CN111922313A - 一种新型镁合金半固态成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型镁合金半固态成型工艺，涉及材料加工技术领域。该新型镁合金半固态成型工艺，包括以下步骤：S1.材料初步处理：将该镁合金原料投入到电阻炉内，使用电阻炉熔化成合金，并进行除气、除渣和精炼处理；S2.毛坯制备：将处理好的镁合金熔体转移到高压注射装置的搅拌桶内，同时对该镁合金进行搅拌降温，使其温度降至该合金固、液两相温度区间，使该镁合金搅拌冷却至半固态，然将该半固态镁合金通过高压注射装置射到模具中进行塑形冷却。通过新型镁合金半固态成型工艺的使用，可以提高半固态镁合金半固态工件的表面光滑度和力学性能，同时避免了出现合金中晶粒尺度内的化学成分不均匀性的情况。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域，具体为一种新型镁合金半固态成型工艺。
背景技术
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小 (1.8g/cm3镁合金左右)，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受 冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、 锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁 锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门， 在未来的舰船工业中的应用也将占据非常重要的地位。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金 属，高强度、高刚性。
半固态成型技术是继液态成型技术和固态成型技术发展起来的一种全新 的成形技术。与前两种常用的成形技术相比，其主要的区别在于以预制的具 有非枝晶组织的半固态合金坯料为原料，在压力作用下凝固、成形。这种成 形方法的优点在于制品组织致密、铸造或锻造等缺陷减少，综合力学性能大 幅度提升。
目前镁合金半固态成形技术-半固态射铸工艺，是一种高新技术，其成形 技术的优点主要有以下几个方面：(1)半固态金属坯料不仅可以方便地机械搬 运，也便于成形，易于实现自动化操作；(2)生产效率高，炉料用量省，成形 应力低，模具寿命长，工作环境优良，机加工量少；(3)铸件致密度高，收缩 孔洞少，耐压性好，无宏观偏析，性能更均匀；还可方便地加入增加材料， 为降低复合材料成本，开辟了新的途径。然而目前该半固态成形技术仍存在 一些缺点：加工的产品表面光滑度低；工件力学性能不佳；合金中的化学成 分不均匀，即晶粒尺度内的化学成分不均匀性等缺点。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型镁合金半固态成型工艺， 解决了现有半固态成型技术加工出的产品表面光滑度低、工件力学性能不佳、 合金中晶粒尺度内的化学成分不均匀的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新型镁合金 半固态成型工艺，包括以下步骤：
S1.材料初步处理：将该镁合金原料投入到电阻炉内，使用电阻炉熔化成 合金，并进行除气、除渣和精炼处理；
S2.毛坯制备：将处理好的镁合金熔体转移到高压注射装置的搅拌桶内， 同时对该镁合金进行搅拌降温，使其温度降至该合金固、液两相温度区间， 使该镁合金搅拌冷却至半固态，然将该半固态镁合金通过高压注射装置射到 模具中进行塑形冷却，获得具有非枝晶微观结构的镁合金毛坯；
S3.毛坯处理：将制备好的镁合金毛坯放入时效炉内，进行均匀化退火、 过时效处理；
S4.毛坯热轧加工：将热处理之后的毛坯放入热轧机内，进行变形量大于 60％的热轧加工，将其加工成板坯状；
S5.板坯处理：将热轧加工得到的板坯放入加热设备内加热到镁合金半固 态温度区间，获得具有细小、等轴晶粒微观结构的半固态镁合金板坯。
优选的，所述五步成型工艺流程均在保护气体下进行。
优选的，所述镁合金由Mg、Al、Si、Ca、Zn、Mn、Fe、Cu、Ni等金属原 料组成，其中Al、Si、Ca、Zn、Mn、Fe、Cu、Ni在该镁合金中的占比分别为 2.5-3.5％、0.08％、0.04％、0.6-1.4％、0.2-1.0％、0.003％、0.01％、0.001％。
优选的，所述该高压注射装置喷出半固态镁合金的速度为6m/s-8m/s。
优选的，所述镁合金的固、液两相温度区间为340℃-380℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种新型镁合金半固态成型工艺。具备以下有益效果：
1、相较于现有技术，该工艺流程中的镁合金由液态降到半固定态为一个 递进的过程，避免了温度骤降而导致产品表面光滑度较差。
2、相较于现有技术，该工艺流程中还增加了均匀化退火、过时效处理这 一流程，该流程的设计使得加工出来的半固态镁合金的力学性能得到提高， 同时避免了合金中的化学成分出现不均匀化，即晶粒尺度内的化学成分不均 匀性等情况。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
