[发明专利]一种镁合金非对称连续大变形挤压加工成型方法

说明书

本发明公开了一种镁合金非对称连续大变形挤压加工成型方法,属于有色金属塑性成型领域。本发明采用非对称连续挤压模具实现镁合金板形挤压成形。具体加工工艺为：板形铸料由多元少量镁合金亚快速凝固浇注得到，然后把镁合金板形铸料放在可拆卸模芯中，通过外置加热炉加热，加热后放在模架中，合模后通过挤压杆施加压力，板形铸料在模芯上部分的镦挤腔内镦挤变形，然后挤压杆继续施加压力，板形铸料通过非对称的成型通道孔发生非对称挤压变形，在连续变截面大变形挤压的基础上进一步加剧变形，制备出性能优化的薄板镁合金。通过本发明的加工工艺可获得组织均匀、性能优化的镁合金薄板形件。

技术领域

本发明属于有色金属塑性成型领域。

背景技术

由于近年来航空、航天、汽车、3C等行业减重的要求，镁合金作为重要的新兴工程材料，受到越来越多的重视。但现有的使用状况远没有发挥出其潜在优势，实际的工业应用方面规模很小。镁合金的晶体结构为密排六方结构，室温下塑性成型能力较差，因此在实际应用中受到很大制约。目前镁合金产品以压铸镁合金居多，但铸件的产品类型较少且性能不够理想，容易存在组织缺陷，导致镁合金的应用范围受到很大制约。而变形镁合金的强度和塑性都普遍优于铸造镁合金，更具有发展潜力和应用空间。因此，推动变形镁合金的发展有重要意义。多元少量亚快速凝固是制备高性能新结构金属材料的重要手段，通过在镁合金中加入几种微量元素，缩短凝固时间，使微量元素直接固溶在基体中，析出不同的沉淀相，抑制晶粒长大以及合金的成分偏析，从而缩短流程，优化性能。

镁合金板材作为最轻的金属结构材料，在诸多领域由广泛的应用前景。目前,镁合金传统的塑性变形工艺由于变形量小，晶粒细化能力有限，容易出现组织不均匀甚至裂纹等问题，成形出的产品较难满足社会需求。近年来，不少学者在传统塑性成形的基础上逐步研发了多种塑性大变形技术，该技术能显著细化晶粒，弱化织构，可获取满足市场需求的高强韧镁合金产品，是一种备受关注的塑性成形技术。非对称型材由于截面为非对称，挤压成形时金属的流动速度变化大，可实现金属的塑性大变形。因此，本专利发明了一种非对称连续大变形挤压复合工艺，该方法在挤压过程之前引入非对称变形过程。通过多道次塑性大变形，极大地提高镁合金晶粒的细化效果，使镁合金综合性能得到提高，从而获得组织均匀、性能优化的镁合金薄板形件。

发明内容

本发明的目的是提供一种变形镁合金加工方法及其成型方法，以满足变形镁合金的板材生产，实现变形镁合金的强韧化，获得组织均匀、性能优化的镁合金薄板形件。采用非对称连续大变形挤压复合加工方法，相较于传统成型工艺，多道次大塑性变形更有利于优化内部组织结构。

非对称连续大变形挤压复合工艺是指通过一种具有变截面的模芯结构，使坯料在加工过程中先发生镦挤变形，再发生非对称挤压变形。在三向压应力作用下，消除组织缺陷，细化晶粒，改善微观组织，优化性能。

本发明的具体实施方案包括以下步骤：

1. 组装模具；该模具由凸模和凹模组成；所述凸模由顶板和挤压杆3两部分构成，挤压杆3固定安装在上模架1上，顶板安装在凹模上，压在坯料8的上方；所述凹模由凹模外圈9和两个可拆卸式模芯10构成；凹模外圈9为中心加工有扁圆形通孔的圆台形结构，两个可拆卸式模芯10可拼合成一个扁圆柱安装在凹模外圈9中；拼合成的扁圆柱中间为模具型腔11；

挤压杆3通过螺栓固定在上模架1下方，固定板4通过螺栓固定在上模架1下方，弹簧5通过螺栓固定在固定板4和卸料板6之间，可拆卸式模芯10装在凹模外圈9内，凹模外圈9通过法兰固定在下模架12上，上模架1和下模架12之间通过导套2和导柱7进行定位，模具型腔11挤出段出口与下模座12的开口相对，模具型腔11的中心轴线与下模座12的中心轴线重合。

2. 在模具型腔内均匀喷涂润滑剂；所述的润滑剂为玻璃、石墨或铝粉润滑剂；