CN117696665A - 三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轻金属塑性成形技术领域，具体涉及一种三向变弧面差速剪切挤压制备高性能细晶镁合金板材的装置和方法。所述装置包括立式挤压机、外部模架、凹模模具、凸模模具和动力装置。凸模模具随着左右两侧挤压冲头的向下挤压从而向中间滑动，导致动态差速变形区内通道持续变化，镁合金坯料在左右侧的变形程度也随之变化，使得镁合金同时受到三个方向的动态挤压力，弱化镁合金基面织构。动态差速变形通道能够使镁合金使在挤压过程中左右两侧的流动速度在前后方向持续变化，使得坯料进一步实现差速的挤压变形；镁合金在挤压过程中在左右两侧和前后两侧受到的剪切变形各不相同，使镁合金变形不均匀，各处的变形程度差异大，弱化了基面织构。
Description
技术领域
本发明属于轻金属塑性成形技术领域，具体涉及一种三向变弧面差速剪切挤压制备高性能细晶镁合金板材的装置和方法。
背景技术
镁合金是当前金属中密度最小的结构材料，具有比强度和比刚度高、热成形性好、易回收等优点，因此其在汽车、3C、航空航天、军事等领域中占有重要地位，更是被誉为“21世纪的绿色能源材料”。然而，镁合金的晶体结构为密排六方，在室温下仅有两个滑移系容易开动，少于多晶体变形时要求的五个独立滑移系，从而导致镁合金室温下塑性加工困难，宏观表现为较差的室温力学性能。此外，通过传统轧制和挤压等工艺方法制得的镁合金板材往往存在强基面织构，这将导致镁合金板材出现明显的各向异性，进一步限制了其应用范围。因此，改善镁合金板材室温力学性能是目前亟需解决的问题之一。细化晶粒可显著提高镁合金强度，弱化基面织构可改善其塑性，因此各种加工技术被广泛开发，如高压扭转(HPT)、多向锻造(MDF)、等通道转角挤压（ECAP）等。而现有技术存在一定弊端，加工过程不连续，效率低，挤压通道单一等，在一定程度上限制了其应用。因此，如何获得新型连续化生产的弱基面织构镁合金板材加工方法是当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种制备细晶弱织构镁合金板材的三向变弧面差速剪切挤压加工装置和方法。通过该装置及其加工方法，使镁合金坯料在加工过程中发生连续差速剪切挤压变形，实现晶粒细化的同时弱化基面织构，改善镁合金板材的室温力学性能，进而扩大镁合金应用范围。
本发明所述的三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置通过以下技术方案予以实现：包括立式挤压机、外部模架、凹模模具、凸模模具和动力装置：
所述立式挤压机包括底座、固定在底座上的立柱以及固定在立柱顶部的顶座；顶座的中心处安装有动力装置，动力装置底部安装有挤压伸缩压头，挤压伸缩压头的端部固定有主压块和一对分列于主压块左右两侧的副压块，主压块的底部固定有挤压凸模模具，副压块的底部均固定有挤压冲头，挤压冲头作用面为倾斜面，底座的中心处固定有工作台；
所述外部模架包括安装在工作台上的凹模固定框架，左右侧的凹模固定框架开设有通孔，前后侧的凹模固定框架的内壁上设有加热套，在加热套内侧及工作台之上放置有凹模垫块，凹模模具放置于加热套内侧且凹模模具的底部与凹模垫块固定，凸模模具放置于凹模模具内部；
凹模模具上部分设有挤压凸模模具能够伸入的等距圆柱挤压通道，中间部分设有凸模模具能够伸入的左右贯通的长方体型腔，长方体型腔左右贯通并与左右侧的凹模固定框架通孔相对应，长方体型腔底面向下设有剪切变形通道；等距圆柱挤压通道、长方体型腔和剪切变形通道上下贯通构成凹模模具模腔；长方体型腔上部前后侧设有两个相对模腔轴向对称的弧面沟槽，弧面沟槽从上至下逐渐由圆弧变为水平直线，弧面沟槽与长方体型腔顶面和竖直面交接处都设有倒圆角连接，长方体型腔底面左右两侧各设有至少一个滑动定位槽；所述剪切变形通道左右两侧边均由前后走向的竖直边沿下方的弧边向中间过渡，前侧两条弧边，一条在左右水平方向上朝中间缩进，另一条既沿左右水平方向朝中间缩进又在前后水平方向上朝中间缩进，剪切变形通道后侧两条弧边与前侧两条弧边相对模腔轴向对称，最终使得剪切变形通道水平截面从上至下由矩形逐渐变为平行四边形；
所述凸模模具由两个相对模腔轴向对称的凸模组成，两凸模均通过其底部的定位块滑动限位于滑动定位槽中，两个凸模相向的一侧作为作用面，凸模作用面从上至下由等距圆柱挤压通道水平圆的一部分外凸形弧线逐渐变为内凸形弧线，最终变为前后走向的竖直边，外凸形弧线与内凸形弧线共同组成外凸弧面，内凸形弧线与水平线共同组成内凸弧面，外凸弧面与凸模模具顶面倒圆角连接，同时与内凸弧面倒圆角连接，圆角从前至后由外凸形逐渐变为内凸形；同时，凸模作用面外凸形弧线与凹模模具的弧面沟槽上方弧线共同组成与等距圆柱挤压通道相对应的整圆，内凸形弧线与凹模模具的弧面沟槽下方水平直线在同一水平面，两个凸模作用面底部与长方体型腔底面接触，凸模模具左右侧面分别与一个挤压冲头对应且呈与挤压冲头倾斜角度一样的倾斜面；工作台以及底座上设有与剪切变形通道底部连通的通孔；
挤压凸模模具、两个凸模以及凹模模具的模腔之间共同构成相对轴向对称的挤压通道，挤压通道由上至下依次为挤压推动区Ⅰ、动态差速变形区Ⅱ和剪切挤压变形区Ⅲ。