本发明实施例提供一种新型镁合金半固态成型工艺，包括以下步骤：
S1.材料初步处理：将该镁合金原料投入到电阻炉内，使用电阻炉熔化成 合金，并进行除气、除渣和精炼处理，保证了合金中不会出现气泡、杂质等 破坏镁合金质量的因素；
S2.毛坯制备：将处理好的镁合金熔体转移到高压注射装置的搅拌桶内， 同时对该镁合金进行搅拌降温，使其温度降至该合金固、液两相温度区间， 使该镁合金搅拌冷却至半固态，然将该半固态镁合金通过高压注射装置射到 模具中进行塑形冷却，获得具有非枝晶微观结构的镁合金毛坯；
S3.毛坯处理：将制备好的镁合金毛坯放入时效炉内，进行均匀化退火、 过时效处理，均匀化退火是使合金中的元素发生固态扩散，来减轻化学成分 不均匀性，主要是减轻晶粒尺度内的化学成分不均匀性，过时效处理可以提 高合金的力学性能；
S4.毛坯热轧加工：将热处理之后的毛坯放入热轧机内，进行变形量大于 60％的热轧加工，将其加工成板坯状，通过热轧将铸态组织转变为加工组织， 通过组织的转变使材料的塑性大幅度的提高；
S5.板坯处理：将热轧加工得到的板坯放入加热设备内加热到镁合金半固 态温度区间，获得具有细小、等轴晶粒微观结构的半固态镁合金板坯。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。
Claims (5)
1.一种新型镁合金半固态成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.材料初步处理：将该镁合金原料投入到电阻炉内，使用电阻炉熔化成合金，并进行除气、除渣和精炼处理；
S2.毛坯制备：将处理好的镁合金熔体转移到高压注射装置的搅拌桶内，同时对该镁合金进行搅拌降温，使其温度降至该合金固、液两相温度区间，使该镁合金搅拌冷却至半固态，然将该半固态镁合金通过高压注射装置射到模具中进行塑形冷却，获得具有非枝晶微观结构的镁合金毛坯；
S3.毛坯处理：将制备好的镁合金毛坯放入时效炉内，进行均匀化退火、过时效处理；
S4.毛坯热轧加工：将热处理之后的毛坯放入热轧机内，进行变形量大于60％的热轧加工，将其加工成板坯状；
S5.板坯处理：将热轧加工得到的板坯放入加热设备内加热到镁合金半固态温度区间，获得具有细小、等轴晶粒微观结构的半固态镁合金板坯。
2.根据权利要求1所述的一种新型镁合金半固态成型工艺，其特征在于：所述五步成型工艺流程均在保护气体下进行。
3.根据权利要求1所述的一种新型镁合金半固态成型工艺，其特征在于：所述镁合金由Mg、Al、Si、Ca、Zn、Mn、Fe、Cu、Ni等金属原料组成，其中Al、Si、Ca、Zn、Mn、Fe、Cu、Ni在该镁合金中的占比分别为2.5-3.5％、0.08％、0.04％、0.6-1.4％、0.2-1.0％、0.003％、0.01％、0.001％。
4.根据权利要求1所述的一种新型镁合金半固态成型工艺，其特征在于：所述该高压注射装置喷出半固态镁合金的速度为6m/s-8m/s。
5.根据权利要求1所述的一种新型镁合金半固态成型工艺，其特征在于：所述镁合金的固、液两相温度区间为340℃-380℃。
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| CN202010573073.5A Pending CN111922313A (zh) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | 一种新型镁合金半固态成型工艺 |
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|---|---|
| CN (1) | CN111922313A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114574720A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-03 | 西安交通大学 | 一种Mg2Si增强镁基复合材料板材及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101623753A (zh) * | 2009-06-19 | 2010-01-13 | 南昌大学 | 一种az61镁合金半固态制备方法 |
| CN102286710A (zh) * | 2011-09-08 | 2011-12-21 | 重庆大学 | 铸轧双控法制备合金半固态成型板坯的方法 |
| CN104001895A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-08-27 | 上海交通大学 | 阻燃镁合金半固态流变挤压铸造成形方法 |
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2020
- 2020-06-22 CN CN202010573073.5A patent/CN111922313A/zh active Pending
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