[发明专利]连续激冷铸挤剪细化镁合金材料微观组织的方法及模具

说明书

技术领域

本发明涉及一种有色金属塑性成型技术，高强韧性镁合金或其它合金细晶材料的制备和型材的生产；尤其涉及连续激冷铸挤剪细化镁合金材料微观组织的方法及模具。

 

背景技术

镁合金是一种最轻的工程结构金属材料，具有密度小、比强度高、良好的导电能力和电磁屏蔽性能、减振和阻尼性能好且容易回收利用等特点；镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。镁合金可应用于汽车、航空航天以及3C产品(家用电器、计算机、通信电子器件)等领域。例如：手机，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。镁合金的比重虽然比塑料重，但单位重量的强度和弹性率比塑料高。所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。

但是，由于镁合金的密排六方结构使得它的塑性成型能力差，并且镁合金的强度低，抗腐蚀性能差，在一定的程度上限制了镁合金的广泛应用。目前，通过细化晶粒来改善其微观组织是一种有效的提高镁合金材料成型能力的方法。

近年来在镁合金晶粒细化方面开展了一些研究，主要是通过大变形处理方法如等径角挤压，搅拌摩擦焊，交叉轧制，异步轧制，往复挤压，多向锻造，累积叠轧工艺和道次变形量很大的热轧来使晶粒得到细化。但很多这样的方法由于其自身工艺的限制，细化晶粒的作用有待提高，细化镁合金材料微观组织、提高镁合金组织均匀性的作用还不明显。

  

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于细化镁合金材料微观组织、提高镁合金组织均匀性，提供一种通过激冷铸造-挤压-剪切复合变形的连续激冷铸挤剪细化镁合金材料微观组织的方法及模具。 

本发明的技术方案如下：连续激冷铸挤剪细化镁合金材料微观组织的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将高温或半固态镁合金熔体和镁合金复合变质剂从浇口杯中注入铸挤模具内腔；

（2）在铸挤模具上设置有起激冷作用的冷却水套，高温熔体和镁合金复合变质剂注入后，铸挤模具连同冷却水套一起，以速度V1移动；柱塞以速度V2在铸挤模具内腔内运动，挤压高温镁合金熔体，柱塞挤压时的运动方向与铸挤模具的运动方向相反，速度V₁的数值小于速度V₂的数值；

（3）当铸挤模具内的高温镁合金熔体冷却到半固态或固态时，柱塞以V₂的速度大小反向运动到浇口杯左侧，继续从浇口杯中注入高温熔体和变质剂；

（4）柱塞以速度V₂挤压再次注入的高温镁合金熔体，如此循环运动；在整个过程中，铸挤剪模具始终以速度V₁沿着与V₂相反的方向移动，柱塞始终以速度V₂挤压从浇口杯中不断进入的高温镁合金熔体，在挤压后以V₂的速度大小反向运动到浇口杯左侧。

进一步的特征是：所述的镁合金复合变质剂，包括C₂Cl₆、Zr、CaCO₃三种组分，三种组分的质量配比范围为1.5—2.5：0.8—1.8：0.7—1.6，变质剂加入的质量是高温镁合金熔体质量的0.1-0.12%。

前述三种组分的质量配比为2：1：1。

所述的速度V₁的数值为速度V₂数值的1/3。

相对于现有技术，本发明的工艺方法，具有以下有益效果：

1、本专利将亚快速凝固细化镁合金晶粒（模具外部为水套，冷却方式为快速水冷）与复合塑性变形（挤压和两次连续剪切）细化晶粒有机结合在一个工艺中,该工艺中，柱塞正方向挤压和模具反方向运动相结合对镁合金熔体（或半固态）坯料施加复合挤压力，柱塞和模具相互配合，连续从浇口注入金属液，可以不间断激冷铸造及挤压剪切成型高性能镁合金棒材（型材）。

2、镁合金材料的生产制备提供一种简单、效率高、连续生产、使用方便、应用广泛、适用的材料广泛、模具样式灵活的方法。

3、在同一台设备上同时完成了激冷铸造和挤压、剪切三道工序，相比热挤压工艺省去了铸锭加热、开坯及热挤等多道工序，减少了废料，节约了能源。设备简单集中，投资少，污染少，占地面积小，建造速度快，生产成本低。设备结构与工艺很容易在工业上应用，可连续稳定进行生产，简化生产工艺，缩短生产周期，使生产效率大大提高，便于自动控制实现自动化。