数
  旋锻道次   保温温度   保温时间   旋锻模孔径   送料速度   旋锻模圆锥角
  1   160℃   8min   φ10.5mm   6m/min   20°
  2   120℃   1min   φ8.8mm   8m/min   16°
  3   120℃   1min   φ7.0mm   8m/min   16°
  4   120℃   1min   φ5.6mm   8m/min   16°
  5   120℃   1min   φ4.2mm   10m/min   16°
  6   120℃   1min   φ3.2mm   10m/min   16°
  7   120℃   1min   φ2.0mm   8m/min   10°
按上述旋锻方法制备的AZ61镁合金丝，其强度与挤压方法制备的AZ61镁合金丝的强度比较如表2。可见旋锻AZ61镁合金丝的屈服强度比挤压丝高32％，抗拉强度比挤压丝高20％。
表2旋锻与挤压制备的AZ61镁合金丝强度比较
  工艺，直径/mm  抗拉强度(Mpa)  屈服强度(Mpa)
  旋锻，2～7.0mm   381   302
  工艺，直径/mm  抗拉强度(Mpa)  屈服强度(Mpa)
  挤压，＜6.35mm   317   228
实施例2：
下面以旋锻方法制备直径2.8mm的AZ91镁合金丝为例，对本发明详细说明：
步骤1：市场购得的AZ91镁合金锭在常规电阻加热炉中进行均匀化退火，退火温度为400-500℃，加热速度为10℃/min，保温12小时，然后随炉冷却。
步骤2：将上述镁合金锭用车削或挤压方法加工成直径14mm，长度300mm的圆棒材，作为旋锻制备镁合金丝的坯料。
步骤3：将上述镁合金坯料在常规电阻加热炉中保温，温度为200℃，保温时间为15min。
步骤4：在旋锻机机头安装φ13mm的旋锻模，用旋锻机专用夹具将该棒材夹紧，从加热炉中取出，向前送入旋锻机进料口进行旋锻。旋锻过程中控制送料速度在6m/min。
步骤5：如步骤4，分别依次换上不同直径的旋锻模进行多道次旋锻，每道次旋锻前换旋模时，镁合金在通用电炉中保温，各旋锻道次的工艺参数见表3。完成后即成功制备出φ2.8mm的AZ91镁合金丝。
按上述旋锻工艺制备的AZ91镁合金丝，其强度与挤压工艺制备的AZ91镁合金丝的强度比较如表4。可见旋锻AZ91镁合金丝的屈服强度比挤压丝高53％，抗拉强度比挤压丝高22.3％。
表3AZ91镁合金丝的旋锻工艺参数
  旋锻道次   保温温度   保温时间   旋锻模孔径   送料速度   旋锻模圆锥角
  1   200℃   15min   φ13.0mm   6m/min   26°
  2   120℃   1min   φ11.8mm   8m/min   16°
  3   120℃   1min   φ10.2mm   8m/min   16°
  4   120℃   1min   φ9.1mm   8m/min   16°
  5   120℃   1min   φ8.2mm   10m/min   16°
  6   120℃   1min   φ7.0mm   10m/min   16°
  7   120℃   1min   φ6.0mm   10m/min   16°
  8   120℃   1min   φ4.8mm   10m/min   16°
  9   120℃   1min   φ3.8mm   10m/min   16°
  旋锻道次   保温温度   保温时间   旋锻模孔径   送料速度   旋锻模圆锥角
  10   120℃   1min   φ2.8mm   8m/min   10°
表4旋锻与挤压制备的AZ91镁合金丝强度比较
  工艺  抗拉强度(Mpa)  屈服强度(Mpa)
  旋锻   405   321
  挤压   331   210

Claims (2)

1.一种高强度镁合金丝的旋锻制备技术，其特征在于：首先将镁合金棒材坯料，在通用的电阻加热炉中保温，温度为120～200℃，保温时间为1～15min；用旋锻机专用夹具将该棒材夹紧，从加热炉中取出，向前送入旋锻机进料口进行旋锻；完成后，换上孔径更细的旋锻模，重复上述保温及旋锻步骤，直到得到所需直径的镁合金丝。
2.按照权利要求1所述高强度镁合金丝的旋锻制备技术，其特征在于：旋锻过程中控制送料速度在6～10m/min，道次压缩率18～45％，旋锻模圆锥角在10°～26°间。
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