本发明工作时，首先，挤压凸模模具和挤压冲头在挤压伸缩压头的作用下同时向下运动，使得在挤压推动区的镁合金棒料不断向下前进到达动态差速变形区，动态差速变形区上部分通道由前后两个凹模模具弧面沟槽和左右两个凸模模具外凸弧面组成，由于外凸弧面和弧面沟槽的弯曲程度不同，使得镁合金棒料在该通道的不同弧面上流动速度不同，在挤压过程中形成了差速剪切变形，诱导晶粒c轴发生偏转，弱化了基面织构；动态差速变形区下部分由凹模模具长方体型腔前后两个竖直面和左右两个凸模模具内凸弧面组成，左右两个内凸弧面逐渐变竖直，使得镁合金棒料在左右两侧的流动速度在前后方向持续变化，与此同时，凸模模具随着左右两侧挤压冲头的向下挤压从而利用定位块在滑动定位槽内向中间滑动，使得镁合金棒料在左右侧的变形程度持续变化，将进一步对镁合金产生差速剪切变形，晶粒组织再次被细化，基面织构也再次被弱化，镁合金棒料在此通道内水平截面从上至下先由圆形逐渐变为由左右两条弧边和前后两条水平边组成的四边形，最后四边形左右两条弧边逐渐向中间变直成为矩形，最终镁合金棒料先变为镁合金块材；接着，当镁合金块材被挤压到剪切挤压变形区时，通过通道两侧弧面的作用，镁合金块材持续经历差速变形和左右方向的剪切变形，同时通道前后侧逐渐由竖直面变为倾斜面，使得镁合金块材右后端和左前端分别受到向前和向后的剪切变形，两者的综合作用导致镁合金晶粒c轴再次发生倾转从而进一步弱化基面织构，加剧了镁合金的变形；最后被挤出通孔，获得了细晶弱织构镁合金板材。该装置能够实现通过三向变弧面差速剪切挤压制备细晶弱织构镁合金板材。
进一步地，所述挤压凸模模具、挤压冲头、凹模模具和凸模模具的材质均为4Cr5MoSiV1热作模具钢。
进一步地，所述挤压凸模模具工作面的表面粗糙度为Ra0.08~0.16μm，挤压冲头工作面的表面粗糙度为Ra0.04~0.08μm，凹模模具工作面的表面粗糙度为Ra0.4~0.8μm，凸模模具工作面的表面粗糙度为Ra0.16~0.4μm，凸模模具左右侧斜面表面粗糙度为Ra0.04~0.08μm。挤压通道的凹模模具和凸模模具的粗糙度不一致，使挤压过程与坯料产生的摩擦力形成差值，进一步促使坯料差速流动，产生剪切挤压变形以弱化其基面织构。
本发明所述的一种三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的方法，包括以下步骤：
S1、镁合金块棒料预处理：
S1-1、用600目砂纸对镁合金棒料的表面进行打磨，去除油污，然后依次用800目、1000目、1200目砂纸进行打磨，直至镁合金棒料表面光洁；
S1-2、将丙酮与无水乙醇按体积比3:2在清洗槽中混合后搅拌均匀，配制成清洗液；
S1-3、将步骤S1-1制备的镁合金棒料浸没入步骤S1-2制备的清洗液内，将清洗槽放置在超声波清洗机上对镁合金棒料超声波清洗60min，然后取出镁合金块坯料并用无水乙醇清洗，最后用吹风机吹干；
S1-4、将步骤S1-3制备的镁合金棒料的表面涂抹石墨油溶液，留待后步使用；
S2、镁合金棒料预热：设定真空气氛加热炉的加热温度为450℃，加热炉炉温达到设定温度后，将镁合金棒料放入加热炉内，保温3h；
S3、三向变弧面差速剪切挤压成形装置的润滑、装配与预热：
S3-1、润滑：将凹模模具模腔和弧面沟槽和滑动定位槽表面、凸模模具表面、挤压冲头作用面表面涂抹石墨油溶液；
S3-2、装配：
首先，将凹模垫块安装固定在立式挤压机的工作台上，再将一个前凹模固定在凹模垫块上，再将凸模模具通过定位块固定在凹模的滑动定位槽的定位区内，再将后凹模的滑动定位槽的定位区与凸模模具的定位块相装配并固定在凹模垫块上，最终使得凸模模具装配在凹模模具的长方体型腔内，再将加热套安装在前后两侧的凹模固定框架内表面上，最后将凹模固定框架通过螺栓固定在工作台上既可，其中带通孔的凹模固定框架固定在左右两侧，以保证凸模模具可进行左右方向滑动，控制挤压凸模模具下行并置于凹模模具模腔的顶端腔口内，以保证挤压凸模模具和凹模模具的模腔紧密垂直接触；
S3-3、预热：控制加热套温度为300~500℃，达到设定温度后保温2~4 h，留待后步使用；
S4、三向变弧面差速剪切挤压变形成形：挤压凸模模具、凹模模具和凸模模具共同组成挤压通道；所述挤压通道包括由上至下设置的挤压推动区Ⅰ、动态差速变形区Ⅱ和剪切挤压变形区Ⅲ三个区域；
S4-1、将挤压凸模模具从通道中退出，使镁合金棒料填充在挤压推动区Ⅰ，随后将挤压凸模模具推入通道内；操作立式挤压机，挤压凸模模具和挤压冲头在挤压伸缩压头的作用下同时向下运动，使得在挤压推动区Ⅰ的镁合金棒料不断向下前进到达动态差速变形区Ⅱ，动态差速变形区Ⅱ上部分通道由前后两个弧面沟槽和左右两个凸模模具外凸弧面组成，由于外凸弧面和弧面沟槽的弯曲程度不同，使得镁合金棒料在该通道的不同弧面上流动速度不同，在挤压过程中形成了差速剪切变形，诱导晶粒c轴发生偏转，弱化了基面织构；动态差速变形区Ⅱ下部分由前后两个凹模模具竖直面和左右两个凸模模具内凸弧面组成，左右两个内凸弧面逐渐变竖直，使得镁合金棒料在左右两侧的流动速度在前后方向持续变化，与此同时，凸模模具随着左右两侧挤压冲头的向下挤压从而利用定位块在滑动定位槽中向中间滑动，使得镁合金棒料在左右侧的变形程度持续变化，将进一步对镁合金产生差速剪切变形，晶粒组织再次被细化，基面织构也再次被弱化，镁合金棒料在动态差速变形通道内水平截面从上至下先由圆形逐渐变为由左右两条弧边和前后两条水平边组成的四边形，最后四边形左右两条弧边逐渐向中间变直成为矩形，最终镁合金棒料变为镁合金块材；接着，当镁合金块材被挤压到剪切挤压变形区Ⅲ时，通过剪切变形通道两侧弧面的作用，镁合金块材持续经历差速变形和左右方向的剪切变形，同时剪切变形通道前后侧逐渐由竖直面变为倾斜面，使得镁合金块材右后端和左前端分别受到向前和向后的剪切变形，最终使得镁合金块材在剪切变形通道内水平截面从上至下由矩形逐渐变为平行四边形；两者的综合作用导致镁合金晶粒c轴再次发生倾转从而进一步弱化基面织构，加剧了镁合金的变形；最后被挤出通孔，获得了细晶弱织构镁合金板材；
S4-2、取出步骤S4-1制得的镁合金板材，用砂纸对其表面进行打磨，然后用步骤S1-2制备的清洗液清洗镁合金板材，最后用无水乙醇二次清洗，并用吹风机吹干，制得能够直接投入使用的细晶弱织构镁合金板材。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1.本发明与现有技术相比具有明显的先进性，凸模模具随着左右两侧挤压冲头的向下挤压从而向中间滑动，导致动态差速变形区内通道持续变化，镁合金坯料在左右侧的变形程度也随之变化，使得镁合金同时受到三个方向的动态挤压力，从而弱化镁合金基面织构，提高镁合金力学性能；
