[发明专利]一种具有良好板形的CNTs/Mg-6Zn镁基复合板材及其轧制方法

说明书

本发明公开了一种具有良好板形的CNTs/Mg‑6Zn复合材料及其轧制方法，通过超声半固态搅拌协助压力铸造法来制备CNTs/Mg‑6Zn复合材料铸锭，然后对CNTs/Mg‑6Zn铸锭进行固溶处理，消除枝晶偏析，充分溶解合金中的共晶化合物，达到消除内应力提高韧性和塑性的效果。随后在轧制前对板材进行预热，使成分更加均匀并减缓加工过程中的开裂现象；最后按照规定的压下量、轧制速度、轧制道次、道次间预热处理对复合材料进行轧制，最后获得CNTs/Mg‑6Zn复合材料轧制板材。本发明通过固溶工艺参数，预热工艺参数，轧制工艺参数的最佳配比获得力学性能优良、具有良好板形的镁基复合板材，且所述方法所用材料制造以及加工方法均属于低成本工艺，易于实现批量生产。

技术领域

本发明属于镁基复合材料加工技术领域，尤其涉及一种具有良好板形的CNTs/Mg-6Zn镁基复合板材及其轧制方法。

背景技术

镁及镁合金的密度在1.6～1.85g/cm³之间，具有高比强度和比刚度，是目前最轻的金属结构材料，然而其强度、硬度、弹性模量较低，一定程度上限制了其工业应用。采用非连续相(颗粒、晶须、显微等)增强镁基复合材料可以有效改进镁合金弹性模量低、抗拉强度低、抗蠕变性能差和硬度低等诸多不足。而相比于镁基复合材料的铸件，通过挤压、轧制、锻造等手段所加工的变形镁基复合材料具有更优异的性能，能够有效消除铸造缺陷。对于镁合金板材，经济高效的加工方法为轧制，其能够改善强化相的分布，且有助于细化基体的组织，从而高效提高复合材料的综合性能，满足不同工况下对镁板材构件的需求。专利申请人采用半固态搅拌技术已经制备出了具有良好性能和低廉成本的CNTs/Mg-6Zn复合材料铸锭。该方法获得的铸锭中增强体的分布均匀，铸造缺陷较少，满足轧制前的组织要求。为最终获得力学性能更加优异的复合材料，探究开发具有良好板形的CNTs/Mg-6Zn镁基复合板材轧制方法显得尤为重要。

Zn元素是除Al元素之外镁合金中应用最多的合金化元素，具有塑性强化和提高其力学性能的作用，实际作用仅次于Mg-Al系合金。然而由于镁为六方堆积结构(hcp)，这导致了Mg-Zn系合金及其复合材料在室温下的强度和塑性相较其他合金及复合材料仍有较大差距，难以通过传统的塑性变形加工提升其力学性能。即便进行热塑性变形，在变形过程中也存在设备复杂、工艺复杂、加工条件严苛、成本居高不下等问题，这严重制约了Mg-Zn系合金及其复合材料的应用发展。因此，获得一种成本低廉、性能优异、工艺简便的制备方法成为了其工业应用上的迫切需求。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种具有良好板形的CNTs/Mg-6Zn镁基复合板材轧制方法，针对铸态CNTs/Mg-6Zn原材料加工难，易开裂的特点，采用热处理加轧制方法实施变形可以显著改善镁基复合材料板的板形和力学性能，为镁基复合材料塑性变形难题提供了一种解决方法，也突破了碳纳米管增强镁基复合材料轧制过程中的技术障碍，与此同时降低了变形成本。本发明制备的一种具有良好板形的CNTs/Mg-6Zn镁基复合板材轧制方法，晶粒得到显著细化，铸态缺陷消除，且力学性能进一步强化，可用于3C数码领域，支撑了此类领域对于高性能金属复合材料的迫切需求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有良好板形的CNTs/Mg-6Zn镁基复合板材轧制方法，包括以下步骤：一种具有良好板形的CNTs/Mg-6Zn镁基复合板材轧制方法，包括以下步骤：

步骤1，将半固态搅拌协助压力铸造法制备的CNTs/Mg-6Zn镁基复合板材铸锭进行固溶处理，固溶温度为350℃～360℃，时间为12小时；

步骤2，将固溶处理后的铸坯切割成板料，对板料表面进行打磨抛光；

步骤3，将抛光后的板料进行轧制前预热，预热温度为300℃～320℃，保温时间为30min，