CN104492846A - 镁-镁复合板材的挤压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁-镁复合板材的挤压方法，首先至少各取一块不同成分或种类的镁合金，然后将所取镁合金块依次叠合固定，最后将叠合固定的镁合金块同时加入挤压筒进行挤压，所述异种镁合金块同时从挤压模口挤出，形成异种镁合金复合挤压板材，所述镁合金优选AZ31或者AZ61。本发明镁-镁复合板材的挤压方法在同一镁合金块内部间引入较大的剪切应力，且各个金属板材之间无材料混合，可以显著细化晶粒、弱化织构；本发明镁-镁复合板材的挤压方法只需改变挤压复合方式，无需重新设计挤压模具，具有较强的生产和研究价值。

Description

镁-镁复合板材的挤压方法

技术领域

本发明属于金属及合金领域，涉及金属成型方法，特别涉及异种镁合金板材的复合挤压成型方法。

背景技术

镁合金具有比强度、比刚度高，导热性和阻尼减振性能好，电磁屏蔽性能和机加工性能优异等优点，在航天航空、汽车、电器、通讯等各领域具有广泛的应用价值。由于镁合金的晶体结构为密排六方，缺少独立的滑移系，因此加工比较困难。到目前为止，大多数镁合金产品主要通过铸造生产，但铸造产品存在组织粗大、缺陷较多等缺点，从而导致其力学性能不够理想，极大制约了镁合金的广泛应用，而变形加工镁合金比铸造镁合金有着更高的力学性能。目前应用较多的镁合金变形加工方式主要为轧制成形和挤压成形，但轧制工艺比较复杂、生产周期长、生产效率低，产品收得率低，最终成本很高，严重影响镁合金板材的大面积使用。与轧制相比，挤压加工时材料在三向应力状态下发生变形，可一次挤压成型，生产效率高；同时，挤压加工的灵活性大，可生产出横截面形状复杂的产品。因此，研究镁合金挤压板材的力学性能有重要的意义。

目前，镁合金板材挤压变形主要采用单一铸锭直接放入模具进行对称正向挤压，虽然挤压工艺简单，操作方便，但得到的板材力学性能有限，且存在较为严重的基面织构，不能满足市场需求。

镁铝复合材料(特别是复合板材、棒材)的用途十分广泛，但是普通方法难以生产符合要求的镁铝复合材料。为此，重庆大学黄光胜和信运昌等人分别公开了一种用空心铝锭包裹镁锭同步挤压生产镁铝复合材料的方法(详情参考申请号200610054269.3《一种镁铝双金属复合管/棒材》、申请号201410152407.6《一种镁铝多层复合板材及其加工方法》)。这两种方法虽然都将镁和铝同步加入挤压机进行挤压，但是其目的主要是在镁合金外表形成铝合金保护层，从而提高其抗腐蚀能力，而且这两种方法中镁合金完全被铝合金包覆，挤压过程中镁合金挤压板材的横向流动受到包覆铝材的限制，极易产生横向分布不均，最终致使整个复合材料横向组织和性能不均匀，各向异性严重，不能很好的满足使用要求；另外，这种方法挤压过程中镁合金不与挤压筒接触，其沿着厚度方向处于对称应力状态(镁合金的变形过程与普通镁合金对称挤压类似，不能改善镁合金的基面织构)。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁-镁复合板材的挤压方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

镁-镁复合板材的挤压方法，包括以下步骤：1)取至少两块镁合金块；2)将步骤1)所取镁合金块叠合固定，3)将步骤2)叠合固定的镁合金块加入挤压筒进行复合挤压，所述异种镁合金块同时从挤压模口挤出，形成异种镁合金复合挤压板材；其中，步骤1)所取镁合金块中包含至少两种不同牌号的镁合金。

优选的，步骤1)所取镁合金块中包含AZ31或者AZ61镁合金。

优选的，步骤1)所取镁合金块为一块AZ31镁合金和一块AZ61镁合金，所述AZ31和AZ61镁合金的厚度相同或者不同。

优选的，叠合固定前还包括对所选镁合金块接触面进行清洗平整的步骤，叠合固定后还包括加热保温的步骤。

优选的，挤压加工时挤压温度为380-400℃，挤压速度为1-3m/s，挤压比为20-50。

优选的，挤压成型后还包括退火步骤，以消除挤压残余应力。

本发明的有益效果在于：

本发明镁-镁复合板材的挤压方法，将异种镁合金板材叠放固定后加入挤压筒同步进行挤压，不同镁合金之间存在界面，挤压过程中镁合金之间不会发生材料混合(图5中虚线箭头所示)，以保证镁合金沿挤压方向延展和沿宽度方向均匀流动。由于不同镁合金的变形能力不同，且挤压过程中板材界面处不存在宏观滑动，因此挤压成型过程中板材各部分流速差异明显，如图5所示：接触界面附近的镁合金的流速均为V，而远离界面处异种镁合金的流速分别为V1和V2，受自身塑性变形性能的影响，V1≠V2，靠近界面处的流速V与远离界面处的流速V1/V2也不同，即同一金属块内部存在剪切应力，可以显著细化晶粒、弱化织构。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例1金属铸锭叠放示意图；