2.变弧面动态变通道能够使镁合金使在挤压过程中左右两侧的流动速度在前后方向持续变化，使得坯料进一步实现差速的挤压变形，使得镁合金棒材晶粒细化效果更为显著；
3.镁合金在挤压过程中在左右两侧和前后两侧受到的剪切变形各不相同，使镁合金变形不均匀，各处的变形程度差异大，弱化了基面织构。
附图说明
图1为本发明模具的主视结构示意图；
图2为本发明模具的侧视结构示意图；
图3为本发明模具的立体示意图；
图4为本发明凹模模具的主视结构示意图；
图5为本发明凹模模具的侧视结构示意图；
图6为图4内长方体型腔的俯视示意图；
图7为本发明挤压通道的示意图；
图8为图7中挤压通道的俯视示意图；
图9为本发明挤压通道在挤压过程中变化图；
图10为挤压通道内坯料形状示意图；
图中：1-电控箱；2-导线；3-底座；4-顶座；5-立柱；6-压力电机；7-挤压伸缩压头；8-主压块；9-挤压凸模模具；10-副压块；11-挤压冲头；12-凹模模具；13-凸模模具；14-凹模垫块；15-凹模固定框架；16-加热套；17-螺栓；18-工作台；19-显示屏；20-开始按钮；21-停止按钮；22-急停按钮；23-加热套控制器；24-压力电机控制器；25-伸缩装置控制器；26-等距圆柱挤压通道；27-长方体型腔；28-弧面沟槽；29-滑动定位槽；30-剪切变形通道；31-定位块；32-动态差速变形通道；
12-1-前凹模，12-2-后凹模，13-1-左凸模，13-2-右凸模； 29-1-开口区，29-2-定位区，29-3-滑动区；
Ⅰ-挤压推动区；Ⅱ-动态差速变形区；Ⅲ-剪切挤压变形区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“中间”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供的一种三向变弧面差速剪切挤压制备细晶弱织构镁合金板材的装置，包括立式挤压机、外部模架、凹模模具、凸模模具和动力装置，其中：
如图1、9所示，所述立式挤压机包括底座3、固定在底座3上的立柱5以及固定在立柱5顶部的顶座4；顶座4的中心处安装有压力电机6，压力电机6底部安装有挤压伸缩压头7，挤压伸缩压头7的端部固定有主压块8和副压块10，主压块8的底部固定有挤压凸模模具9，副压块10的底部固定有挤压冲头11，挤压冲头11内侧作用面为倾斜角度θ1为7°-10°、高H5为65-85mm的倾斜面，底座3的中心处固定有工作台18；
如图2所示，所述外部模架包括安装在工作台18上的凹模固定框架15，左右侧的凹模固定框架15开设有通孔，通孔宽（左右方向）W1为22-42mm、高H1为86-106mm，前后侧的凹模固定框架15的内壁上设有加热套16，在加热套16内侧及工作台18之上放置有凹模垫块14，凹模模具12放置于加热套16内侧且凹模模具12的底部与凹模垫块14固定，凸模模具13放置于凹模模具12的内部且贯穿通孔；
如图3、4、5、8所示，所述凹模模具12由两个相对模腔轴向对称的前凹模12-1和后凹模12-2组成，凹模模具12上部分设有挤压凸模模具9能够伸入的等距圆柱挤压通道26，等距圆柱挤压通道直径d1为70-90mm、高H2为54-74mm；中间部分设有凸模模具13能够伸入的左右贯通的长方体型腔27，长方体型腔27宽W1为22-42mm、高H1为86-106mm，长方体型腔27左右贯通于凹模固定框架15左右侧通孔，长方体型腔27上部前后侧设有两个相对模腔轴向对称的弧面沟槽28，弧面沟槽28从上至下逐渐由圆弧变为水平直线，其中圆弧为挤压通道水平圆的一部分且圆弧左右端点连线为水平线并距模腔中心左右水平线距离L1为12-20mm，弧面沟槽28水平直线距离长方体型腔底端高H3为43-53mm，左端点距离圆弧左端点在竖直方向宽W2为26-34mm，且两端点之间圆弧半径R1为50-70mm，水平线右端点距离圆弧右端点在竖直方向宽W3为10-16mm，且两端点之间圆弧半径R2为120-140mm，弧面沟槽与型腔顶面和竖直面交接处都倒圆角连接，圆角半径分别为r2为6-10mm和r1为1-5mm，长方体型腔27底面设有四个高H4为6-10mm的滑动定位槽29，滑动定位槽29分为三个区域，分别为长（前后方向）L3为6-10mm，宽W3为14-18mm的开口区29-1、L2为6-10mm，宽W3为14-18mm的定位区29-2和L2为6-10mm，宽W4为6-10mm的滑动区29-3，长方体型腔27左右贯通与左右侧的凹模固定框架15通孔相对应；凹模模具12下端设有剪切变形通道30，剪切变形通道30左右两侧边由前后走向的竖直边沿弧边向中间过渡，剪切变形通道30前侧两条弧边，一条沿水平方向中间缩进W5为60-70mm，另一条既在左右水平走向上向中间缩进W5为7-11mm也在前后水平走上向中间缩进L4为1-3mm，剪切变形通道30后侧两条弧边与前侧两条弧边相对腔体轴向对称，最终使得剪切变形通道30水平截面从上至下由长L5为28-36mm，宽W7为18-22mm的矩形逐渐变为长L6为29-31mm，宽W6为1-3mm的平行四边形；
如图6、7、8所示，所述凸模模具13由两个相对模腔轴向对称的左凸模13-1和右凸模13-2组成，凸模作用面从上至下逐渐由挤压通道水平圆的一部分外凸形弧线逐渐变为圆弧半径R3为30-50mm的内凸形弧线，最终变为长L5为28-36mm的前后走向的竖直边，外凸形弧线与内凸形弧线共同组成外凸弧面，外凸弧面前侧圆弧半径R4为120-140mm，后侧圆弧半径R5为50-70mm，内凸形弧线与竖直边共同组成内凸弧面，内凸弧面前侧圆弧半径R6为80-90mm，后侧圆弧半径R7为240-260mm，外凸弧面与凸模模具13顶面进行圆角半径r2为6-10mm的倒圆角连接，同时与内凸弧面进行倒圆角连接，圆角从前至后由圆角半径r3为3-7mm的外凸形平滑过渡为圆角半径r4为3-7mm的内凸形；同时，凸模模具13作用面外凸形弧线与凹模模具的弧面沟槽28上方弧线共同组成与圆柱挤压通道相对应的整圆，内凸形弧线与凹模弧面沟槽28下方水平直线在同一水平面，凸模模具13作用面底部与凹模模具12下部分剪切变形通道入口两条前后走向的竖直边（即矩形的左右两个侧边）在同一水平面上平行，且凸模模具13底部共设有四个定位块31，定位块31与滑动定位槽29内定位区29-2相契合，凸模模具13左右侧面为与挤压冲头11倾斜角度倾斜角度θ1一样、高H6为86-106mm的倾斜面；
