CN106399884B - 高性能镁合金型材的加工新方法 - Google Patents
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- C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
Abstract
本发明通过将同种镁合金材料采用异温热挤压工艺塑性加工，因温度不同，导致垂直于轴向方向上挤压速度和变形速度不同，这样就会在接触界面产生剪切应变，对于热挤压成型的镁合金板材有弱化基面织构作用，提高成形性；对于热挤压成型的镁合金棒材有细化晶粒作用，提高其强度。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工领域，特别涉及一种高性能镁合金型材的加工新方法。
背景技术
镁合金是目前工业应用中最轻的金属材料，它具有减振性能优良、电磁屏蔽性能好、抗冲击、耐磨及易于回收等优点，可以替代钢、铝合金等材料，满足产品的轻、薄和一体化等要求，近年来在许多领域的应用迅速增长。目前镁合金加工以压铸为主，但其力学性能不佳，表面质量差，且无法制造出复杂镁合金型材。采用挤压、轧制等塑性加工生产的变形镁合金板材，具有更好的力学性能、多样化的结构，已在交通运输行业和3C产品等领域得到广泛应用。挤压可以做到一次成型，短流程便于操作。对于一般挤压塑性加工出的镁合金型材(主要是板材和棒材)，板材具有较强基面织构，棒材强度较低，都不利于后期产品使用及其二次塑性加工。改善镁合金板材基面织构和棒材强度，是发展镁合金塑性加工手段的前提和保障，对于变形镁合金型材产品的广泛使用也具有重大意义。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种高性能镁合金型材的加工新方法，通过该方法，对于热挤压成型的镁合金板材有弱化基面织构作用，提高成形性；对于热挤压成型的镁合金棒材有细化晶粒作用，提高其强度。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：一种高性能镁合金型材的加工新方法，包含以下步骤：
S1.将镁合金铸锭A分切成至少两个部分，然后将相邻部分置于不同的温度中加热保温若干小时，相邻部分加热保温后的温差为50～200℃；
S2.将步骤S1获得的镁合金铸锭A的各部分进行快速热挤压，得到压合在一起的镁合金型材A'；或将步骤S1获得的镁合金铸锭B和异种合金铸锭C进行快速热挤压，得到压合在一起的镁合金型材B'；
S3.将步骤S2获得的镁合金型材A'或B'进行去应力退火。
进一步地，所述步骤S1中的镁合金铸锭A、B成棒状，异种合金铸锭C成可套在镁合金铸锭B外的管状，且异种合金铸锭C的内径与镁合金铸锭B的直径相同。
进一步地，所述步骤S1中的加热温度为200～450℃，保温时间为2～4h。
进一步地，所述步骤S2中的快速热挤压的挤压温度为100～350℃。
进一步地，所述步骤S2中的快速热挤压的挤压速度为45～65mm/s。
进一步地，所述步骤S2中的快速热挤压的挤压比为30～60。
本发明的另一个目的在于保护依据上述方法制得的镁合金型材。
本发明的有益效果：本发明通过将同种镁合金材料采用异温热挤压压合在一起，或将镁合金材料与异种合金材料采用同/异温热挤压压合在一起，因温度不同或材料种类不同，导致挤压速度和变形速度不同，这样就会在接触界面产生剪切应变，对于热挤压成型的镁合金板材有弱化基面织构作用，提高成形性；对于热挤压成型的镁合金棒材有细化晶粒作用，提高其强度。
附图说明
图1为本发明将镁合金铸锭A进行一次分切的示意图；
图2为本发明将镁合金铸锭A进行两次分切的示意图；
图3为本发明将镁合金铸锭B与异种合金铸锭C组装在一起时的示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1一种高性能镁合金型材的加工新方法，包括以下步骤：
S1.选取两根相同(质量组成和形状均相同)的镁合金铸锭A和D，其中镁合金铸锭A的质量组成为3.01％Al、0.80％Zn、0.40％Mn、95.79％Mg，镁合金铸锭A为直径为100mm、长度为100mm的圆柱形，将镁合金铸锭A沿轴线方向切成半径为50mm的半圆形铸锭A1和A2(如图1所示)，将半圆形铸锭A1、A2和镁合金铸锭D置于工业电阻炉中，并分别在350℃、200℃和200℃的温度中进行加热，并保温4h，进行均匀化处理；
S2.将S1步骤得到的镁合金铸锭D加入500吨挤压机中，在100℃的温度下进行快速热挤压工艺塑性加工，挤压比为44.4，挤压速度为45mm/s，得到直径为15mm的镁合金棒材D'；将S1步骤得到的半圆形铸锭A1和A2加入500吨挤压机中，在200℃进行快速热挤压，使得半圆形铸锭A1和A2压合在一起，挤压比为44.4，挤压速度为50mm/s，得到直径为15mm的镁合金棒材A'；
