[发明专利]一种高性能镁合金管材的往复挤压装置及加工方法

说明书

本发明属于有色金属塑性加工与增加力学性能的技术领域，具体是一种高性能镁合金管材的往复挤压装置及加工方法。解决了目前镁合金加工技术中存在的试样尺寸小且组织不均匀的技术问题。本发明采用新型往复挤压加工装置及方法使得镁合金管材坯料在挤压过程中通过波纹状剪切挤压通道，且通过波纹状剪切挤压通道前后镁合金管材坯料的直径不变，在多个剪切台阶作用下坯料流速产生差异，发生多次剪切变形，晶粒组织被持续细化，晶粒c轴不断发生倾转弱化基面织构，从而达到细化晶粒组织、弱化基面织构，提高综合力学性能的目的。本发明的高性能镁合金管材的往复挤压加工方法简单、效率高且易于实现，是十分理想的高性能镁合金管材的挤压加工方法。

技术领域

本发明属于有色金属塑性加工与增加力学性能的技术领域，具体是一种高性能镁合金管材的往复挤压装置及加工方法。

背景技术

镁及镁合金较高的比强度和比刚度、导电导热性能极好、电磁屏蔽性能好、机加工性能优良、且易于回收，在航空航天、交通运输、电子产品等领域具有极好的应用前景。然而，镁及镁合金为密排六方结构，室温下独立滑移系少，塑性变形困难，室温力学性能差。另外，镁属于活泼金属，容易发生化学反应使其氧化且耐腐蚀性能差，这在很大程度上限制了镁及镁合金的推广应用。因此，必须生产加工综合力学性能好的镁合金材料，才能进一步拓宽其应用范围。

晶粒细化是提高镁合金综合力学性能的一种重要方法。目前，常采用剧烈塑性变形技术细化镁合金的晶粒组织，剧烈塑性变形技术不仅能克服传统加工方法存在的缺点，而且能将晶粒尺寸细化至更小的尺度，如亚微米级、纳米级等，从而提高材料的综合力学性能。常见的剧烈塑性变形技术包括等通道转角挤压、高压扭转以及累积叠轧等。这些剧烈塑性变形技术各有特点，等通道转角挤压是目前最常用的一种剧烈塑性变形技术，挤压前后样品的形状和尺寸保持不变，多次反复挤压累积较大的塑性变形量，但需往复循环且试样尺寸受限；高压扭转可制备具有更小晶粒尺寸的薄片样品，但其试样尺寸更小且存在组织不均匀的问题。总之，目前常用的剧烈塑性变形方法存在诸多技术问题和不足。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术的状况，提供一种高性能镁合金管材的往复挤压装置及加工方法。本发明通过新型往复挤压加工方法，在筒形挤压模具内、在加热状态下，对镁合金管材进行往复挤压加工，正向挤压使镁合金管材通过波纹状剪切挤压通道，使镁合金管材产生多次剪切变形，既可细化晶粒组织，又可弱化基面织构；然后反向挤压使镁合金管材再次通过波纹状剪切挤压通道，再次产生多次剪切变形，细化晶粒组织、弱化基面织构；镁合金管材通过波纹状剪切挤压通道前后的直径不变，循环往复，持续细化晶粒组织、弱化基面织构，提高镁合金管材的综合力学性能，应用范围较广。镁合金管材的晶粒尺寸可细化至400nm左右。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明所述一种高性能镁合金管材的往复挤压装置，包括挤压凹模、固定挤压凸模、左挤压伸缩压环与右挤压伸缩压环；

所述挤压凹模水平中心左右贯通形成模腔且该模腔横截面中心呈圆形；所述挤压凹模内壁纵向中间部位设置有纵截面呈波纹状的剪切台阶；

进一步的，挤压凹模内壁上的剪切台阶的内角为光滑倒圆角、范围为120-150°，外角为尖角、范围为90-120°，如此才能保证挤压加工效果；

所述固定挤压凸模贯穿挤压凹模模腔；所述固定挤压凸模横截面呈圆形；所述固定挤压凸模外壁纵向中间部位设置有纵截面呈波纹状的剪切台阶；

进一步的，固定挤压凸模外壁上的剪切台阶的内角为光滑倒圆角、范围为120-150°，外角为尖角、范围为90-120°，如此才能保证挤压加工效果；

所述固定挤压凸模外壁上的剪切台阶与挤压凹模内壁上的剪切台阶形成波纹状剪切挤压通道；所述固定挤压凸模外壁与挤压凹模内壁在波纹状剪切挤压通道的左侧形成左挤压通道；固定挤压凸模外壁与挤压凹模内壁在波纹状剪切挤压通道的右侧形成右挤压通道；所述左挤压通道与右挤压通道尺寸相同；