结合图4、6、7所示，凸模模具13通过定位块31先固定在一个前凹模12-1的滑动定位槽29的定位区29-2内，然后后凹模12-2的滑动定位槽29与凸模模具的定位块31相装配，最终使得凸模模具13装配在凹模模具12的长方体型腔27内；凸模模具13与凹模模具12共同形成差速剪切通道，同时，凸模模具13左右侧倾斜面与挤压冲头11倾斜面相契合，挤压冲头11向下挤压可使凸模模具向中间滑动，从定位区29-2滑动到滑动区29-3，使得原有差速剪切通道变为动态差速变形通道32；
所述动力装置为驱动挤压凸模模具9和挤压冲头11的压力电机6。
进一步地，所述挤压通道整体为相对轴向对称通道，通道由上至下依次为挤压推动区Ⅰ、动态差速变形区Ⅱ和剪切挤压变形区Ⅲ。首先，挤压凸模模具9和挤压冲头11在挤压伸缩压头7的作用下同时向下运动，使得在挤压推动区Ⅰ的镁合金棒料不断向下前进到达动态差速变形区Ⅱ，动态差速变形区Ⅱ上部分通道由前后两个凹模模具的弧面沟槽28和左右两个凸模模具13外凸弧面组成，由于外凸弧面和弧面沟槽28的弯曲程度不同，使得镁合金棒料在该通道的不同弧面上流动速度不同，在挤压过程中形成了差速剪切变形，诱导晶粒c轴发生偏转，弱化了基面织构；动态差速变形区Ⅱ下部分由前后两个凹模模具12竖直面和左右两个凸模模具13内凸弧面组成，左右两个内凸弧面逐渐变竖直，使得镁合金棒料在左右两侧的流动速度在前后方向持续变化，与此同时，凸模模具13随着左右两侧挤压冲头11的向下挤压从而利用定位块31在滑动定位槽29向中间滑动，使得镁合金棒料在左右侧的变形程度持续变化，将进一步对镁合金产生差速剪切变形，晶粒组织再次被细化，基面织构也再次被弱化，镁合金棒料在动态差速变形通道32内水平截面从上至下先由直径d1为70-90mm的圆形逐渐变为由左右两条圆弧半径R3为30-50mm的弧边和前后两条宽W8为26-32mm水平边组成的四边形，最后四边形左右两条弧边逐渐向中间变直成为长L5为28-36mm，宽W9为3-6mm的矩形，最终镁合金棒料先变为镁合金块材；接着，当镁合金块材被挤压到剪切挤压变形区Ⅲ时，通过剪切挤压通道30两侧弧面的作用，镁合金块材持续经历差速变形和左右方向的剪切变形，同时剪切变形通道30前后侧逐渐由竖直面变为倾斜面，使得镁合金块材右后端和左前端分别受到向前和向后的剪切变形，最终使得镁合金块材在剪切变形通道30内水平截面从上至下由长L5为28-36mm，宽W9为3-6mm的矩形逐渐变为L6为29-31mm，宽W6为1-3mm的平行四边形；两者的综合作用导致镁合金晶粒c轴再次发生倾转从而进一步弱化基面织构，加剧了镁合金的变形；最后被挤出通孔，获得了细晶弱织构镁合金板材。该装置能够实现通过三向变弧面差速剪切挤压变形制备细晶弱织构镁合金板材。
进一步地，所述挤压凸模模具9、挤压冲头11、凹模模具12和凸模模具13的材质均为4Cr5MoSiV1热作模具钢。
进一步地，所述挤压凸模模具9工作面的表面粗糙度为Ra0.08~0.16μm，挤压冲头10工作面的表面粗糙度为Ra0.04~0.08μm，凹模模具12工作面的表面粗糙度为Ra0.4~0.8μm，凸模模具13工作面的表面粗糙度为Ra0.16~0.4μm，凸模模具13左右侧斜面表面粗糙度为Ra0.04~0.08μm。挤压通道的凹模模具和凸模模具的粗糙度不一致，使挤压过程与坯料产生的摩擦力形成差值，进一步促使坯料差速流动，产生剪切挤压变形以弱化其基面织构。
本具体实施方式中，在进行三向变弧面差速剪切挤压变形制备细晶弱织构镁合金板材之前先精选制备过程需要的材料、化学试剂：
1、镁合金坯料：圆形棒料，材料选用AZ31，含镁96%、含铝3%、含锌1%；
2、砂纸：固态固体；
3、石墨油溶液：黏稠液体；
4、无水乙醇：液态液体，纯度99.5%；
5、丙酮：液态液体，纯度99%。
一种三向变弧面差速剪切挤压变形制备细晶弱织构镁合金板材的方法，包括以下步骤：
S1、镁合金块棒料预处理：
S1-1、用600目砂纸对镁合金棒料的表面进行打磨，去除油污，然后依次用800目、1000目、1200目砂纸进行打磨，直至镁合金棒料表面光洁；
S1-2、将丙酮与无水乙醇按体积比3:2在清洗槽中混合后搅拌均匀，配制成清洗液；
S1-3、将步骤S1-1制备的镁合金棒料浸没入步骤S1-2制备的清洗液内，将清洗槽放置在超声波清洗机上对镁合金棒料超声波清洗60min，然后取出镁合金棒料并用无水乙醇清洗，最后用吹风机吹干；
S1-4、将步骤S1-3制备的镁合金棒料的表面涂抹石墨油溶液，留待后步使用；
S2、镁合金棒料预热：设定真空气氛加热炉的加热温度为450℃，加热炉炉温达到设定温度后，将镁合金棒料放入加热炉内，保温3h；
S3、三向变弧面差速剪切挤压成形装置的润滑、装配与预热：
S3-1、润滑：将凹模模具12模腔和弧面沟槽28和滑动定位槽29表面、凸模模具13表面、挤压冲头11作用面表面涂抹石墨油溶液；
S3-2、装配：
首先，将凹模垫块14安装固定在立式挤压机中间的工作台18上，再将一个前凹模12-1固定在凹模垫块14上，再将凸模模具13通过定位块31固定在凹模12-1的滑动定位槽29的定位区29-2内，再将后凹模12-2的滑动定位槽29的定位区29-2与凸模模具13的定位块31相装配并固定在凹模垫块14上，最终使得凸模模具13装配在凹模模具12的长方体型腔27内，再将加热套16安装在前后两侧的凹模固定框架15内表面上，最后将凹模固定框架15通过螺栓17固定在工作台18上既可，其中带通孔的凹模固定框架15固定在左右两侧，以保证凸模模具13可进行左右方向滑动，控制挤压凸模模具9下行并置于凹模模具12模腔的顶端腔口内，以保证挤压凸模模具9和凹模模具12的模腔紧密垂直接触；