S3.将S2步骤得到的镁合金棒材D'和A'在175℃中进行5h的去应力退火。
在室温下测定镁合金棒材A'和D'的力学性能，如下表所示：
| 试样 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(％) |
| D' | 280 | 180 | 8 |
| A' | 330 | 240 | 12 |
从上述测试结果可知，经本实施例所述方法得到的镁合金棒材A'的抗拉强度、屈服强度和延伸率较按传统方法加工得到镁合金棒材D'得到了较大提升。这是由于对半圆形铸锭A1和A2进行热挤压时，A1和A2具备了不同的温度，从而引起A1和A2在垂直于轴向方向上的挤压速度和变形速度不同，这样就会在A1和A2的接触界面产生剪切应变，这种剪切应变对镁合金棒材有细化晶粒的作用，从而提高了镁合金棒材的抗拉强度及屈服强度。
实施例2一种高性能镁合金型材的加工新方法，包括以下步骤：
S1.选取两根质量组成相同的镁合金铸锭B和D，其中镁合金铸锭B的质量组成为3.01％Al、0.80％Zn、0.40％Mn、95.79％Mg，镁合金铸锭B为直径为90mm、长度为100mm的圆柱形，镁合金铸锭D为直径为100mm、长度为100mm的圆柱形，同时选取一根质量组成为0.42％Si、0.35％Fe、0.67％Mg、98.50％Al的铝合金铸锭C，铝合金铸锭C为外径100mm、内径90mm、长度100mm的管状，将镁合金铸锭B、D和铝合金铸锭C置于工业电阻炉中，且分别在350℃、300℃、300℃的温度中进行加热，并保温3h，进行均匀化处理；
S2.将S1步骤得到的镁合金铸锭D加入500吨挤压机中，在300℃的温度下进行快速热挤压工艺塑性加工，挤压比为44.4，挤压速度为50mm/s，得到直径为15mm的镁合金棒材D'；将S1步骤得到的镁合金铸锭B套在铝合金铸锭C内(如图3所示)，然后加入500吨挤压机中，在300℃的温度下进行快速热挤压，挤压比为44.4，挤压速度为50mm/s，得到直径为15mm的镁合金棒材B'；
S3.将S2步骤得到的镁合金棒材D'和B'在175℃中进行5h的去应力退火。
在室温下测定镁合金棒材B'和D'的力学性能，如下表所示：
| 试样 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(％) |
| D' | 270 | 160 | 7.2 |
| B' | 350 | 260 | 16 |
从上述测试结果可知，同实施例1类似，本实施例得到的镁合金棒材B'的抗拉强度、屈服强度和延伸率较按传统方法加工得到镁合金棒材D'得到了较大提升。这是由于对镁合金铸锭B和铝合金铸锭C进行热挤压以得到镁合金棒材B'时，由于镁合金铸锭B和铝合金铸锭C的材料不同，导致镁合金铸锭B和铝合金铸锭C在垂直于轴向方向上的挤压速度和变形速度不同，这样同样会在B和C的接触界面产生剪切应变，这种剪切应变对镁合金棒材有细化晶粒的作用，从而提高了镁合金棒材的强度。
实施例3一种高性能镁合金型材的加工新方法，包括以下步骤：
S1.选取两根相同(质量组成和形状均相同)的镁合金铸锭A和D，其中镁合金铸锭A的质量组成为3.01％Al、0.80％Zn、0.40％Mn、95.79％Mg，镁合金铸锭A为直径为100mm、长度为100mm的圆柱形，将镁合金铸锭A沿轴线方向切成坯料A1、A2和A3(如图2所示)，将坯料A1、A2和A3和镁合金铸锭D置于工业电阻炉中，并分别在250℃、350℃、250℃、250℃的温度中进行加热，并保温3h，进行均匀化处理；
S2.将S1步骤得到的镁合金铸锭D加入500吨挤压机中，在250℃的温度下进行快速热挤压工艺塑性加工，挤压比为44.4，挤压速度为55mm/s，得到直径为15mm的镁合金棒材D'；将S1步骤得到的坯料A1、A2和A3加入500吨挤压机中，在250℃进行快速热挤压，使得坯料A1、A2和A3压合在一起，挤压比为44.4，挤压速度为40mm/s，得到直径为15mm的镁合金棒材A'；
S3.将S2步骤得到的镁合金棒材D'和A'在175℃中进行5h的去应力退火。
在室温下测定镁合金棒材A'和D'的力学性能，如下表所示：
| 试样 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(％) |
| D' | 278 | 174 | 7.6 |
| A' | 335 | 246 | 13.2 |
从上述测试结果可知，本实施例的试验结果同实施例类似，且原因相同。
实施例4一种高性能镁合金型材的加工新方法，包括以下步骤：
S1.选取两根相同(质量组成和形状均相同)的镁合金铸锭A和D，其中镁合金铸锭A的质量组成为3.01％Al、0.80％Zn、0.40％Mn、95.79％Mg，镁合金铸锭A为直径为100mm、长度为100mm的圆柱形，将镁合金铸锭A沿轴线切成半径为50mm的半圆形铸锭A1和A2，将半圆形铸锭A1、A2和镁合金铸锭D置于工业电阻炉中，并分别在450℃、250℃、250℃的温度中进行加热，并保温2h，进行均匀化处理；
