[发明专利]一种高性能超细晶镁合金管材的往复挤压加工方法

摘要

本发明属于有色金属塑性加工与增加力学性能的技术领域，具体是一种高性能超细晶镁合金管材的往复挤压加工方法。解决了现有加工镁合金方法存在单次挤压变形量较小或样品尺寸小且组织不均匀等技术问题。本发明包括均匀化热处理镁合金棒材、制备镁合金管材坯料、预处理镁合金管材坯料、配置高温石墨润滑剂、预热镁合金管材坯料、挤压镁合金管材坯料等步骤。本发明所述的新型往复挤压加工方法使得镁合金管材坯料在挤压过程中通过波纹状剪切挤压通道，且在此过程中镁合金管材坯料直径不断变化、壁厚也不断变化，在多个剪切台阶作用下坯料流速产生差异，发生多次剪切变形，晶粒组织被持续细化。本发明加工方法简单，是理想的高性能超细晶镁合金管材的挤压加工方法。

主权项

1.一种高性能超细晶镁合金管材的往复挤压加工方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）精选材料、化学试剂所用化学物质材料为镁合金棒材、丙酮、无水乙醇、高温石墨粉、机油、砂纸；（2）均匀化热处理镁合金棒材在热处理炉中对镁合金棒材进行均匀化热处理，加热温度400℃，保温时间2h，取出后在空气中缓慢冷却；（3）制备镁合金管材坯料用钻床、线切割机把镁合金棒材加工成镁合金管材坯料（27）；（4）预处理镁合金管材坯料（5）配置高温石墨润滑剂用量筒量取1000ml的机油倒入到烧杯中，用药匙与电子天平量取600克的高温石墨粉加入到烧杯中，并用玻璃棒充分搅拌使其混合均匀，配置成高温石墨润滑剂；（6）预热镁合金管材坯料开启真空气氛加热炉，将温度设定为200℃‑550℃，达到设定温度时，将镁合金管材坯料（27）置于真空气氛加热炉内，保温0.5h‑5h；（7）挤压镁合金管材坯料镁合金管材坯料（27）的挤压加工是在卧式挤压机（2）上进行的，是在加热的挤压凹模（23）内，在固定挤压凸模（24）、左挤压伸缩压环（19）与右挤压伸缩压环（20）的作用下完成的；①制备挤压模具挤压凹模（23）用H13钢制备，呈圆筒状，在挤压凹模（23）内壁纵向部位设置有纵截面呈波纹状的剪切台阶，该挤压凹模内壁上的剪切台阶（30）的内角为光滑倒圆角、范围为120‑150°，外角为尖角、范围为90‑120°，模腔内表面粗糙度为Ra0.04‑0.10μm；固定挤压凸模（24）用H13钢制备，呈圆柱状，在固定挤压凸模（24）外壁纵向部位设置有纵截面呈波纹状的剪切台阶，该固定挤压凸模外壁上的剪切台阶（31）的内角为光滑倒圆角、范围为90‑120°，外角为尖角、范围为120‑150°，固定挤压凸模（24）外表面粗糙度为Ra0.04‑0.10μm；固定挤压凸模（24）伸入挤压凹模（23）的模腔，固定挤压凸模外壁上的剪切台阶（31）与挤压凹模内壁上的剪切台阶（30）形成波纹状剪切挤压通道（25）；固定挤压凸模（24）外壁与挤压凹模（23）内壁在波纹状剪切挤压通道（25）的左侧形成左挤压通道（28）；固定挤压凸模（24）外壁与挤压凹模（23）内壁在波纹状剪切挤压通道（25）的右侧形成右挤压通道（29）；左、右挤压伸缩压环（19、20）用H13钢制备，横截面呈圆环状；左挤压伸缩压环（19）与左挤压通道（28）相配合，厚度为2‑5mm，左挤压伸缩压环（19）的内壁、外壁的粗糙度为Ra0.04‑0.10μm；右挤压伸缩压环（20）与右挤压通道（29）相配合，厚度为2‑5mm，右挤压伸缩压环（20）的内壁、外壁的粗糙度为Ra0.04‑0.10μm；②固定挤压模具在挤压凹模（23）的内壁、固定挤压凸模（24）的外壁上涂抹高温石墨润滑剂，将挤压凹模（23）与固定挤压凸模（24）连接起来，安装在卧式挤压机（2）的左、右固定支架（21、22）内，并置于加热套（26）内，将左挤压伸缩压环（19）伸入到挤压模具的左挤压通道（28），将右挤压伸缩压环（20）伸入到挤压模具的右挤压通道（29），安装牢固，连接关系正确，按序操作；③开启加热套（26），加热挤压模具，将温度设定为200℃‑550℃，达到设定温度时保温0.5h‑5h；④放置镁合金管材坯料在预热后的镁合金管材坯料（27）的内、外表面涂抹高温石墨润滑剂以润滑，退出左挤压伸缩压环（19），将镁合金管材坯料（27）置于挤压模具的左挤压通道（28），然后将左挤压伸缩压环（19）伸入到挤压模具的左挤压通道（28），接触镁合金管材坯料（27）；再次进行保温，保温时间为0.5h‑5h；⑤打开左挤压伸缩压环开关（7），使左挤压伸缩压环（19）右行，对预先置于挤压模具左挤压通道（28）的镁合金管材坯料（27）进行挤压，镁合金管材坯料（27）在左挤压伸缩压环（19）的作用下从左挤压通道（28）进入波纹状剪切挤压通道（25），镁合金管材坯料（27）直径逐渐变大且壁厚不断变化，在多个剪切台阶作用下坯料流速产生差异，发生多次剪切变形，晶粒组织被细化，且晶粒c轴发生倾转弱化基面织构；当左挤压伸缩压环（19）完全进入挤压模具的左挤压通道（28）时，左挤压伸缩压环（19）停止推进；打开右挤压伸缩压环开关（8），使右挤压伸缩压环（20）左行，对置于挤压模具模腔内的镁合金管材坯料（27）进行挤压，镁合金管材坯料（27）在右挤压伸缩压环（20）的作用下从右挤压通道（29）进入波纹状剪切挤压通道（25），镁合金管材坯料（27）直径逐渐变小且壁厚不断变化，在多个剪切台阶作用下再次产生多次剪切变形，晶粒组织被持续细化，且基面织构被持续削弱；循环往复实现镁合金管材的往复挤压加工；⑥挤压完毕后，关闭加热套（26），退出左、右挤压伸缩压环（19、20），取出高性能超细晶镁合金管材，使之在空气中冷却。