S3-3、预热：控制加热套16温度为300~500℃，达到设定温度后保温2~4 h，留待后步使用；
S4、三向变弧面差速剪切挤压变形成形：挤压凸模模具9、凹模模具12和凸模模具13共同组成挤压通道；所述挤压通道包括由上至下设置的挤压推动区Ⅰ、动态差速变形区Ⅱ和剪切挤压变形区Ⅲ三个区域；
S4-1、将挤压凸模模具9从通道中退出，使镁合金棒料填充在挤压推动区Ⅰ，随后将挤压凸模模具9推入通道内；操作立式挤压机，挤压凸模模具9和挤压冲头11在挤压伸缩压头7的作用下同时向下运动，使得在挤压推动区Ⅰ的镁合金棒料不断向下前进到达动态差速变形区Ⅱ，动态差速变形区Ⅱ上部分通道由前后两个凹模模具的弧面沟槽28和左右两个凸模模具13外凸弧面组成，由于外凸弧面和弧面沟槽28的弯曲程度不同，使得镁合金棒料在该通道的不同弧面上流动速度不同，在挤压过程中形成了差速剪切变形，诱导晶粒c轴发生偏转，弱化了基面织构；动态差速变形区Ⅱ下部分由前后两个凹模模具12竖直面和左右两个凸模模具13内凸弧面组成，左右两个内凸弧面逐渐变竖直，使得镁合金棒料在左右两侧的流动速度在前后方向持续变化，与此同时，凸模模具13随着左右两侧挤压冲头11的向下挤压从而利用定位块31在滑动定位槽29向中间滑动，使得镁合金棒料在左右侧的变形程度持续变化，将进一步对镁合金棒料产生差速剪切变形，晶粒组织再次被细化，基面织构也再次被弱化，镁合金棒料在动态差速变形通道32内水平截面从上至下先由直径d1为70-90mm的圆形逐渐变为由左右两条圆弧半径R3为30-50mm的弧边和前后两条宽W8为26-32mm水平边组成的四边形，最后四边形左右两条弧边逐渐向中间变直成为长L5为28-36mm，宽W9为3-6mm的矩形，最终镁合金棒料先变为镁合金块材；接着，当镁合金块材被挤压到剪切挤压变形区Ⅲ时，通过剪切变形通道30两侧弧面的作用，镁合金块材持续经历差速变形和左右方向的剪切变形，同时剪切变形通道30前后侧逐渐由竖直面变为倾斜面，使得镁合金块材右后端和左前端分别受到向前和向后的剪切变形，最终使得镁合金块材在剪切变形通道30内水平截面从上至下由长L5为28-36mm，宽W9为3-6mm的矩形逐渐变为L6为29-31mm，宽W6为1-3mm的平行四边形；两者的综合作用导致镁合金晶粒c轴再次发生倾转从而进一步弱化基面织构，加剧了镁合金的变形；最后被挤出通孔，获得了细晶弱织构镁合金板材。该装置能够实现通过三向变弧面差速剪切挤压变形制备细晶弱织构镁合金板材。在挤压成形过程中，控制加热套温度为300~500℃；
S4-2、取出步骤S4-1制得的镁合金板材，用砂纸对其表面进行打磨，然后用步骤S1-2制备的清洗液清洗镁合金板材，最后用无水乙醇二次清洗，并用吹风机吹干，制得能够直接投入使用的细晶弱织构镁合金板材。
具体实施例 一种三向变弧面差速剪切挤压变形制备细晶弱织构镁合金板材的装置及工艺方法，采用如下步骤：
（1）将上部挤压模具和外部模架安装在立式挤压机上，各部位置的连接关系要正确，按序操作；
（2）将AZ31镁合金棒料外表面用600目砂纸进行打磨，去除油污，随后依次用1000，1200，2500目砂纸进行打磨，确保表面清洁、光滑；将打磨好的镁合金棒料置于丙酮和无水乙醇体积比为3:2的混合液中进行超声波清洗30min，随后用酒精清洗并用吹风机吹干；
（3）开启真空气氛加热炉对镁合金棒料进行预热，预设温度为400℃，达到预定温度时继续将镁合金棒料置于加热炉中保温3h；
（4）开启挤压模腔加热装置，对挤压模腔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域进行加热，加热温度预设为400℃，达到预设温度后继续保温3h；
（5）将挤压凸模模具9从等距圆柱挤压通道26中退出，在镁合金棒料表面涂抹高温石墨油溶液进行润滑，使镁合金棒料填充在挤压推动区Ⅰ，随后将挤压凸模模具9推入等距圆柱挤压通道26内。
（6）本发明中挤压凸模模具9工作面的表面粗糙度为Ra0.08~0.16μm，挤压冲头11工作面的表面粗糙度为Ra0.04~0.08μm，凹模模具12工作面的表面粗糙度为Ra0.4~0.8μm，凸模模具13工作面的表面粗糙度为Ra0.16~0.4μm，凸模模具13左右侧斜面表面粗糙度为Ra0.04~0.08μm。
（7）开启立式挤压机的电机，设置压强为400MPa，同时开启电动机。立式挤压机推动挤压凸模模具9和挤压冲头11向下前进，其行进速度为V1=40mm/min；同时挤压冲头11内侧作用面为倾斜角度θ1设置为7°、高H5设置为75mm的倾斜面；等距圆柱挤压通道直径d1设置为80mm，通道高度H2设为64mm；长方体型腔27宽W1设置为32mm、高H1设置为96mm；长方体型腔27内弧面沟槽28顶部圆弧端点连线为水平线并距中心水平线长L1设置为16mm，弧面沟槽28水平线距离长方体型腔27底端高H3设置为48mm，左端点距离圆弧左端点在竖直方向宽W2设置为29mm，且两端点之间圆弧半径R1设置为60mm，水平线右端点距离圆弧右端点在竖直方向宽W3设置为13mm，且两端点之间圆弧半径R2设置为130mm，弧面沟槽与型腔顶面和竖直面交接处圆角半径r2和r1分别设置为8mm和3mm；滑动定位槽29的高H4设置为8mm，开口区29-1的长L3设置为8mm，宽W3设置为16mm，定位区29-2的长L2设置为8mm，宽W3设置为16mm，滑动区29-3的长L2设置为8mm，宽W4设置为8mm；剪切变形通道30前侧两条弧边，一条沿水平方向中间缩进W5设置为9mm，另一条既沿水平方向中间