CN108588603A - 一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法及产品 - Google Patents

一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法及产品 Download PDF

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潘复生
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Abstract

本发明公开了一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法及产品，首先通过沿挤压态镁合金板材ED方向进行一定应变值的预压缩变形，一方面引入c‑axis∥ED取向型孪晶，一方面保留原始板材中c‑axis偏离板材ND轴向角度较大的基面滑移软取向；其次进行再结晶退火处理，从而得到改性的镁合金挤压板材。通过此改性方法制备得到的织构改性的镁合金挤压板材，可使传统的c‑axis∥ND型强基面织构转化为沿板材挤压方向分布的四峰织构，在室温拉伸时基面滑移施密特因子(SF)与孪生SF均比较高，厚向应变协调能力非常好，从而达到大幅度改善镁合金挤压板材室温塑性的目的。

Description

一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法及产品
技术领域
本发明属于有色金属塑性成形领域，特别涉及一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法及产品。
背景技术
镁合金因其密度低、比强度比刚度高、可100％回收利用等方面的优点，在汽车、航空航天、电子通信等领域具有开阔的应用前景。然而目前工业生产中所应用的镁合金制品多为压铸件，变形镁合金的应用并不多。这主要是因为镁合金在室温时能激活的滑移系很少，仅有型滑移可以被激活，且经一次成形(如挤压，轧制)的变形镁合金板材一般具有较强的c-axis∥ND强基面织构，导致板材在后续的二次成形中，厚向应变能力不足，致使镁合金板材成形性尤其是室温塑性非常差，从而严重阻碍了变形镁合金板材的广泛应用。因此，针对c-axis∥ND型强基面织构板材进行合理的织构改性理论，是发展和优化镁合金板材塑性加工工艺的重要保证，其也可大力促进变形镁合金板材在生产中的应用。然而，就目前对于变形镁合金板材的塑性优化工艺来看，针对于镁合金薄板塑性提升的指导方法或工艺并不多，且其大都是通过控制变形镁合金在一次成形中的工艺参数，以此来达到组织或织构的调控，从而改善其性能，但这样的调控手段对于镁合金板材的织构调控程度一般较小，往往只能带来c-axis∥ND型织构的小幅度弱化，导致后续性能尤其是塑性的提升并不显著。
因此，大幅度改善镁合金板材的室温塑性是现阶段的有色金属塑性成形领域中的重点以及难点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法及产品，通过该方法可使传统的c-axis∥ND型强基面织构转化为沿板材挤压方向分布的四峰织构，四峰织构组分中，两峰为基面滑移软取向峰，两峰为拉伸孪生软取向峰。此种织构改性可以使板材在室温拉伸时基面滑移施密特因子(SF)与孪生SF均比较高，厚向应变协调能力非常好，可大幅度改善镁合金板材的室温塑性，提高率均可达到30％以上。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，所述改性方法包括如下步骤：
1)沿挤压态镁合金挤压板材ED方向进行一定应变值的预压缩变形，预压缩后可将镁合金挤压板材中的c-axis∥ND织构组分分解为c-axis∥ED的孪生组分以及未发生孪生的滑移软取向组分；
2)对预压缩变形的挤压板材进行再结晶退火处理，去除残余应力，并且使再结晶晶粒相应继承孪生取向和基面滑移软取向。
进一步，所述步骤1)中所述预压缩变形范围为5％-10％。
进一步，所述步骤1)中所述预压缩采用的模具为板材压缩模具。
进一步，所述步骤1)中所述预压缩变形速率为10-3-10-1。
进一步，所述步骤2)中所述再结晶温度为250℃-350℃。
2、所述的改性方法制备的产品
本发明的有益效果在于：(1)本发明适用范围广且工艺简单容易控制，可以针对所有非稀土织构型镁合金板材的塑性改善，尤其是对于常见的c-axis∥ND织构型镁合金板材室温力学性能的调控；(2)本发明得到的针对于板材的四峰织构改性，可有效降低板材屈服强度，显著提升板材塑性，尤其是板材的厚向协调能力显著提升。
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：
图1为镁合金板材压缩模具示意图，图中1为主紧固六角螺栓，2为副紧固六角螺栓，3为模具固定板，4为板簧，5为挤压支撑头，6为模具固定板，7为高强钢压片，8为待压缩镁合金板材放置处，9为模具连接板，10为模具固定板。
图2为镁合金常规挤压态板材的原始织构。
图3为镁合金挤压板材经6％预压缩变形后的织构分布，图中1为孪生化取向，2为未孪生化取向。
图4为实施例2改性后的镁合金挤压板材的织构分布，图中1为拉伸孪生软取向，2为基面滑移软取向。
图5为镁合金挤压板材经8.5％预压缩变形后的织构分布，图中1为孪生化取向，2为未孪生化取向。
图6实施例3改性后的镁合金挤压板材的织构分布，图中1为拉伸孪生软取向，2为基面滑移软取向。
图7镁合金挤压板材织构改性前后的室温拉伸性能对比。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
本实施例为一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，主要包括以下步骤：
(1)借助图1中的板材压缩模具，沿待改良的镁合金挤压板材的挤压方向进行5％的预压缩变形，在电子万能试验机上做室温预压缩，选择预压缩速率为10-2。；
