CN109576521B - 一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，它属于稀土镁合金废料的回收领域。本发明解决了稀土镁合金废料回收的问题。本发明机械加工稀土镁合金回收废料，得到镁合金粉末，装入L型模具模芯，用冲头捣实后冲头底端与L型模具模芯底端距离为70mm，然后进行冷挤压后得到第一预制块加热，然后进行热挤压，得到第二预制块，取出后重新置于L型模具模芯内进行加热，重复进行热挤压1～10次，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm，制得高强度稀土镁合金材料。本发明所获得的镁合金棒材的载面面积相同，可重复进行挤压，且经过单次热挤压就可以获得成分均匀，晶粒细化的镁合金材料。
Description
技术领域
本发明属于稀土镁合金废料的回收领域；具体涉及一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法。
背景技术
进入21世纪以来，镁工业进入了快速发展的时期，尤其是稀土镁合金的开发与应用，极大的提高了镁合金材料的力学性能。因此稀土镁合金无论是在机械工业，电子行业，医疗行业均有着十分重要的使用价值及宽广的应用前景。近年来我国的稀土镁合金的应用也日益增多，市场的需求也是越来越宽广，然而随之而来的稀土镁合金的废料也是逐渐增多，可再利用稀土镁合金废料主要包括：废旧产品、加工切屑、熔炼溢出等，与此同时稀土元素具有难以提炼的特点，因此开展稀土镁合金废料的回收也有着十分重要的意义。而现阶段镁合金废料的回收比较常用的为坩锅炉、盐洛槽法、双炉法、隔室吹气等技术，现有的镁合金再生技术均有在材料回收率低、工艺复杂、需对镁隔绝氧气等缺陷。
发明内容
本发明目的是提供了一种低成本、高回收率、无污染的利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，包括如下步骤：
步骤1、机械加工稀土镁合金回收废料，得到镁合金粉末，待用；
步骤2、将步骤1制得的镁合金粉末装入L型模具模芯，用冲头捣实后冲头底端与L型模具模芯底端距离为70mm，然后进行冷挤压后得到第一预制块，待用；
步骤3、将步骤2得到的第一预制块加热，然后进行热挤压，得到第二预制块，待用；
步骤4、将步骤3制得的第二预制块取出后重新置于L型模具模芯内进行加热，重复进行热挤压1～10次，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm，制得高强度稀土镁合金材料。
本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤1中镁合金粉末的粒径为0.05～0.15mm。
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤2中冷挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，冷挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为60mm。
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤3中的加热温度为350～450℃，加热时间30～60min，热挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，挤压温度为350～450℃，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm。
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤4的加热温度350～450℃，加热时间30～60min，步骤4中的热挤压的压力350MPa，挤压速度为1mm/s。
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤4中的加热温度为350℃或400℃或450℃，重复进行热挤压3次。
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，所述的L型模具模芯置于模具套筒内部，所述的L型模具模芯的水平端口与所述的模具套筒内侧紧密连接。
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，所述的L型模具模芯的水平端口与所述的模具套筒通过石墨润滑。
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，模具套筒两侧插入热电偶加热模具模芯。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，一定程度上解决了镁合金在大气条件下易氧化的问题，废料用机械加工制成一定颗粒度的粉末后采用冷压处理，减少了粉末的氧化，与此同时粉末的比表面积大，促进了颗粒之间的润滑性，另外采用粉末制坯料也解决了废料尺寸的限制。同时，制备的镁合金组织均匀。
本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，结合了等通道与正挤压技术，所获得的镁合金棒材的载面面积相同，可重复进行挤压，且经过单次热挤压就可以获得成分均匀，晶粒细化的镁合金材料，所制得的再生镁合金材料的强度、屈服强度、硬度均高于普通铸态镁合金。
本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，采用了挤压的方法，具有操作简单、易于操作的特点，进行废料回收具有回收效率高，回收镁合金性能好的优点，能够解决报废镁合金的再生问题，解决了稀土镁合金持续发展的问题。
附图说明
图1为本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的装置的结构示意图--冲头底端与L型模具模芯底端距离为70mm时；
图2为本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的装置的结构示意图--冲头底端与L型模具模芯底端距离为60mm时；
图3为本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的装置的结构示意图--冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm时；
图4为本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的装置的结构示意图--重复热挤压时；
图5为本发明所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的装置的模具套筒及加热装置的结构示意图。
1-冲头；2-冲头顶端；3-镁合金粉末；4-模具模芯；5-模具套筒；6-热电偶。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，包括如下步骤：