图2为实施例2金属铸锭叠放示意图；

图3为实施例1挤压所得金属板材的金相图；

图4为对比实施例1挤压所得金属板材的金相图；

图5为挤压过程中板材流动示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1：

本实施例镁-镁复合板材的挤压方法，包括以下步骤：

1)各取一块尺寸相同的圆柱形AZ31镁合金铸锭和AZ61镁合金铸锭并沿中轴线剖开；

2)清洗步骤1)所得半圆柱形镁合金剖开面并打磨至光滑平整；

3)将步骤2)打磨后的异种半圆柱形镁合金铸锭叠放在一起(剖切面相对，如图1所示，各块镁合金应当紧密贴合，无缝隙)并用铝丝固定(避免挤压过程中产生宏观相对滑动)；

4)将步骤3)的叠放固定的合金块加热至380℃保温1h后置于挤压装置进行挤压；所述异种镁合金块同时从挤压模口挤出，形成异种镁合金复合挤压板材；

5)400℃回火处理步骤4)所挤出的板材得到产品。

本实施例中，异种镁合金分别为AZ31和AZ61，且两者厚度相同。

本实施例中，挤压速度为2m/min，挤压比为40。

实施例2：

本实施例镁-镁复合板材的挤压方法，包括以下步骤：

1)取三块截面可完全重合的镁合金铸锭块，其中AZ61两块，AZ31一块；

2)清洗打磨步骤1)的镁合金铸锭块；

3)将步骤2)打磨后铸锭块叠放在一起(如图2所示)并用铝丝固定(避免挤压过程中产生宏观相对滑动)；

4)将步骤3)的叠放固定的合金块加热至380℃保温1h后置于挤压装置进行挤压；所述异种镁合金块同时从挤压模口挤出，形成异种镁合金复合挤压板材；

5)400℃回火处理步骤4)所挤出的板材得到产品。

本实施例中，AZ61板材厚度为AZ31的1/5。

本实施例中，挤压速度为2m/min，挤压比为40。

对比实施例1：

取圆柱形AZ31镁合金铸锭打磨后于400℃进行普通对称挤压，挤压速度为2m/min，挤压比为40。

性能测试：

取实施例1和对比实施例1所得板材进行金相组织分析和力学性能测试，结果如图3、4及下表所示：

图3为实施例1所得板材的金相图片，图中左侧部分为AZ61，右侧为AZ31镁合金，图中AZ31和AZ61的复合界面不明显，可以看到微观结合，并且结合处的晶粒更为细小，这有利于力学性能的提升。

图4为对比实施例1所得镁合金板材的金相图片。

对比图3、图4可以看出，本发明共挤成型生产金属复合板材中镁合金一侧的得到晶粒明显细化，且两者界面紧密结合。

类别	抗拉强度/MPa	屈服强度/MPa	延伸率/％
				对比实施例1	248.5	163.3	17.1
实施例1	281.0	145.0	21.7

从上表可以看出，与对比实施例1相比，实施例1所得复合挤压板材的强度(抗拉强度)和塑形(延伸率)都得到大幅提高，综合力学性能明显比普通挤压的AZ31板材高。

上述实施例将镁合金和铝合金叠放在一起进行复合挤压，由于金属板材之间存在界面，不同金属块/板在挤压过程中不会发生相对流动；挤压过程中同一金属板/块之间存在较大的剪切应力，从而起到细化晶粒、弱化织构作用。

本实施例共挤成型生产金属复合板材的方法只需改变挤压复合方式，无需重新设计挤压模具，具有较强的生产和研究价值。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.镁-镁复合板材的挤压方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取至少两块镁合金块；2)将步骤1)所取镁合金块叠合固定，3)将步骤2)叠合固定的镁合金块加入挤压筒进行复合挤压，所述异种镁合金块同时从挤压模口挤出，形成异种镁合金复合挤压板材；其中，步骤1)所取镁合金块中包含至少两种不同牌号的镁合金。

2.根据权利要求1所述镁-镁复合板材的挤压方法，其特征在于：步骤1)所取镁合金块中包含AZ31或者AZ61镁合金。

3.根据权利要求2所述镁-镁复合板材的挤压方法，其特征在于：步骤1)所取镁合金块为一块AZ31镁合金和一块AZ61镁合金，所述AZ31和AZ61镁合金的厚度相同或者不同。

4.根据权利要求1所述镁-镁复合板材的挤压方法，其特征在于：叠合固定前还包括对所选镁合金块接触面进行清洗平整的步骤，叠合固定后还包括加热保温的步骤。

5.根据权利要求1所述镁-镁复合板材的挤压方法，其特征在于：挤压加工时挤压温度为380-400℃，挤压速度为1-3m/s，挤压比为20-50。

6.根据权利要求1-6任意一项所述镁-镁复合板材的挤压方法，其特征在于：挤压成型后还包括退火步骤。