[发明专利]一种高强度高韧性镁合金变通道挤压与轧制复合成型装置及方法

说明书

一种高强度高韧性镁合金变通道挤压与轧制复合成型装置及方法，属于材料成型技术领域。本发明为了解决现有大塑性变形方法制备超细晶材料工序复杂，工艺要求较高的问题。本发明专利的技术要点是：由一个转角挤压通道和多级挤压通道构成，各级挤压通道的横截面均不相同，通道出口连接轧制机前台，将挤压坯料自轧机前台喂入，将上轧辊压下至设定尺寸，材料在轧辊的旋转带动下拽入轧制区域，进行轧制变形，轧制到要求设计的尺寸。本发明是一种高强度高韧性镁合金变通道挤压与轧制复合成型装置及方法，用于制备超细晶材料，同时提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种高强度高韧性镁合金变通道挤压与轧制复合成型装置及方法，属于材料成型技术领域。

背景技术

高性能材料是支撑航空航天、交通运输、汽车制造等领域的基础，而具有超乎寻常的力学性能及物理性能的细晶粒金属材料成为发展高性能材料的重要方向之一。现有制备超细晶粒金属材料方法主要包括等通道转角挤压、往复墩挤、累积叠扎、反复墩压等。中国发明专利公开号CN 1709605A，提出制备超细晶材料的U型等通道反复挤压装置，该专利采用连续两次等通道挤压实现制备超细晶材料的目的，此外，在公开号分别为CN101259493、CN1709605、CN2757953、CN2757954、CN2768921的中国发明专利申请者提出的制备超细晶材料所用的L型、U型、C型、S型转角往复挤压模具和反复墩粗挤压模具仅仅是ECAP方法的简单形式改进，并无实质性的工业创新和解决生产问题。为了解决这些问题，国内外研究提出了很多改进方法，如旋转模具ECAP、等径角轧制等方法（中国有色金属学报，2010，20（40）：587），但上述ECAP改进技术不仅所需工程力大而且对设备要求高。因此，探究和应用多种成型方法于一体的累积变形装置来制备高性能材料具有重要意义。

发明内容

一种高强度高韧性镁合金变通道挤压与轧制复合成型装置及方法包括冲头、转角挤压通道、小截面扭挤通道、大截面矩形通道、小截面正挤压一级六边形通道、小截面正挤压二级矩形通道和模套、上轧辊、下轧辊。

变形通道凹模安装在模套内，变形通道凹模设有通道入口和通道出口、冲头安装在通道入口处、转角挤压通道安装在变形通道凹模内、转角挤压通道的一端与通道入口相连通，另一端通过小截面扭挤通道、大截面矩形通道与小截面正挤压一级六边形通道和小截面正挤压二级矩形通道相连通、小截面正挤压二级矩形通道与通道出口相连通，挤出坯料与上轧辊和下轧辊相连通。

所述挤压和轧制前制备材料步骤：1.将镁合金原锭在680-720℃之间熔化；2.将熔化的金属液在680-720℃之间铸造成镁合金实心圆铸锭，自然冷却至室温。3.圆铸锭加工成圆柱状，在410℃进行24小时均匀化处理，提高其成型性能。4.将热处理后的铸锭加热到300-400℃进行挤压和轧制。

进一步地：模套的上端面上圆周分布有多个加热孔，变形通道凹模和模套侧壁上设有热电偶测温孔。

根据权利要求1所述的一种高强度高韧性镁合金变通道挤压与轧制复合成型装置及方法，其特征在于：大截面矩形通道的横截面呈矩形、六边形或八边形，小截面正挤压一级六边形。

进一步地：变形通道凹模由两个半模拼装而成。

进一步地：变形通道凹模由两个半模拼装而成，变形通道凹模呈倒立圆台状。

进一步地：每一个轧制行程开始前，上轧辊首先压下至设定的尺寸。

基于一种高强度高韧性镁合金变通道挤压与轧制复合成型装置及方法，包括以下步骤：

步骤一、1.将镁合金原锭在680-720℃之间熔化；

2.将熔化的金属液在680-720℃之间铸造成镁合金实心圆铸锭，自然冷却至室温。3.圆铸锭加工成圆柱状，在410℃进行24小时均匀化处理，提高其成型性能。4.将热处理后的铸锭加热到300-400℃进行挤压和轧制。