[发明专利]一种层状异型织构镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种层状异型织构镁合金及其制备方法，属于金属材料领域。其中，层状异型织构镁合金由强织构和弱织构镁合金交替复合组成。此类层状异型织构合金的制备方法包括如下步骤：(1)铸锭浇注；(2)均质化处理；(3)热挤压；(4)复合叠轧；(5)退火处理。本发明以不同织构类型镁合金为原料，通过异种织构镁合金复合叠轧结合再结晶退火形成晶粒尺寸和织构特征、强度层间相异的层状结构。该层状结构之间能够发生应力/应变再分配，产生背应力强化，有利于强塑性的同时提升；同时应变非局域化可有效缓解变形过程中的应变集中；此外，异型织构镁合金复合叠轧，可有效提高镁合金轧制成形性；本发明工艺简单，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种层状异型织构镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金具有密度低，比强度高，阻尼性能好等优良特性，可满足工业发展对金属材料轻量化的要求，受到国内外广泛关注，在航空航天、电子通讯等领域得到广泛应用。为了提高合金力学性能，往往通过塑形变形细化晶粒，改善合金组织。然而，镁合金在塑形变形后往往会产生强烈的{0002}基面织构，导致较低的室温塑形和较高的各向异性。良好的室温塑形是镁合金工业应用的重要前提，如何通过织构调控提高镁合金室温塑性是扩大镁合金工业应用的重要方向。

此外，对于不同织构类型的镁合金，往往存在其应用的局限性。例如：Mg-Zn系合金表现出良好的时效强化特性，具有易加工性、可焊接性等特点。然而，Mg-Zn二元合金结晶温度区间大，细化晶粒困难，往往强度较低，限制了其工业应用；Mg-Ca系合金中的Ca元素可有效细化晶粒，且Ca与Mg可形成六方结构高熔点Mg₂Ca相，提高合金抗蠕变能力，但Ca含量较高时合金在变形过程中成形性较差，易产生微裂纹。目前，如何通过改善加工路线，协调镁合金强塑性是亟待解决的技术问题。

发明内容

1.为了解决上述技术难题，本发明提供了一种层状异型织构镁合金，所述的合金是由如下方法步骤制备的：

(1)在体积比为50-99:1的CO₂、SF₆混合保护气氛中，将纯镁在650-800℃熔化后，获得纯Mg熔液，分别加入强织构镁合金中间合金、弱织构镁合金中间合金，分别在570-700℃下吹入氩气，打渣，保温5-20min后进行室温浇注，分别获得强织构镁合金铸锭以及弱织构镁合金铸锭；

(2)分别将步骤(1)获得的强织构镁合金铸锭和弱织构镁合金铸锭在350-450℃保温16-24小时，进行均质化处理，再经水淬后分别获得均质态强织构镁合金和弱织构镁合金；

(3)分别将步骤(2)获得的均质态强织构镁合金和弱织构镁合金在350-450℃条件下保温10-60min后，进行热挤压，其中挤压速度为0.1-0.4mm/s，挤压比为8-16:1，挤压温度为350-500℃，分别获得强织构和弱织构挤压态镁合金型材；

(4)将步骤(3)获得的强织构、弱织构挤压态镁合金型材以强织构/弱织构/强织构的顺序依次叠放3-9层，经过钻孔、表面处理去除氧化层后铆接固定获得复合板，再将复合板在200-450℃下预热5-30min后沿挤压方向进行第一道次轧制，获得板材A，再将板材A平均切割成两部分后进行叠合轧制操作，重复切割后进行叠合轧制操作1-6次，上述轧制采用的单道次平均压下量为40-60％，总压下量为60-90％，最终获得层状复合镁合金板材；

(5)将步骤(4)获得的层状复合镁合金板材进行退火处理，在200-450℃保温10-50min后获得具有高强塑性能的层状异型织构镁合金，所述的镁合金形成了晶粒尺寸和织构强度层间相异的层状结构。

进一步地，步骤(1)所述的强织构镁合金为Mg-Zn合金、Mg-Al合金或Mg-Sn合金中的一种；弱织构合金为Mg-Ca合金、Mg-Gd合金或Mg-Ce合金中的一种。