缩进W5设置为9mm也向竖直方向中间缩进L4设置为2mm，剪切变形通道30后侧两条弧边与前侧两条弧边相对腔体轴向对称，最终使得剪切变形通道30水平截面从上至下由长L5为32mm，宽W7为20.8mm的矩形逐渐变为长L6为30mm，宽W6为2mm的平行四边形；凸模模具13作用面的内凸形弧线的圆弧半径R3为40mm，凸模模具13作用面的前后走向竖直边长L5设置为32mm；外凸弧面前侧圆弧半径R4设置为130mm，后侧圆弧半径R5设置为60mm，内凸弧面前侧圆弧半径R6设置为85mm，后侧圆弧半径R7设置为250mm，外凸弧面与凸模模具13顶面进行圆角半径r2为8mm倒圆角连接，同时与内凸弧面进行倒圆角连接，圆角从前至后由圆角半径r3为5mm的外凸形平滑过渡为圆角半径r4为5mm的内凸形；凸模模具13左右侧面设置为与挤压冲头11倾斜角度θ1一样、高H6为96mm的倾斜面；当镁合金棒料不断向下前进到达动态差速变形区Ⅱ，动态差速变形区Ⅱ上部分通道由于外凸弧面和弧面沟槽28的弯曲程度不同，使得镁合金棒料在该通道的不同弧面上流动速度不同，在挤压过程中形成了差速剪切变形，诱导晶粒c轴发生偏转，弱化了基面织构；动态差速变形区Ⅱ下部分由于左右两个内凸弧面逐渐变竖直，使得镁合金棒料在左右两侧的流动速度在前后方向持续变化，与此同时，凸模模具13随着左右两侧挤压冲头11的向下挤压从而利用定位块31在滑动定位槽29向中间滑动，使得镁合金棒料在左右侧的变形程度持续变化，将进一步对镁合金产生差速剪切变形，晶粒组织再次被细化，基面织构也再次被弱化，镁合金棒料在动态差速变形通道32内水平截面从上至下先由直径d1为70-90mm的圆形逐渐变为由左右两条圆弧半径R3为30-50mm的弧边和前后两条宽W8为26-32mm水平边组成的四边形，最后四边形左右两条弧边逐渐向中间变直成为长L5为28-36mm，宽W9为3-6mm的矩形，最终镁合金棒料先变为镁合金块材；接着，当镁合金块材被挤压到剪切挤压变形区Ⅲ时，通过剪切变形通道30两侧弧面的作用，镁合金块材持续经历差速变形和左右方向的剪切变形，同时剪切变形通道30前后侧逐渐由竖直面变为倾斜面，使得镁合金块材右后端和左前端分别受到向前和向后的剪切变形，最终使得镁合金块材在剪切变形通道30内水平截面从上至下由长L5为28-36mm，宽W9为3-6mm的矩形逐渐变为长（前后走向）L6为29-31mm，宽（左右走向）W6为1-3mm的平行四边形；两者的综合作用导致镁合金晶粒c轴再次发生倾转从而进一步弱化基面织构，加剧了镁合金的变形；最后被挤出通孔，获得了细晶弱织构镁合金板材。
结论：通过本发明一种三向变弧面差速剪切挤压制备细晶弱织构镁合金棒的装置及工艺方法，镁合金板材的平均晶粒尺寸与常规镁合金相比大大减小，从原始的45.6 μm减小到 3.2μm,，基面织构和初始镁合金棒料相比得到了有效的弱化，镁合金力学性能得到有效提升。
所用材料、化学试剂：AZ31镁合金棒料，其直径d=80mm，直径高H=64mm；砂纸：SiC，600目，2张；1000目，2张；1200目，2张；2500目，2张；高温石墨油溶液：C，500g；无水乙醇：CH3CH2OH, 1200ml; 丙酮：C3H6O，800ml。以下结合附图对本发明通过上述步骤获得细晶弱织构镁合金棒材的原理进行详述：
1）挤压通道的尺寸参数：挤压通道中外凸弧面的前侧和后侧弧线圆弧半径与内凸弧面不同即R4≠R6；R5≠R7；同时外凸弧面和内凸弧面的前侧弧线圆弧半径与后侧不同即R4≠R5；R6≠R7，这使得镁合金在挤压过程中的流动速度在竖直方向和前后方向持续变化，导致材料实现差速剪切变形，使镁合金棒料晶粒c轴发生偏转，弱化镁合金基面织构并细化晶粒。
2）变弧面动态变通道挤压过程：立式挤压机推动挤压凸模模具和挤压冲头同时向下前进，镁合金棒料在挤压凸模的挤压带动下不断前进，到达动态差速变形区Ⅱ，同时，凸模模具随着左右两侧挤压冲头的向下挤压从而向中间滑动，使得镁合金棒料同时受到三向应力的作用，当挤压凸模向下滑动并充满挤压推动区Ⅰ时，凸模模具定位块正好从定位区滑动并充满滑动区，使得动态差速变形区Ⅱ内通道在一次挤压过程中持续变化，使得坯料进一步实现差速的挤压变形，使得镁合金棒材晶粒细化效果更为显著。
经过以上两点原理，最终使得镁合金棒料经过大量的差速剪切挤压变形，获得细晶弱基面织构镁合金板材。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置，其特征在于，包括立式挤压机、外部模架、凹模模具（12）、凸模模具（13）和动力装置：
所述立式挤压机包括底座（3）、固定在底座（3）上的立柱（5）以及固定在立柱（5）顶部的顶座（4）；顶座（4）的中心处安装有动力装置，动力装置底部安装有挤压伸缩压头（7），挤压伸缩压头（7）的端部固定有主压块（8）和一对分列于主压块（8）左右两侧的副压块（10），主压块（8）的底部固定有挤压凸模模具（9），副压块（10）的底部均固定有挤压冲头（11），挤压冲头（11）作用面为倾斜面，底座（3）的中心处固定有工作台（18）；
所述外部模架包括安装在工作台（18）上的凹模固定框架（15），左右侧的凹模固定框架（15）开设有通孔，前后侧的凹模固定框架（15）的内壁上设有加热套（16），在加热套（16）内侧及工作台（18）之上放置有凹模垫块（14），凹模模具（12）放置于加热套（16）内侧且凹模模具（12）的底部与凹模垫块（14）固定，凸模模具（13）放置于凹模模具（12）内部；
