CN108642416A - 一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法 - Google Patents
一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种低各向异性变形Mg‑6Zn‑0.45Zr合金制备方法，包括合金的热处理和热加工，所述合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷；所述合金的热加工温度为300±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。本发明通过高温短时热处理获得且近似固溶体组织，利用高速变形的温升效应弥补散热导致的温度下降，道次间无须加热，小道次应变三向循环载荷避免严重的各向异性，加工周期短，适于低各向异性块体Mg‑6Zn‑0.45Zr合金的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种变形Mg-6Zn-0.45Zr镁合金制备方法，具体涉及一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金块体材料制备方法。
背景技术
镁合金是最轻的金属结构材料，具有高比强度、高比刚度、良好的减振能力、优良的导热性和导电性、良好的尺寸稳定性、电磁屏蔽性和易于回收等特性。近年来，随着能源和环境问题的日益突出，镁合金作为新型工程材料迅速崛起，逐渐成为铝合金、钢铁和工程塑料等工程材料的理想替代品，在航空航天、交通运输、武器装备和电子电器等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。
由于铸造镁合金的晶粒组织和第二相比较粗大，且存在气孔、缩孔等缺陷，其力学性能不够理想，难以满足高性能结构材料的需求，因此变形镁合金的研究和开发成为其满足工业需求的重要发展方向。镁合金塑性加工过程中，可以启动的滑移系有限，导致了其在塑性变形后容易形成较强的各向异性，一定程度上限制了变形镁合金的广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，该方法工艺简单，加工效率高，制备的产品性能优异。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，包括合金的热处理和热加工，所述合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷；所述合金的热加工温度为300±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。
进一步，所述合金为镁合金块体材料。
进一步，所述合金的热处理保温温度为330±2℃，更优选330℃。
进一步，所述合金的热处理保温时间为10±0.2小时，更优选10小时。
进一步，所述合金的热加工温度为300±2℃，更优选300℃。
进一步，热加工前保温时间为10±0.5分钟，更优选10分钟。
进一步，道次应变量为10±0.2％，更优选10％。
本发明的有益效果在于：
(1)合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷，此时合金晶界上连续网状分布的第二相基本溶入基体中，并在快速冷却的过程中来不及析出，基本获得单相固溶体，保证合金的塑性成形能力。
(2)合金的热加工温度为300±5℃，加工前保温时间为10±1分钟，在此温度下变形可以同时启动基面滑移、柱面滑移和锥面滑移，在保证后续成形的顺利进行的同时，尽可能避免强烈织构的形成。
(3)热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％；在三向载荷循环作用可有效的降低材料各向异性；采用10±0.5％的小道次应变量，可保证锻造后合金不会形成强烈的基面织构，有利于降低各向异性；另外，采用空气锤进行锻造，还可以利用高速变形的温升效应弥补散热导致的温度下降，省去道次间加热工艺，缩短加工周期。
附图说明
图1为合金热处理前的微观组织形貌；
图2为合金热处理后的微观组织形貌；
图3为小道次应变高应变速率三向锻造工艺示意图；
图4为实施例1各向异性测试样品示意图；
图5为实施例1中Mg-6Zn-0.45Zr合金各方向室温拉升曲线。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例所选合金为Mg-6Zn-0.45Zr，热加工前样品长宽高分别为70mm、70mm、80mm。
一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，包括以下步骤：
1)热处理工艺：将样品置于铁盒内用含有石墨的沙子覆盖，放入热处理炉内进行加热保温，加热温度设定为330℃，达到设定温度后保温10小时，使连续网状分布的第二相基本溶入基体中，取出样品空冷，使第二相来不及析出，获得性能基本均匀的单相固溶体，热处理前后的合金微观组织如图1、图2所示；
2)热加工加热工艺：成形加工前将样品置于加热炉内进行加热保温，加热温度设定为300℃，保温时间为10分钟，使样品受热均匀，在不发生晶粒长大的情况下保证材料芯部和表面温度的一致；
3)小道次应变高应变速率三向锻造：热加工成形在空气锤上进行，空气锤的锻打次数为200次/min，锻打速度为5m/s，采用一次加热成形，即道次间不进行加热，三向锻造工艺如图3所示，锻打面按A-B-C-A…顺序进行，每锻一个面计作一道次，道次变形量为10％，热加工完成后对试样进行空冷以保留高温变形组织。热加工后样品表面良好，没有明显裂纹，没有明显的宏观损耗。
4)力学性能测试：根据国标GB228-2002的标准，将本发明实施例所述合金按图4所示加工成标准拉伸试样进行室温拉伸实验，所测得合金各方向室温拉升曲线如图5所示，其力学性能见表1。
表1实施例加工样品各方向的室温力学性能
| 实施例1 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(％) |
| D1 | 215.8 | 323.9 | 21.9 |
| D2 | 211.7 | 317.9 | 22.8 |
| D3 | 214.2 | 321.6 | 26.3 |
| D4 | 198.5 | 313.9 | 25.7 |
| D5 | 194.8 | 314.5 | 25.4 |
| D6 | 191 | 310.6 | 32.4 |
| D7 | 200.5 | 314.6 | 21.9 |
| D8 | 202.4 | 318.9 | 24.2 |
| D9 | 205.9 | 320.7 | 29.7 |
从图5和表1可以看出，运用本发明制备的Mg-6Zn-0.45Zr合金虽然存在一定的各向异性，但材料各方向抗拉强度在310.6～323.9MPa之间，而延伸率在21.9～32.4％之间。与其他常用的加工方法如挤压和轧制所生产的产品相比，本发明制备的产品各向异性较小，是制备低各向异性变形镁合金的理想工艺。
本发明所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，通过高温短时热处理，获得近似固溶体组织；利用三向载荷循环作用有效的降低材料各向异性；采用10±0.5％的小道次应变量，保证锻造后合金不形成强烈的基面织构，进一步保证低各向异性；此外，本发明利用高速变形的温升效应弥补散热导致的温度下降，道次间无须加热，加工周期短，适于低各向异性块体Mg-6Zn-0.45Zr合金的生产。
最后，需要指出的是，以上实施例只是用于说明本发明而非限制，事实上，本发明的方法对其他合金也同样适用；本领域技术人员在本发明的教导下对产品做简单替换时，仍属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：包括合金的热处理和热加工，所述合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷；所述合金的热加工温度为300±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。
2.根据权利要求1所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金为镁合金块体材料。
3.根据权利要求1或2所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金的热处理保温温度为330±2℃。
4.根据权利要求3所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金的热处理保温温度为330℃。
5.根据权利要求1或2所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金的热处理保温时间为10±0.2小时。
6.根据权利要求5所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金的热处理保温时间为10小时。
7.根据权利要求1或2所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金的热加工温度为300±2℃。
8.根据权利要求7所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金的热加工温度为300℃。
9.根据权利要求1或2所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：热加工前保温时间为10±0.5分钟。
10.根据权利要求1或2所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：道次应变量为10±0.2％。
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|---|---|---|---|---|
| CN103343307A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-10-09 | 上海交通大学 | 一种真空压铸稀土镁合金的热处理方法 |
| CN103774069A (zh) * | 2014-01-18 | 2014-05-07 | 中南大学 | 一种大尺寸高强耐热镁合金厚板的锻造成形工艺 |
| CN105483580A (zh) * | 2014-09-15 | 2016-04-13 | 中国科学院金属研究所 | 一种弱/非基面织构、低各向异性az61镁合金及其制备方法 |
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