(2)对预压缩变形式样的挤压板材进行350℃的再结晶退火处理得到改性镁合金挤压板材，再结晶晶粒可以继承以上的两个织构组分的取向特点，在沿ED方向形成四峰织构。
实施例2
本实施例为一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，主要包括以下步骤：
(1)借助图1中的板材压缩模具，沿待改良的镁合金挤压板材的挤压方向进行6％的预压缩变形，在电子万能试验机上做室温预压缩，选择预压缩速率为10-3，预压缩后可将镁合金挤压板材中的c-axis∥ND织构组分(如图2)分解为c-axis∥ED的孪生组分以及未发生孪生的滑移软取向组分(如图3)；
(2)对预压缩变形式样的挤压板材进行300℃的再结晶退火处理得到改性镁合金挤压板材，再结晶晶粒可以继承以上的两个织构组分的取向特点，在沿ED方向形成四峰织构，如图4。
实施例3
本实施例为一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，主要包括以下步骤：
(1)借助图1中的板材压缩模具，沿待改良的镁合金挤压板材的挤压方向进行8.5％的预压缩变形，在电子万能试验机上做室温预压缩，选择预压缩速率为10-2，预压缩后可将镁合金挤压板材中的c-axis∥ND织构组分分解为c-axis∥ED的孪生组分以及未发生孪生的滑移软取向组分(如图5)；
(2)对预压缩变形式样的挤压板材进行300℃的再结晶退火处理得到改性镁合金挤压板材，再结晶晶粒可以继承以上的两个织构组分的取向特点，在沿ED方向形成四峰织构，如图6。
实施例4
本实施例为一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，主要包括以下步骤：
(1)借助图1中的板材压缩模具，沿待改良的镁合金挤压板材的挤压方向进行10％的预压缩变形，在电子万能试验机上做室温预压缩，选择预压缩速率为10-1，预压缩后可将镁合金板材中的c-axis∥ND织构组分分解为c-axis∥ED的孪生组分以及未发生孪生的基面滑移软取向组分；
(2)对预压缩变形式样的挤压板材进行250℃的再结晶退火处理得到改性镁合金挤压板材，再结晶晶粒可以继承以上的两个织构组分的取向特点，在沿ED方向形成四峰织构。
图7为镁合金挤压板材织构改性前后的室温拉伸性能对比，图4与图6中呈现预压缩退火后构建的四峰织构(拉伸孪生软取向峰以及基面滑移软取向峰)都非常利于镁合金挤压板材在室温下的拉伸塑性，均能有效改善镁板拉伸时的厚向应变能力。拉伸孪生软取向峰在板材进行室温拉伸时虽能有效提升板材厚向应变能力，但其在孪生变形过程中由孪生软取向转变为硬取向的过程过快，导致这一取向峰对于拉伸变形的协调持续性较弱；而基面滑移软取向峰则依靠较大的基面滑移SF，通过基面滑移的形式协调应变，这一过程不会导致过快的取向硬化，因而基面滑移软取向峰对于塑性提升的贡献成分更大，因此按本实施例3的数据来看，我们建议预压缩量应控制在10％以内。同时，由于镁合金板材的临界变形度通常处于2％-5％，经这一冷变形度下的式样在再结晶退火后会得到粗大的晶粒，反而会影响到板材的综合性能，因此预压缩量应保证在临界变形度以上。本发明综合这两方面的的因素考虑，故限定改性方法中镁合金挤压板材的预压缩变形量为5％-10％。
上述实施例中制备的织构改性的镁合金，在屈服强度、延伸率、板材的室温塑性等方面有较大改善，如表1所示：
表1原始挤压态板材及织构改性板材力学性能统计及对比
挤压板材式样 屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 延伸率(％)
原始挤压态板材 153.5 268.2 23.6
6％预压缩退火态(实施例2) 75.9 261.6 40.9
8％预压缩退火态(实施例3) 70.2 265.0 38.1
10％预压缩退火态(实施例4) 66.9 286.0 30.2
从表1中可知，经本发明的制备方法进行的四峰织构改性后的镁合金挤压板材，实施例2其屈服强度从153.5MPa有效降低至75.9MPa；延伸率由原始的23.6％提升至40.9％，提升率可达73％。同样其它实施例得到的镁合金挤压板材性能也有相应的改善。从常规C-axis∥ND型AZ系镁合金板材的塑性来看，目前报道的经工艺改善得到的AZ系镁板延伸率很少有超过30％以上的实例，本方法中经由四峰织构改性的AZ31板材其塑性均达到30％以上，尤其是实施例1中的板材其塑性可达40％以上，由此可见本发明的织构改性方法能够显著改善镁板的室温塑性。
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)

1.一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，其特征在于，所述改性方法包括如下步骤：
1)沿挤压态镁合金挤压板材ED方向进行一定应变值的预压缩变形；
2)对预压缩变形的挤压板材进行再结晶退火处理，去除残余应力，并且使再结晶晶粒相应继承孪生取向和基面滑移软取向。
2.根据权利要求1所述的一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，其特征在于，所述步骤1)中所述预压缩变形范围为5％-10％。
3.根据权利要求1所述的一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，其特征在于，所述步骤1)中所述预压缩采用的模具为板材压缩模具。
4.根据权利要求1所述的一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，其特征在于，所述步骤1)中所述预压缩变形速率为10-3-10-1。
5.根据权利要求1所述的一种提升镁合金挤压板材室温塑性的织构改性方法，其特征在于，所述步骤2)中所述再结晶时温度为250℃-350℃。
6.由权利要求1-5任一项所述的改性方法制备的产品。
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