凹模模具（12）上部分设有挤压凸模模具（9）能够伸入的等距圆柱挤压通道（26），中间部分设有凸模模具（13）能够伸入的左右贯通的长方体型腔（27），长方体型腔（27）左右贯通并与左右侧的凹模固定框架（15）通孔相对应，长方体型腔（27）底面向下设有剪切变形通道（30）；等距圆柱挤压通道（26）、长方体型腔（27）和剪切变形通道（30）上下贯通构成凹模模具（12）模腔；长方体型腔（27）上部前后侧设有两个相对模腔轴向对称的弧面沟槽（28），弧面沟槽（28）从上至下逐渐由圆弧变为水平直线，弧面沟槽（28）与长方体型腔（27）顶面和竖直面交接处都设有倒圆角连接，长方体型腔（27）底面左右两侧各设有至少一个滑动定位槽（29）；所述剪切变形通道（30）左右两侧边均由前后走向的竖直边沿下方的弧边向中间过渡，前侧两条弧边，一条在左右水平方向上朝中间缩进，另一条既沿左右水平方向朝中间缩进又在前后水平方向上朝中间缩进，剪切变形通道（30）后侧两条弧边与前侧两条弧边相对模腔轴向对称，最终使得剪切变形通道（30）水平截面从上至下由矩形逐渐变为平行四边形；
所述凸模模具（13）由两个相对模腔轴向对称的凸模组成，两凸模均通过其底部的定位块（31）滑动限位于滑动定位槽（29）中，两个凸模相向的一侧作为作用面，凸模作用面从上至下由等距圆柱挤压通道（26）水平圆的一部分外凸形弧线逐渐变为内凸形弧线，最终变为前后走向的竖直边，外凸形弧线与内凸形弧线共同组成外凸弧面，内凸形弧线与竖直边共同组成内凸弧面，外凸弧面与凸模模具（13）顶面倒圆角连接，同时与内凸弧面倒圆角连接，圆角从前至后由外凸形逐渐变为内凸形；同时，凸模作用面外凸形弧线与凹模模具（12）的弧面沟槽（28）上方弧线共同组成与等距圆柱挤压通道（26）相对应的整圆，内凸形弧线与凹模模具的弧面沟槽（28）下方水平直线在同一水平面，两个凸模作用面底部与长方体型腔（27）底面接触，凸模模具（13）左右侧面分别与一个挤压冲头（11）对应且呈与挤压冲头（11）倾斜角度一样的倾斜面；工作台（18）以及底座（3）上设有与剪切变形通道（30）底部连通的通孔；
挤压凸模模具（9）、两个凸模以及凹模模具（12）的模腔之间共同构成相对轴向对称的挤压通道，挤压通道由上至下依次为挤压推动区Ⅰ、动态差速变形区Ⅱ和剪切挤压变形区Ⅲ。
2.如权利要求1所述的三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置，其特征在于，挤压冲头（11）内侧作用面为倾斜角度θ1为7°-10°、高H5为65-85mm的倾斜面；
左右侧的凹模固定框架（15）的通孔宽W1为22-42mm、高H1为86-106mm；
所述凹模模具（12）由两个相对模腔轴向对称的前凹模（12-1）和后凹模（12-2）组成，等距圆柱挤压通道（26）直径d1为70-90mm、高H2为54-74mm；长方体型腔（27）宽W1为22-42mm、高H1为86-106mm，弧面沟槽（28）从上至下逐渐由圆弧变为水平直线，其中圆弧为等距圆柱挤压通道（26）水平圆的一部分且圆弧两端端点连线为左右水平线并距挤压通道左右中心水平线间距L1为12-20mm，弧面沟槽（28）底部水平直线距离长方体型腔26底面高H3为43-53mm，左端点距离圆弧左端点在竖直方向宽W2为26-34mm，且两端点之间圆弧半径R1为50-70mm，水平直线右端点距离圆弧右端点在竖直方向宽W3为10-16mm，且两端点之间圆弧半径R2为120-140mm，弧面沟槽（28）与长方体型腔（27）顶面和竖直面交接处都倒圆角连接，圆角半径分别为r2为6-10mm和r1为1-5mm，剪切变形通道（30）前侧两条弧边，一条沿左右水平方向朝中间缩进W5为60-70mm，另一条既沿左右水平方向朝中间缩进W5为7-11mm也沿前后水平方向朝中间缩进L4为1-3mm，剪切变形通道（30）后侧两条弧边与前侧两条弧边相对腔体轴向对称，最终使得剪切变形通道（30）水平截面从上至下由长L5为28-36mm，宽W7为18-22mm的矩形逐渐变为长L6为29-31mm，宽W6为1-3mm的平行四边形。
3.如权利要求2所述的三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置，其特征在于，所述凸模模具（13）由两个相对模腔轴向对称的左凸模（13-1）和右凸模（13-2）组成，凸模作用面从上至下逐渐由等距圆柱挤压通道（26）水平圆的一部分外凸形弧线逐渐变为圆弧半径R3为30-50mm的内凸形弧线，最终变为长L5为28-36mm的前后走向的竖直边，外凸弧面前侧圆弧半径R4为120-140mm，后侧圆弧半径R5为50-70mm，内凸弧面前侧圆弧半径R6为80-90mm，后侧圆弧半径R7为240-260mm，外凸弧面与凸模模具（13）顶面进行圆角半径r2为6-10mm的倒圆角连接，同时与内凸弧面进行倒圆角连接，圆角从前至后由圆角半径r3为3-7mm的外凸形平滑过渡为圆角半径r4为3-7mm的内凸形。
4.如权利要求3所述的三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置，其特征在于，长方体型腔（27）底面设有四个高H4为6-10mm的滑动定位槽（29），滑动定位槽（29）分为三个区域，分别为长L3为6-10mm，宽W3为14-18mm的开口区（29-1）、长L2为6-10mm，宽W3为14-18mm的定位区（29-2）和长L2为6-10mm，宽W4为6-10mm的滑动区（29-3），且凸模模具（13）底部共设有四个定位块（31），定位块（31）与滑动定位槽（29）内定位区（29-2）相契合；凸模模具（13）左右侧面为与挤压冲头（11）倾斜角度θ1一样、高H6为86-106mm的倾斜面；
凸模模具（13）通过定位块（31）先固定在一个前凹模（12-1）的滑动定位槽（29）的定位区（29-2）内，然后后凹模（12-2）的滑动定位槽（29）与凸模模具（13）的定位块（31）相装配，最终使得凸模模具（13）装配在凹模模具（12）的长方体型腔（27）内；凸模模具（13）与凹模模具（12）共同形成差速剪切通道，同时，凸模模具（13）左右侧倾斜面与一对挤压冲头（11）倾斜面相契合，挤压冲头（11）向下挤压可使凸模模具向中间滑动，从定位区（29-2）滑动到滑动区（29-3），使得原有差速剪切通道变为动态差速通道（32）。
