CN101745592B - 一种高强度镁合金丝的旋锻制备方法 - Google Patents
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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
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 |
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° |
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 (1)
1.一种高强度镁合金丝的旋锻制备方法,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,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;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。
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