S2.将S1步骤得到的镁合金铸锭D加入500吨挤压机中，在350℃的温度下进行快速热挤压工艺塑性加工，挤压比为49，挤压速度为65mm/s，得到宽为80mm、厚为2mm的镁合金板材D'；将S1步骤得到的半圆形铸锭A1和A2加入500吨挤压机中，在350℃进行快速热挤压，使得半圆形铸锭A1和A2压合在一起，挤压比为49，挤压速度为60mm/s，得到宽为80mm、厚为2mm的镁合金板材A'；
S3.将S2步骤得到的镁合金板材D'和A'在175℃中进行5h的去应力退火。
在室温下测定镁合金板材A'和D'的基面织构强度和力学性能，如下表所示：
| 试样 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(％) | 基面织构强度 |
| D' | 285 | 162 | 14 | 25 |
| A' | 338 | 158 | 21 | 8 |
从上述测试结果可知，经本实施例所述方法得到的镁合金板材A'的抗拉强度按传统方法加工得到镁合金板材D'得到了较大提升，而基面织构强度则大幅下降，从而使得屈服强度降低以及延伸率大幅提升。具体原因是由于A1和A2的接触界面产生的剪切应变对镁合金板材有弱化基面织构的作用，从而提高了镁合金板材的成形性。
实施例5一种高性能镁合金型材的加工新方法，包括以下步骤：
S1.选取两根质量组成相同的镁合金铸锭B和D，其中镁合金铸锭B的质量组成为3.07％Al、0.78％Zn、0.38％Mn、95.77％Mg，镁合金铸锭B为直径为90mm、长度为100mm的圆柱形，镁合金铸锭D为直径为100mm、长度为100mm的圆柱形，同时选取一根质量组成为0.42％Si、0.35％Fe、0.67％Mg、98.50％Al的铝合金铸锭C，铝合金铸锭C为外径100mm、内径90mm、长度100mm的管状，将镁合金铸锭B、D和铝合金铸锭C置于工业电阻炉中，且分别在350℃、350℃、350℃的温度中进行加热，并保温3h，进行均匀化处理；
S2.将S1步骤得到的镁合金铸锭D加入500吨挤压机中，在350℃的温度下进行快速热挤压工艺塑性加工，挤压比为49，挤压速度为50mm/s，得到宽为80mm、厚为2mm的镁合金板材D'；将S1步骤得到的镁合金铸锭B套在铝合金铸锭C内，然后加入500吨挤压机中，在350℃的温度下进行快速热挤压，挤压比为49，挤压速度为50mm/s，得到宽为80mm、厚为2mm的镁合金板材B'；
S3.将S2步骤得到的镁合金板材D'和B'在175℃中进行5h的去应力退火。
在室温下测定镁合金板材B'和D'的基面织构强度和力学性能，如下表所示：
| 试样 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(％) | 基面织构强度 |
| D' | 285 | 162 | 14 | 25 |
| B' | 350 | 138 | 30 | 3 |
从上述测试结果可知，同实施例4类似，经本实施例所述方法得到的镁合金板材B'的抗拉强度按传统方法加工得到镁合金板材D'得到了较大提升，而基面织构强度则大幅下降，从而使得屈服强度降低以及延伸率大幅提升。具体原因同实施例4。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种高性能镁合金型材的加工新方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.将镁合金铸锭A分切成至少两个部分，然后将相邻部分置于不同的温度中加热保温若干小时，相邻部分加热保温后的温差为50～200℃；
S2.将步骤S1获得的镁合金铸锭A的各部分进行快速热挤压，得到压合在一起的镁合金型材A'；
S3.将步骤S2获得的镁合金型材A'进行去应力退火。
2.根据权利要求1所述的高性能镁合金型材的加工新方法，其特征在于：所述步骤S1中的镁合金铸锭A呈 棒状。
3.根据权利要求1所述的高性能镁合金型材的加工新方法，其特征在于：所述步骤S1中的加热温度为200～450℃，保温时间为2～4h。
4.根据权利要求1所述的高性能镁合金型材的加工新方法，其特征在于：所述步骤S2中的快速热挤压的挤压温度为100～350℃。
5.根据权利要求1所述的高性能镁合金型材的加工新方法，其特征在于：所述步骤S2中的快速热挤压的挤压速度为45～65mm/s。
6.根据权利要求1所述的高性能镁合金型材的加工新方法，其特征在于：所述步骤S2中的快速热挤压的挤压比为30～60。
7.根据权利要求1-6任一项所述方法制得的镁合金型材。
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