[发明专利]一种可室温下塑性加工的镁合金材料

说明书

本发明公开了一种可室温下塑性加工的镁合金材料，所述镁合金包括以下重量百分含量的组分：Mn 0.1‑1%，Al 0.1‑0.5%，Zn 0.1‑0.5%，Ca 0.1‑0.5%，余量为镁和不可避免的杂质元素，在较低的变形温度100‑220°C和较低的挤压速度（低于1m/min）下挤压制备出具有纤维织构的超细晶镁合金。随着晶粒超细化，晶界活动能力增强，同时，纤维织构在轧制过程中能够发生晶粒偏转协调变形，能够承受室温下高达80%的单道次轧制应变而不断裂，并且轧后晶粒进一步细化，塑性提升，有望进一步减薄，对于制备镁合金薄板和镁箔都有非常大的潜力。

技术领域

本发明涉及新型镁合金材料，具体涉及一种可室温下塑性加工的镁合金材料。

背景技术

镁合金作为新一代金属结构材料，其质轻、导电导热性及电磁屏蔽性优异，受到了交通运输、航空航天等领域的广泛关注。但是，镁合金由于密排六方晶体结构，在室温下的可动滑移系较少，只有基面滑移可动。因此，相对于钢铁、铝合金及其他金属材料，镁合金的塑性变形能力较差，尤其是在室温下进行塑性变形加工难度极大，造成了变形镁合金成本高，且性能较低的问题。

目前，解决上述问题的主要方法是通过改变塑性变形路径，采用非对称的变形方式，改变变形后的晶粒取向，激活更多的基面滑移协调变形，通过这种方式能够有效改善镁合金的塑性变形能力。非对称变形虽然能在一定程度上改善镁合金塑性变形能力，但是在变形过程中仍只有基面滑移易启动，只是增加了基面滑移的数量，对于塑性变形能力的贡献仍然有限。尤其是在二次变形后，仍会形成强烈基面织构，导致后续变形困难。因此，该方法仍存在一定的局限性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明旨在提出一种能够在室温下进行大塑性变形的镁合金成分及组织设计方案，

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可室温下塑性加工的镁合金材料，其特征在于，按质量百分比算，包括如下成份：Al 0.1-0.5%，Mn 0.1-1%，余量为Mg和不可避免的杂质；在较低的变形温度100-220℃和低于1m/min下挤压制备出具有纤维织构的超细晶镁合金。

进一步，按质量百分比算，还包括Zn 0.1-0.5%或/和Ca 0.1-0.5%。

进一步，所述镁合金材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）通过熔炼制备铸锭；将所述镁、铝、锰、锌、钙的原材料按照配比进行配料，将纯镁在氧化镁坩埚熔化，并升温至740℃，随后加入合金化元素，并在740℃保温30分钟，保证充分合金化，随后在预热至300℃的金属型模具中浇注成型，得到合金铸锭，熔炼过程采用SF6+CO2保护气氛（SF6和CO2体积比为1:99）。

（2）通过挤压制备镁合金棒材；其中，挤压温度为（100-220）℃，挤压速度为（0.2-1）m/min，挤压比为（15-45:1）；在室温下进行大变形量：（40-80%）单道次轧制。

（3）对镁合金棒材机加工，制备成板状镁合金材料；

本发明成分设计原理：

（1）其中Al与Mn元素形成Al₈Mn₅第二相，能够在熔炼凝固过程中形成，并且均匀分布在基体中，呈现出纳米级第二相粒子状态。该类第二相粒子，在挤压变形过程中能够均匀变形过程中的应变，能够有效提升变形过程中的缺陷数量，促进动态再结晶形核，并且形成均匀形核。

（2）Ca元素的添加能够激活变形过程中的孪生，诱发孪生再结晶机制，促进动态再结晶。此外Ca元素也能够与Al元素形成一定量的Al₂Ca相，且Al₂Ca相为析出相，能够在变形过程中动态析出，且析出位置通常位于小角度晶界上，可有效固定挤压过程中的晶界迁移.