[发明专利]一种镁合金块的双向往复挤压增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金块的双向往复挤压增强方法，属有色金属块体状材料的塑性变形及应用的技术领域。

 

背景技术

有色金属镁合金是一种轻金属结构材料，易于进行机械加工，在电子、航空、航天、仪表工业领域得到了较广泛应用；由于镁基合金强度低、耐磨性及耐腐蚀性差，在工业应用中受到了很大限制，必须对镁合金进行增强处理，才能扩展镁合金的使用范围。

剧烈塑性变形——Severe Plastic Deformarion, SPD技术，可以将金属材料的晶粒尺寸细化到亚微米甚至纳米级，目前常见的剧烈塑性变形技术有等径角挤压、累积叠轧、等通道轧制等，可以获得致密的块体材料，具有重要的应用价值，但这些变形方法仍存在诸多技术问题和不足。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的情况，在卧式液压挤压机上，在筒形挤压模具内、在加热状态下，对镁合金块进行双向往复挤压塑性变形，使镁合金块的晶粒组织细化、致密，以提高镁合金块的强度。

 技术方案

    使用的化学物质材料为：镁合金块、乙醇、去离子水、砂纸，其准备用量如下：以毫米、毫升为计量单位

镁合金块：AZ31，Ф100mm×200mm，1块

乙醇：CH₃CH₂OH，500ml±5ml

去离子水：H₂O，1000ml±10ml

砂纸：SiC，800目，2张

制备方法如下：

   （1）精选化学物质材料

    对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

镁合金块：固态块体，含镁量96%，含铝量3.0%，含锌量1.0%

乙醇：液态液体，99.0%

    去离子水：液态液体，99.9%

    砂纸：固态固体

   （2）清洗镁合金块

量取乙醇200ml，将镁合金块浸泡于乙醇中，进行浸泡洗涤，时间30min，浸泡洗涤后将镁合金块置于干燥架上晾干；

   （3）预热镁合金块

    将镁合金块置于预热炉中，进行预热，预热温度300°C，预热时间180min；

   （4）双向往复挤压镁合金块

镁合金块的双向往复挤压是在卧式挤压机上进行的，是在筒形模具内、在加热、在左右挤压伸缩压头和压环的作用下完成的；

①制作双向往复挤压筒形模具

双向往复挤压筒形模具用铬钨锰钢制作，呈圆筒形，壁厚为50mm，内圆光滑，内圆表面粗糙度为Ra0.16-0.32μm；

②固定双向往复挤压筒形模具

将双向往复挤压筒形模具置于卧式挤压机的模具固定架内，并置于加热套内；

③开启加热套，加热筒形模具，加热温度为300°C，并保温；

④置放镁合金块、并固定

将预热后的镁合金块置于筒形模具内；

将挤压机的左右挤压头和挤压环伸入筒形模具两端内部，并接触镁合金块；

⑤同时开启左右挤压头和挤压环，挤压头挤压镁合金块中间部，挤压头挤压压强为800MPa，挤压环挤压镁合金块外圈部，挤压环挤压压强为100MPa，挤压时间均为10min，在此过程中，左右挤压头向里运动，左右挤压环向外运动，镁合金块由圆柱形逐渐变形为圆筒形；

⑥开启往复挤压调控器，进行瞬时往复挤压，此时，挤压头挤压压强为100MPa，挤压环挤压压强为800MPa，挤压时间均为10min，在此过程中，左右挤压头向外运动，左右挤压环向里运动，镁合金块由圆筒形又逐渐变形为圆柱形，往复挤压次数为14次；在左右挤压头和左右挤压环的循环往复挤压作用下，镁合金块将发生塑性变形，金相组织细化、致密，变形率为90%，镁合金块的形状在圆筒形和圆柱形之间反复变化，完成塑性变形挤压动作；

⑦往复挤压变形后，关闭加热套，关闭往复挤压调控器，使镁合金块在筒形模具内静置2min；

⑧退出左右挤压头和挤压环，取出往复挤压后的镁合金块，在空气中冷却至25°C；

   （5）低温回火

将往复挤压后的镁合金块置于回火热处理炉内，进行低温回火处理，回火温度100°C，回火时间10min，回火后的镁合金块即为终产物；

   （6）表面砂光、清洗

    将回火后的镁合金块用砂纸打磨，使表面光洁，然后用去离子水清洗，并晾干；