CN111360097A - 一种超高强度镁合金板材的制备方法 - 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

本发明专利提供一种超高强度镁合金板材的制备方法，包括以下步骤：对镁合金进行精炼处理，获得镁合金锭坯；对镁合金锭坯进行人工时效处理；将挤压模放入加热炉内加热处理，随后将挤压模取出并放入挤压机中模具架上；对盛料筒进行感应加热，再对镁合金锭坯进行感应加热，将镁合金锭坯放入盛料筒内保温，盛料筒固定在挤压机上，利用挤压杆对镁合金锭坯进行挤压操作，得到镁合金板材，空冷或者水冷板材到室温；对所述板材进行轧制处理。本发明专利提供的超高强度镁合金板材的制备方法，能够大幅度提高镁合金板材的强度，该方法操作简单，成本低，该工艺制备的镁合金板材强度在400MPa以上,大幅度提高了镁合金材料的强度。

Description

一种超高强度镁合金板材的制备方法
技术领域
本发明专利属于镁合金材料加工技术领域，具体为一种超高强度镁合金板材的制备方法。
背景技术
镁合金由于其密度低、比强度和比刚度高、导热性和阻尼性能好等优点，其板材在航空航天、汽车、电子等诸多领域有着广泛而迫切的应用需求，是目前商用金属中最轻的工程结构材料。然而现有的镁板轧制工艺由于变形温度高、道次压下量小，且需多次中间加热，难以高效地制备低成本变形镁合金板材。这都制约着镁合金板材在成形领域的应用与发展。
制约镁合金板材发展的因素主要有：(1)镁合金属于密排六方晶体结构,独立滑移系少,室温加工性能较差,因此,现有技术中的镁合金板材的生产制造均采用多道次且小压下量的方式在高温下进行热轧,在现有的常规工序生产中轧制镁合金中厚板就要多达十余道次；(2)轧制镁合金板材的单道次压下量一般较小(单道次压下量通常小于30％),由此使得轧制工序多、生产成本高、生产效率低下；(3)一般认为镁合金的塑性会随着应变速率的提高而下降,因此轧制时采用的轧制速度通常小于5m/min，因此也会提高镁合金板材的生产成本,并降低镁合金板材的生产效率。
公开号为CN101648210A,名称为“低温高速大加工量轧制变形镁合金板材的加工方法”的中国专利文献公开了一种用于镁合金板材的加工方法,该加工方法的工艺步骤较为复杂,使得其很难广泛地应用于实际生产中,同时,轧制单道次加工率最大时也仅为30-42％,单道次压下量较小,道次加工效率并不高。因此,急需开发一种超高强度镁合金板材的制备方法,来减少成本,提高镁合金板材的力学性能。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种超高强度镁合金板材的制备方法，解决了如何大幅度提高镁合金板材强度的技术难题，该方法操作简单，成本低，该工艺制备的镁合金板材强度在400MPa以上,大幅度提高了镁合金材料的强度。
一种超高强度镁合金板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对镁合金进行精炼处理，获得镁合金锭坯；
步骤S2：对镁合金锭坯进行人工时效处理；
步骤S3：将挤压模放入加热炉内加热处理，随炉升温并保温，随后将挤压模取出并放入挤压机中模具架上；
步骤S4：对盛料筒进行感应加热，加热结束后，再对镁合金锭坯进行感应加热，将镁合金锭坯放入盛料筒内保温，盛料筒固定在挤压机上，利用挤压杆对镁合金锭坯进行挤压操作，得到镁合金板材，空冷或者水冷板材到室温；
步骤S5：对所述板材进行轧制处理，先将板材放入所述加热炉内预热并保温，随后进行单道次轧制，对轧制后的板材空冷或者水冷。
所述步骤S3中，所述加热炉的温度为360-380℃，保温时间为4-5h。
所述步骤S4中，所述盛料筒的加热温度为360-380℃，所述镁合金棒料的感应加热时间为1min，加热温度为330-350℃；所述镁合金棒料的挤压速度为0.5-1mm/s以及挤压比为7-20。
所述步骤S5中，所述板材的炉内预热温度为275-350℃，保温时间为10-20min，单道次轧制的变形量为50-85％，轧制的线速度为400-1500mm/s。
本发明的有益效果为：
(1)减少了镁合金的变形温度，本专利的变形温度275-350℃，现有技术的变形温度为360-380℃，与之前相比变形温度降低了，节省了成本和能量消耗；
(2)用本发明专利工艺制备的镁合金板材抗拉强度，相比变形之前，合金强度提高了104MPa，增加了33％；
(3)本发明专利中，变形前平均晶粒尺寸20μm，变形之后平均晶粒尺寸2μm，达到了细晶强化的作用；
(4)本发明专利的镁合金的各向异性小，合金力学性能基本一致。
附图说明
图1为本发明专利实施例中制备方法的工艺路线图。
图2为本发明专利实施例中镁合金的应力应变图。
图3为本发明专利实施例中镁合金板材不同方向的应力应变图。
图4为本发明专利实施例中变形前镁合金的组织图。
图5为本发明专利实施例中变形后镁合金的组织图。
具体实施方式
为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
