CN111793778A - 一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，该制备方法包括:A、对Mg合金挤压板材进行均质化处理，消除组织中元素宏观偏析使合金元素固溶度增大；B、将步骤A得到的Mg合金板材进行等径角挤压；C、将步骤B得到的等径角挤压Mg合金进行多道次冷轧，引入高密度位错。该制备方法加工工序短，无需添加第二相，仅通过塑性加工便可获得高强塑性镁合金。相比于传统的细晶结构或粗晶结构组织，该方法制备的混晶结构有利于塑性变形过程中的位错积累和储存，又避免了细晶材料在塑性变形过程中容易应变局部集中而过早断裂的现象，显著地提高材料的加工硬化和塑性变形能力。该方法制备的混晶结构镁合金的力学性能可达到抗拉强度为408MPa，屈服强度为354MPa，延伸率为10.2％。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，属于镁合金制备领域。
背景技术
镁合金具备比强度和比刚度高、吸振和阻尼性能好、电磁屏蔽性强、易于回收再利用等优点，在车辆交通、医疗器械、空天宇航、国防军工和通信电子等领域的有广阔的应用前景。然而，目前镁合金的实际应用却远远不及铝合金。由于镁合金室温变形加工能力较差严重限制了镁合金的大规模工业应用。由于传统铸造镁合金组织都很粗大、力学性能较差，有研究人员通过加入稀土元素得到高性能铸造镁合金，逐渐地形成高性能稀土镁合金体系。然而，相比于稀土铸造镁合金，通过塑性加工、热处理得到的变形镁合金也拥有良好的力学性能，而且成本相对较低，更适用于广泛地工业应用。因此，通过优化镁合金加工工艺来提高镁合金加工能力是镁合金研究领域的重要前沿课题。基于此，很多研究者进行了关于镁合金变形工艺的大量研究。利用大塑性变形技术如等通道角挤压、高压扭转、差速轧制等可以提高镁合金的强度。但高强度镁合金通常塑性较低，严重限制了其工业应用。本发明给出了一种高强塑性混晶结构镁合金的制备方法，可以显著地提高镁合金的塑性变形能力和加工硬化能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以简单、高效地制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，显著提高镁合金的强度和塑性。
一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，其特征在于，包括步骤：
A、对镁合金挤压板材进行均质化处理，包括：随炉装料，在60min内从室温升温至400-500℃，保温19-22h，然后用30℃-40℃的水进行淬火处理；
B、将步骤A得到的Mg合金板材进行等径角挤压；所述等径角挤压的具体操作是：挤压温度为250-300℃，挤压路径为Bc路径，挤压道次为2-3次；所述的Bc路径：样品每道次挤压后顺同一方向旋转90°进行下一道次挤压。
C、将步骤B得到的等径角挤压Mg合金进行多道次冷轧；所述的多道次冷轧具体操作：轧制道次为2-4次，总压下量为6-20％，各轧制道次压下量为3-6％，即可获得同时具有高强度和高塑性的混晶结构镁合金。
优选的，步骤A中所述的均质化处理为420-450℃，保温20-21h。
优选的，步骤C中所述的多道次冷轧的轧制道次为2-4次，总压下量为7-15％，各轧制道次压下量为3-4％。
与现有技术相比，采用上述方案的有益效果是：
(1)该制备方法仅通过加工工艺便可获得高强塑性混晶结构镁合金，无需如专利号[CN110666447A]中所述的添加合金元素引入第二相。
(2)该制备方法工序简单，无需如专利号[CN111270174A]中所述的复杂加工工艺，即高效地获得高强塑性混晶结构镁合金。
(4)步骤B中所述等径角挤压保证了在获得混晶中的细晶时，道次间保温可以有效降低材料内应力，提高材料的变形能力便于后续多道次冷轧。
(3)本发明中制备的混晶结构组织与传统粗晶组织相比，该混晶结构中的细晶累积位错效果好，显著提高了材料的强度。与细晶组织相比，该混晶结构中的粗晶有利于塑性变形时进一步的位错滑移、积累和储存，显著提高了材料的加工硬化能力，保持较高塑性。
附图说明
图1为本发明实施例一中高强塑性镁合金的混晶结构组织的光镜照片。
图2为本发明为实施例一、实施例二、实施例三中高强塑性混晶结构镁合金的工程应力-应变曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例一：
一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，其特征在于，包括步骤：
A、对Mg合金挤压板材进行均质化处理，包括：随炉装料，在60min内从室温升温至420℃，保温20h，然后用30℃的水进行淬火处理；所述的镁合金挤压板包括质量百分比的如下成分：Al 6.3％、Zn 0.7％、Sn 0.9％、Mn0.3％，余量为Mg及不可避免杂质。