5.如权利要求1-4任一项所述的三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置，其特征在于，所述挤压凸模模具（9）、挤压冲头（11）、凹模模具（12）和凸模模具（13）的材质均为4Cr5MoSiV1热作模具钢。
6.如权利要求1-4任一项所述的三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置，其特征在于，所述挤压凸模模具（9）工作面的表面粗糙度为Ra0.08~0.16μm，挤压冲头（10）工作面的表面粗糙度为Ra0.04~0.08μm，凹模模具（12）工作面的表面粗糙度为Ra0.4~0.8μm，凸模模具（13）工作面的表面粗糙度为Ra0.16~0.4μm，凸模模具（13）左右侧斜面表面粗糙度为Ra0.04~0.08μm。
7.如权利要求1-4任一项所述的三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的装置，其特征在于，所述动力装置为驱动挤压模具和挤压冲头的压力电机（6）。
8.一种三向变弧面差速剪切挤压制备镁合金板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、镁合金棒料预处理：
S1-1、用600目砂纸对镁合金棒料的表面进行打磨，去除油污，然后依次用800目、1000目、1200目砂纸进行打磨，直至镁合金棒料表面光洁；
S1-2、将丙酮与无水乙醇按体积比3:2在清洗槽中混合后搅拌均匀，配制成清洗液；
S1-3、将步骤S1-1制备的镁合金棒料浸没入步骤S1-2制备的清洗液内，将清洗槽放置在超声波清洗机上对镁合金棒料超声波清洗60min，然后取出镁合金棒料并用无水乙醇清洗，最后用吹风机吹干；
S1-4、将步骤S1-3制备的镁合金棒料的表面涂抹石墨油溶液，留待后步使用；
S2、镁合金棒料预热：设定真空气氛加热炉的加热温度为450℃，加热炉炉温达到设定温度后，将镁合金棒料放入加热炉内，保温3h；
S3、三向变弧面差速剪切挤压成形装置的润滑、装配与预热：
S3-1、润滑：将凹模模具（12）模腔和弧面沟槽（28）和滑动定位槽（29）表面、凸模模具（13）表面、挤压冲头（11）作用面表面涂抹石墨油溶液；
S3-2、装配：
首先，将凹模垫块（14）安装固定在立式挤压机的工作台（18）上，再将一个前凹模（12-1）固定在凹模垫块（14）上，再将凸模模具（13）通过定位块（31）固定在凹模（12-1）的滑动定位槽（29）的定位区（29-2）内，再将后凹模（12-2）的滑动定位槽（29）的定位区（29-2）与凸模模具（13）的定位块（31）相装配并固定在凹模垫块（14）上，最终使得凸模模具（13）装配在凹模模具（12）的长方体型腔（27）内，再将加热套（16）安装在前后两侧的凹模固定框架（15）内表面上，最后将凹模固定框架（15）通过螺栓（17）固定在工作台（18）上既可，其中带通孔的凹模固定框架（15）固定在左右两侧，以保证凸模模具（13）可进行左右方向滑动，控制挤压凸模模具（9）下行并置于凹模模具（12）模腔的顶端腔口内，以保证挤压凸模模具（9）和凹模模具（12）的模腔紧密垂直接触；
S3-3、预热：控制加热套（16）温度为300~500℃，达到设定温度后保温2~4 h，留待后步使用；
S4、三向变弧面差速剪切挤压变形成形：挤压凸模模具（9）、凹模模具（12）和凸模模具（13）共同组成挤压通道；所述挤压通道包括由上至下设置的挤压推动区Ⅰ、动态差速变形区Ⅱ和剪切挤压变形区Ⅲ三个区域；
S4-1、将挤压凸模模具（9）从通道中退出，使镁合金棒料填充在挤压推动区Ⅰ，随后将挤压凸模模具（9）推入通道内；操作立式挤压机，挤压凸模模具（9）和挤压冲头（11）在挤压伸缩压头（7）的作用下同时向下运动，使得在挤压推动区Ⅰ的镁合金棒料不断向下前进到达动态差速变形区Ⅱ，动态差速变形区Ⅱ上部分通道由前后两个弧面沟槽（28）和左右两个凸模模具（13）外凸弧面组成，由于外凸弧面和弧面沟槽（28）的弯曲程度不同，使得镁合金棒料在该通道的不同弧面上流动速度不同，在挤压过程中形成了差速剪切变形，诱导晶粒c轴发生偏转，弱化了基面织构；动态差速变形区Ⅱ下部分由前后两个凹模模具（12）竖直面和左右两个凸模模具（13）内凸弧面组成，左右两个内凸弧面逐渐变竖直，使得镁合金棒料在左右两侧的流动速度在前后方向持续变化，与此同时，凸模模具（13）随着左右两侧挤压冲头（11）的向下挤压从而利用定位块（31）在滑动定位槽（29）中向中间滑动，使得镁合金棒料在左右侧的变形程度持续变化，将进一步对镁合金产生差速剪切变形，晶粒组织再次被细化，基面织构也再次被弱化，镁合金棒料在动态差速变形通道（32）内水平截面从上至下先由圆形逐渐变为由左右两条弧边和前后两条水平边组成的四边形，最后四边形左右两条弧边逐渐向中间变直成为矩形，最终镁合金棒料变为镁合金块材；接着，当镁合金块材被挤压到剪切挤压变形区Ⅲ时，通过剪切变形通道（30）两侧弧面的作用，镁合金块材持续经历差速变形和左右方向的剪切变形，同时剪切变形通道（30）前后侧逐渐由竖直面变为倾斜面，使得镁合金块材右后端和左前端分别受到向前和向后的剪切变形，最终使得镁合金块材在剪切变形通道（30）内水平截面从上至下由矩形逐渐变为平行四边形；两者的综合作用导致镁合金晶粒c轴再次发生倾转从而进一步弱化基面织构，加剧了镁合金的变形；最后被挤出通孔，获得了细晶弱织构镁合金板材；
S4-2、取出步骤S4-1制得的镁合金板材，用砂纸对其表面进行打磨，然后用步骤S1-2制备的清洗液清洗镁合金板材，最后用无水乙醇二次清洗，并用吹风机吹干，制得能够直接投入使用的细晶弱织构镁合金板材。
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