[发明专利]一种利用高速冲锻制备超细晶镁合金的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种超细晶镁合金的制备方法，特指利用高速冲锻制备超细晶镁合金的方法。属于镁合金加工技术领域。

背景技术

镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能好和易于回收等优点，在3C产品、汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。例如，利用其优异的比强度，镁合金已被广泛用于制备笔记本电脑壳体和汽车附件等；因为其良好的导热性而被用于生产发热量高的电脑及投影仪的外壳和散热部件；同时因其优异的电磁屏蔽性能，被用于制造手机电话的壳体及屏蔽材料。在这种背景下，镁合金的发展面临着很好的机遇，其在各种合金制件中所占比例逐年增加。但是，与传统铝、铁等立方结构金属相比，镁合金低的强度及塑性严重地限制了镁合金的广泛应用。

众所周知，细化晶粒有利于提高强度和延性。近年来开发出的超细晶镁合金特种加工技术，如等径角挤压(ECAE)等虽可以较好细化晶粒，但加工材料因受模具限制，尺寸较小，且工序繁多，生产效率低，制约了其在工业上的推广和应用。利用累积轧制焊(ARB)也可以细化晶粒。轧制中，轧件边部因产生附加拉应力而易出现侧裂，故道次压下量一般不超过20％，但是为保证镁合金的顺利焊合，又要求道次压下量大于20％，这就限定了该工艺只适用于AZ31及MB2等塑性较好镁合金，对于塑性较差的AZ91等铸态镁合金以及稀土镁合金等较难应用。同时为累积较大变形量而获得细晶，则需要多次重复ARB过程(一般至少4-5次)，这无疑会降低生产效率、增加成本且晶粒细化至1～2μm已达极限。为制备晶粒尺寸小于1μm的超细晶镁合金和克服现有技术存在的适用材料有限等问题，有必要提供一种新的细化镁合金的加工方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有关于制备超细晶镁合金工艺中存在的生产效率不高、适用材料有限、晶粒细化程度低等问题而提供一种加工工艺合理、所需设备简单、操作方便的利用高速冲锻制备超细晶镁合金的方法。

本发明的一种利用高速冲锻制备超细晶镁合金的方法，包括下列步骤：

第一步：均匀化处理

将镁合金铸锭或变形态材料，加热到350～550℃，保温0.5～24h后空冷；

第二步：冲锻

将第一步所得材料加热到冲锻温度250～580℃，保温10～90min，进行至少一次高速冲锻，每次高速冲锻后水淬，所述每次高速冲锻应变速率为0.1～100s^-1，压下量为60～90％。

本发明的一种利用高速冲锻制备超细晶镁合金的方法中，每次高速冲锻后，将冲锻件分割后叠加在一起，加热后进行下一次冲锻。

本发明一种利用高速冲锻制备超细晶镁合金的方法中，所述的保温时间10～60min，冲锻温度为300～520℃，冲锻应变速率为0.1～50s^-1，单次压下量为70～90％。

本发明一种利用高速冲锻制备超细晶镁合金的方法，所述镁合金选自Mg-Al-Zn系列合金、Mg-Zn-Zr系列合金或稀土镁合金中的一种。

本发明通过加热镁合金后进行冲锻，利用高应变速率、大道次压下量细化镁合金晶粒。通过高应变速率结合大的道次压下量可获得细小晶粒。由于具有密排六方的镁合金晶体结构对称性差，滑移系非常有限，且镁合金的层错能较低，从而镁合金在热压过程中很容易发生动态再结晶。利用冲锻可抑制形核的晶粒长大，保留细小的再结晶晶粒，从而得到晶粒细小的镁合金。冲锻后晶粒细小的镁合金经剪断、叠加，加热后再次冲锻，反复循环可获得超细晶镁合金。

本发明一种利用高速冲锻制备超细晶镁合金的方法具有以下几大优点：

1、采用高速冲锻，道次压下量大，可以快速、有效地细化镁合金晶粒，大幅度提高生产效率，更利于大规模工业化应用。

2、适用材料广泛，有效地解决了现有制备超细晶镁合金方法中存在的难以加工塑性差或变形抗力大的镁合金这一突出问题；

3、本发明工艺利用常规锻压设备即可实现，设计合理，设备要求简单，操作方便，具有良好的工业应用前景。

综上所述，本发明工艺设计合理，设备要求简单，操作方便，生产效率高，有效地克服了现有技术关于难以加工塑形差或变形抗力大的镁合金，道次变形量小，晶粒细化缓慢和难以规模化应用等问题，具有良好的工业应用前景。

附图说明

附图1为本发明高速冲锻的原理示意图。

附图2a为本发明实施例1的热轧态AZ21镁合金450℃均匀化退火3h后的金相组织。