参见图1，一种超高强度镁合金板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对镁合金进行精炼处理，获得镁合金锭坯；
步骤S2：对镁合金锭坯进行人工时效处理；
步骤S3：将挤压模放入加热炉内加热处理，随炉升温并保温，随后将挤压模取出并放入挤压机中模具架上；
步骤S4：对盛料筒进行感应加热，加热结束后，再对镁合金锭坯进行感应加热，将镁合金锭坯放入盛料筒内保温，盛料筒固定在挤压机上，利用挤压杆对镁合金锭坯进行挤压操作，得到镁合金板材，空冷或者水冷板材到室温；
步骤S5：对板材进行轧制处理，先将板材放入所述加热炉内预热并保温，随后进行单道次轧制，对轧制后的板材空冷或者水冷。
步骤S3中，加热炉的温度为360-380℃，保温时间为4-5h。
步骤S4中，盛料筒的加热温度为360-380℃，镁合金棒料的感应加热时间为1min，加热温度为330-350℃；镁合金棒料的挤压速度为0.5-1mm/s以及挤压比为7-20。
步骤S5中，板材的炉内预热温度为275-350℃，保温时间为10-20min，单道次轧制的变形量为50-85％，轧制的线速度为400-1500mm/s。
减少了镁合金的变形温度，本专利的变形温度275-350℃，现有技术的变形温度为360-380℃，与之前相比变形温度降低了，节省了成本和能量消耗；
参见图2，相比变形之前，用本发明专利工艺制备的镁合金板材抗拉强度达到419MPa，变形之前镁合金板材抗拉强度为315MPa，经过该工艺变形之后，合金强度提高了104MPa，增加了33％；
参见图3，制备出的镁合金板材RD方向(轧制方向)抗拉强度419MPa、屈服强度373MPa；45°方向抗拉强度407MPa、屈服强度357MPa；TD方向(垂直轧制方向)抗拉强度410MPa、屈服强度360MPa，镁合金的各向异性小，说明合金力学性能基本一致；
参见图4和图5，本发明专利中，变形前平均晶粒尺寸20μm，变形之后平均晶粒尺寸2μm。
本发明专利的具体工作过程：
首先，模具加热，随炉升温至360-380℃，保温4-5h，盛料筒用电热管加到360-380℃，保温4-5h，盛料筒是在挤压机上固定的(模具加热和盛料筒是同步进行加热的)；
其次，将加热好的模具放到挤压机上的模具架上，进行感应加热，保持模具持续稳定在360-380℃，同时对盛料筒进行电热管加热，保持盛料筒持续稳定在360-380℃，模具和盛料筒的中心在一条直线上；
再次，对时效后的镁合金棒材进行感应加热(一分钟之内加热到330-350℃)，镁合金棒料直径80-100mm，长度100-500mm；
再次，将感应加热好的镁合金棒料快速放到盛料筒里，(模具、盛料筒和镁合金棒料的中心在一条直线上)，进行挤压，挤压速度0.5-1mm/s，挤压比为7-20。最后，将挤压出的镁合金板材进行空冷或水冷。
注意：本发明专利中的镁合金为非稀土镁合金。
本发明专利未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明专利的限制，本发明专利也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明专利的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种超高强度镁合金板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对镁合金进行精炼处理，获得镁合金锭坯；
步骤S2：对镁合金锭坯进行人工时效处理；
步骤S3：将挤压模放入加热炉内加热处理，随炉升温并保温，随后将挤压模取出并放入挤压机中模具架上；
步骤S4：对盛料筒进行感应加热，加热结束后，再对镁合金锭坯进行感应加热，将镁合金锭坯放入盛料筒内保温，盛料筒固定在挤压机上，利用挤压杆对镁合金锭进行挤压操作，得到镁合金板材，空冷或者水冷板材到室温；
步骤S5：对所述板材进行轧制处理，先将板材放入所述加热炉内预热并保温，随后进行单道次轧制，对轧制后的板材空冷或者水冷。
2.根据权利要求1所述的超高强度镁合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述加热炉的温度为360-380℃，保温时间为4-5h。
3.根据权利要求2所述的超高强度镁合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述盛料筒的加热温度为360-380℃，所述镁合金棒料的感应加热时间为1min，加热温度为330-350℃；所述镁合金棒料的挤压速度为0.5-1mm/s以及挤压比为7-20。
4.根据权利要求3所述的超高强度镁合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述板材的炉内预热温度为275-350℃，保温时间为10-20min，单道次轧制的变形量为50-85％，轧制的线速度为400-1500mm/s。
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