B、将步骤A得到的Mg合金板材进行等径角挤压；所述等径角挤压的具体操作是：按Bc路径，先在300℃挤压温度下挤压，挤压道次为1次；随后在250℃保温60min，然后再在250℃挤压温度下挤压，挤压道次为1次；随后在250℃保温90min。所述的Bc路径：样品每道次挤压后顺同一方向旋转90°进行下一道次挤压。
C、将步骤B得到的等径角挤压Mg合金进行多道次冷轧；所述的多道次冷轧具体操作：轧制道次为4次，总压下量为15％，各轧制道次压下量为3-4％。
本例制备的混晶结构镁合金抗拉强度为408MPa，屈服强度为354MPa，延伸率为10.2％。
实施例二：
一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，其特征在于，包括步骤：
A、对Mg合金挤压板材进行均质化处理，包括：随炉装料，在60min内从室温升温至430℃，保温20h，然后用30℃的水进行淬火处理；所述的镁合金挤压板包括质量百分比的如下成分：Al 6.1％、Zn 0.8％、Sn 0.8％、Mn0.2％，余量为Mg及不可避免杂质。
B、将步骤A得到的Mg合金板材进行等径角挤压；所述等径角挤压的具体操作是：按Bc路径，先在300℃挤压温度下挤压，挤压道次为1次；随后在250℃保温60min，然后再在250℃挤压温度下挤压，挤压道次为1次；随后在250℃保温100min。所述的Bc路径：样品每道次挤压后顺同一方向旋转90°进行下一道次挤压。
C、将步骤B得到的等径角挤压Mg合金进行多道次冷轧；所述的多道次冷轧具体操作：轧制道次为3次，总压下量为11％，各轧制道次的轧制速度为5m/min，各轧制道次压下量为3-4％。
本例制备的混晶结构镁合金抗拉强度为390MPa，屈服强度为330MPa，延伸率为13％。
实施例三：
一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，其特征在于，包括步骤：
A、对Mg合金挤压板材进行均质化处理，包括：随炉装料，在60min内从室温升温至440℃，保温21h，然后用30℃的水进行淬火处理；所述的镁合金挤压板包括质量百分比的如下成分：Al 6％、Zn 0.7％、Sn 0.9％、Mn0.3％，余量为Mg及不可避免杂质。
B、将步骤A得到的Mg合金板材进行等径角挤压；所述等径角挤压的具体操作是：按Bc路径，先在300℃挤压温度下挤压，挤压道次为1次；随后在250℃保温60min，然后再在250℃挤压温度下挤压，挤压道次为1次；随后在250℃保温85min。所述的Bc路径：样品每道次挤压后顺同一方向旋转90°进行下一道次挤压。
C、将步骤B得到的等径角挤压Mg合金进行多道次冷轧；所述的多道次冷轧具体操作：轧制道次为2次，总压下量为7％，各轧制道次压下量为3-4％。
本例制备的混晶结构镁合金抗拉强度为357MPa，屈服强度为293MPa，延伸率为15.8％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (4)
1.一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，其特征在于，包括步骤：
A、对镁合金挤压板材进行均质化处理，包括：随炉装料，在60min内从室温升温至400-500℃，保温19-22h，然后用30℃-40℃的水进行淬火处理；
B、将步骤A得到的Mg合金板材进行等径角挤压；所述等径角挤压的具体操作是：挤压温度为250-300℃，挤压路径为Bc路径，挤压道次为2-3次；
C、将步骤B得到的等径角挤压Mg合金进行多道次冷轧；所述的多道次冷轧具体操作：轧制道次为2-4次，总压下量为6-20％，各轧制道次压下量为3-6％，即可获得同时具有高强度和高塑性的混晶结构镁合金。
2.如权利要求1所述的制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，其特征在于，所述步骤A中对Mg合金挤压板材进行均质化处理，包括：随炉装料，在60min内从室温升温至420-450℃，保温20-21h。
3.如权利要求2所述的制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，其特征在于，所述步骤B中的等径角挤压的具体操作是：按Bc路径，先在300℃挤压温度下挤压，挤压道次为1次；随后在250℃保温60min，然后再在250℃挤压温度下挤压，挤压道次为1次；随后在250℃保温80-100min。所述的Bc路径：样品每道次挤压后顺同一方向旋转90°进行下一道次挤压。
4.如权利要求2所述的制备高强塑性混晶结构镁合金的方法，其特征在于，所述步骤C中多道次冷轧的具体操作是：轧制道次为2-4次，总压下量为7-15％，各轧制道次压下量为3-4％。
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