步骤1、机械加工稀土镁合金回收废料，得到镁合金粉末，待用；
步骤2、将步骤1制得的镁合金粉末装入L型模具模芯，用冲头捣实后冲头底端与L型模具模芯底端距离为70mm，然后进行冷挤压后得到第一预制块，待用；
步骤3、将步骤2得到的第一预制块加热，然后进行热挤压，得到第二预制块，待用；
步骤4、将步骤3制得的第二预制块取出后重新置于L型模具模芯内进行加热，重复进行热挤压3次，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm，制得高强度稀土镁合金材料。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤1中镁合金粉末的粒径为0.1mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤2中冷挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，冷挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为60mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤3中的加热温度为350℃，加热时间30min，热挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，挤压温度为350℃，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤4的加热温度350℃，加热时间30min，步骤4中的热挤压的压力350MPa，挤压速度为1mm/s。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，获得的镁合金采用标准的制样方式进行制样，然后抛光、腐蚀，在晶相显微镜下观察镁合金的晶粒尺寸为5.3μm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，采用维氏硬度仪对制备的高强度稀土镁合金材料的硬度进行测量，其平均硬度为73.2HV，而对比例中的镁合金材料为熔炼均匀的镁合金坯料，只进行固溶处理而未进行任何的热挤压，采用维氏硬度仪对合金的硬度进行测量，其平均硬度为59.6HV。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，一定程度上解决了镁合金在大气条件下易氧化的问题，废料用机械加工制成一定颗粒度的粉末后采用冷压处理，减少了粉末的氧化，与此同时粉末的比表面积大，促进了颗粒之间的润滑性，另外采用粉末制坯料也解决了废料尺寸的限制。同时，制备的镁合金组织均匀。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，结合了等通道与正挤压技术，所获得的镁合金棒材的载面面积相同，可重复进行挤压，且经过单次热挤压就可以获得成分均匀，晶粒细化的镁合金材料，所制得的再生镁合金材料的强度、屈服强度、硬度均高于普通铸态镁合金。
具体实施方式二：
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，包括如下步骤：
步骤1、机械加工稀土镁合金回收废料，得到镁合金粉末，待用；
步骤2、将步骤1制得的镁合金粉末装入L型模具模芯，用冲头捣实后冲头底端与L型模具模芯底端距离为70mm，然后进行冷挤压后得到第一预制块，待用；
步骤3、将步骤2得到的第一预制块加热，然后进行热挤压，得到第二预制块，待用；
步骤4、将步骤3制得的第二预制块取出后重新置于L型模具模芯内进行加热，重复进行热挤压3次，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm，制得高强度稀土镁合金材料。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤1中镁合金粉末的粒径为0.1mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤2中冷挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，冷挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为60mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤3中的加热温度为400℃，加热时间30min，热挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，挤压温度为400℃，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤4的加热温度400℃，加热时间30min，步骤4中的热挤压的压力350MPa，挤压速度为1mm/s。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，获得的镁合金采用标准的制样方式进行制样，然后抛光、腐蚀，在晶相显微镜下观察镁合金的晶粒尺寸为7.8μm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，采用维氏硬度仪对制备的高强度稀土镁合金材料的硬度进行测量，其平均硬度为82.6HV，而对比例中的镁合金材料为熔炼均匀的镁合金坯料，只进行固溶处理而未进行任何的热挤压，采用维氏硬度仪对合金的硬度进行测量，其平均硬度为59.6HV。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，一定程度上解决了镁合金在大气条件下易氧化的问题，废料用机械加工制成一定颗粒度的粉末后采用冷压处理，减少了粉末的氧化，与此同时粉末的比表面积大，促进了颗粒之间的润滑性，另外采用粉末制坯料也解决了废料尺寸的限制。同时，制备的镁合金组织均匀。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，结合了等通道与正挤压技术，所获得的镁合金棒材的载面面积相同，可重复进行挤压，且经过单次热挤压就可以获得成分均匀，晶粒细化的镁合金材料，所制得的再生镁合金材料的强度、屈服强度、硬度均高于普通铸态镁合金。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，在400℃挤压时合金的尺寸较细，晶粒尺寸越细，其硬度越大，合金的抗拉强度越高，因此抗拉强度较高。
具体实施方式三：
一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，包括如下步骤：
步骤1、机械加工稀土镁合金回收废料，得到镁合金粉末，待用；
步骤2、将步骤1制得的镁合金粉末装入L型模具模芯，用冲头捣实后冲头底端与L型模具模芯底端距离为70mm，然后进行冷挤压后得到第一预制块，待用；
步骤3、将步骤2得到的第一预制块加热，然后进行热挤压，得到第二预制块，待用；
步骤4、将步骤3制得的第二预制块取出后重新置于L型模具模芯内进行加热，重复进行热挤压3次，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm，制得高强度稀土镁合金材料。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤1中镁合金粉末的粒径为0.1mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤2中冷挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，冷挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为60mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤3中的加热温度为450℃，加热时间30min，热挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，挤压温度为450℃，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，步骤4的加热温度450℃，加热时间30min，步骤4中的热挤压的压力350MPa，挤压速度为1mm/s。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，获得的镁合金采用标准的制样方式进行制样，然后抛光、腐蚀，在晶相显微镜下观察镁合金的晶粒尺寸为9.7μm。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，采用维氏硬度仪对制备的高强度稀土镁合金材料的硬度进行测量，其平均硬度为79.3HV，而对比例中的镁合金材料为熔炼均匀的镁合金坯料，只进行固溶处理而未进行任何的热挤压，采用维氏硬度仪对合金的硬度进行测量，其平均硬度为59.6HV。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，一定程度上解决了镁合金在大气条件下易氧化的问题，废料用机械加工制成一定颗粒度的粉末后采用冷压处理，减少了粉末的氧化，与此同时粉末的比表面积大，促进了颗粒之间的润滑性，另外采用粉末制坯料也解决了废料尺寸的限制。同时，制备的镁合金组织均匀。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，结合了等通道与正挤压技术，所获得的镁合金棒材的载面面积相同，可重复进行挤压，且经过单次热挤压就可以获得成分均匀，晶粒细化的镁合金材料，所制得的再生镁合金材料的强度、屈服强度、硬度均高于普通铸态镁合金。
具体实施方式四：
根据具体实施方式一至三任意一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，所述的L型模具模芯置于模具套筒内部，所述的L型模具模芯的水平端口与所述的模具套筒内侧紧密连接。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，所述的L型模具模芯的水平端口与所述的模具套筒通过石墨润滑。
本实施方式所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，模具套筒两侧插入热电偶加热模具模芯。
具体实施方式五：
根据具体实施方式四所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，所述的热电偶连接外部控温装置，所述的控温装置的型号为TCB700。具体实施方式六：
根据具体实施方式四所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，所述的L型模具模芯的竖直内边的边长为80mm，水平内边的边长为50mm，所述的L型模具模芯的竖直端口和水平端口的形状为正方形，所述的正方形的边长为50mm。
具体实施方式七：
根据具体实施方式一至三任意一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，稀土镁合金回收废料的型号为Mg-9Gd-4Y-6Zr。
Claims (6)
1.一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、机械加工稀土镁合金回收废料，得到镁合金粉末，待用；
步骤2、将步骤1制得的镁合金粉末装入L型模具模芯，用冲头捣实后冲头底端与L型模具模芯底端距离为70mm，然后进行冷挤压后得到第一预制块，待用；
步骤3、将步骤2得到的第一预制块加热，然后进行热挤压，得到第二预制块，待用；
步骤4、将步骤3制得的第二预制块取出后重新置于L型模具模芯内进行加热，重复进行热挤压1～10次，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm，制得高强度稀土镁合金材料；
步骤1中镁合金粉末的粒径为0.05～0.15mm；
步骤2中冷挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，冷挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为60mm；
步骤3中的加热温度为350～450℃，加热时间30～60min，热挤压的压力为350MPa,挤压速度为1mm/s，挤压温度为350～450℃，挤压后冲头底端与L型模具模芯底端距离为50mm。
2.根据权利要求1所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，其特征在于：步骤4的加热温度350～450℃，加热时间30～60min，步骤4中的热挤压的压力350MPa，挤压速度为1mm/s。
3.根据权利要求1所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，其特征在于：步骤4中的加热温度为350℃或400℃或450℃，重复进行热挤压3次。
4.根据权利要求1所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，其特征在于：所述的L型模具模芯置于模具套筒内部，所述的L型模具模芯的水平端口与所述的模具套筒内侧紧密连接。
5.根据权利要求4所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，其特征在于：所述的L型模具模芯的水平端口与所述的模具套筒通过石墨润滑。
6.根据权利要求4所述的一种利用稀土镁合金回收废料加工高强度稀土镁合金材料的加工方法，其特征在于：所述的模具套筒两侧插入热电偶加热模具模芯。
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Patent Citations (7)
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