CN104492847B - 织构弱化镁合金板材的挤压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了织构弱化镁合金板材的挤压方法，包括：1)、取至少两块异种镁合金块或镁合金与铝合金并叠合固定；2)、将步骤1)叠合在一起的镁合金块或镁合金与铝合金块加入挤压筒进行挤压，所述合金块从挤压模口同步挤出，得到镁‑镁或镁‑铝复合板材；3)、去除复合板材的铝层或较薄的镁层，得到所需织构弱化镁合金板材，其中镁合金优选AZ31、AZ61和AZ80变形镁合金，铝合金优选5052和6063。本发明挤压过程中镁合金板材之间或镁合金与铝合金板材之间不存在厚向的金属混合，且挤压时板材两侧具有较大的流速差，从而在同一镁合金块之间引入剪切应力，起到细化晶粒、弱化织构作用；采用本发明复合挤压然后剥离较薄层的镁合金晶粒得到明显细化，且织构减弱。

Description

织构弱化镁合金板材的挤压方法

技术领域

本发明属于镁合金领域，涉及镁合金成型方法，特别涉及通过复合挤压成型方法生产高强度、低织构镁合金板材的方法。

背景技术

镁合金具有比强度、比刚度高，导热性和阻尼减振性能好，电磁屏蔽性能和机加工性能优异等优点，在航天航空、汽车、电器、通讯等各领域具有广泛的应用价值。由于镁合金的晶体结构为密排六方，缺少独立的滑移系，因此加工比较困难。到目前为止，大多数镁合金产品主要通过铸造生产，但铸造产品存在组织粗大、缺陷较多等缺点，从而导致其力学性能不够理想，极大制约了镁合金的广泛应用，而变形加工镁合金比铸造镁合金有着更高的力学性能。目前应用较多的镁合金变形加工方式主要为轧制成形和挤压成形，但轧制工艺复杂、生产周期长、效率低，严重影响镁合金板材的大面积使用。与轧制相比，挤压加工时材料在三向应力状态下发生变形，可一次挤压成型，生产效率高；同时，挤压加工的灵活性大，可生产出横截面形状复杂的产品。因此，研究镁合金挤压板材的力学性能有重要的意义。

目前，镁合金板材挤压变形主要采用单一铸锭直接放入模具进行对称正向挤压，虽然挤压工艺简单，操作方便，但得到的板材力学性能有限，且存在较为严重的基面织构，不能满足市场需求。

镁铝复合材料(特别是复合板材、棒材)的用途十分广泛，但是普通方法难以生产符合要求的镁铝复合材料。为此，重庆大学黄光胜和信运昌等人分别公开了一种用空心铝锭包裹镁锭同步挤压生产镁铝复合材料的方法(详情参考申请号200610054269.3《一种镁铝双金属复合管/棒材》、申请号201410152407.6《一种镁铝多层复合板材及其加工方法》)。这两种方法虽然都将镁和铝同步加入挤压机进行挤压，但是其目的主要是在镁合金外表形成铝合金保护层，从而提高其抗腐蚀能力，而且这两种方法中镁合金完全被铝合金包覆，挤压过程中镁合金挤压板材的横向流动受到包覆铝材的限制，极易产生横向分布不均，最终致使整个复合材料横向组织和性能不均匀，各向异性严重，不能很好的满足使用要求；另外，这种方法挤压过程中镁合金不与挤压筒接触，其沿着厚度方向处于对称应力状态(镁合金的变形过程与普通镁合金对称挤压类似，不能改善镁合金的基面织构)。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通过复合挤压成型方法生产高强度、低织构镁合金板材的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

织构弱化镁合金板材的挤压方法，包括以下步骤：

1)、取至少两块异种镁合金或镁合金与铝合金块并叠合固定；

2)、将步骤1)叠合在一起的轻合金块加入挤压模具进行挤压，所述轻合金块从挤压模口同步挤出，得到复合板材；

3)、去除复合板材中厚度较薄部分，得到织构弱化镁合金板材。优选的，步骤1)所述镁合金或镁合金与铝合金之间的成形性能存在明显差异

优选的，步骤1)所选轻合金为一块AZ61和一块AZ31，其中AZ61的厚度为AZ31块的厚度1/10～1/3。

优选的，步骤1)所选镁合金为一块AZ80和一块AZ31，其中AZ80块厚度为AZ31块的厚度1/15～1/3。

优选的，步骤1)所选轻合金包括一块AZ31和一块Al合金，其中Al合金块的厚度为AZ31块的厚度1/10～1/3。

优选的，挤压过程中同一镁合金块靠近接触界面处与远离接触界面处存在挤压流速差，挤压过程中各镁合金块接触界面两侧的镁合金块之间无宏观滑动。

优选的，叠合合金块前还包括对各合金块接触面进行清洗平整的步骤，叠合合金块后挤压成型前还包括对合金块进行加热的步骤。

优选的，采用表面砂光机磨削去除复合板材的较薄镁层或铝层。

本发明的有益效果在于：

本发明首先将两块镁合金或镁合金与铝合金复合在一起进行同步挤压得到复合板材，然后去除复合板材外侧较薄层得到所需要的镁合金挤压板材；挤压过程中镁合金块之间存在界面，阻碍了挤压坯料之间的厚向相对流动，使坯料沿横向和纵向均匀流动延展；挤压时界面处的镁合金流动速度基本相同(挤压过程中各坯料界面处并无宏观滑动)，而远离接触界面处由于不同合金块的变形性能不同，AZ61、AZ80或5052、6063的变形性能相对AZ31较差，挤压时材料流动速度较慢，而AZ31的挤压流动速度较快，它们的挤压流动速度存在较大差异，从而在AZ31镁合金块内存在沿厚度的梯度应变，存在较大剪切应力，不仅起到细化晶粒的作用，还可使晶粒倾转，从而弱化AZ31板材的基面织构。采用通用砂光机磨削去除较薄的镁合金或铝合金层后，不仅可获得单一的AZ31板材，还可保证其较好的平整度。本发明复合挤压然后剥离外侧较薄层的镁合金晶粒得到明显细化，且基面织构显著减弱。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例1镁合金铸锭叠合示意图；

图2为实施例3镁合金铸锭叠合示意图；

图3为实施例1挤压所得镁合金板材的金相图；

图4为实施例1挤压所得镁合金板材的基面织构；

图5为实施例3挤压所得镁合金板材的金相图；

图6为实施例3挤压所得镁合金板材的基面织构；

图7为对比实施例1挤压所得镁合金板材的金相图。

图8为对比实施例1挤压所得镁合金板材的基面织构。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1：

本实施例共挤成型生产镁合金复合板材的方法，包括以下步骤：

1)分别取两块半圆柱形AZ31镁合金铸锭和AZ61镁合金铸锭(AZ61厚度约为AZ31的1/4)；

2)清洗步骤1)所得半圆柱形AZ31镁合金铸锭和AZ61镁合金铸锭的剖开面并打磨至光滑平整；

3)将步骤2)打磨后的半圆柱形AZ31镁合金铸锭和AZ61镁合金铸锭叠合在一起(剖切面相对，如图1所示)并用铝丝固定(避免挤压过程中产生宏观相对滑动，同时板材之间应当紧密贴合无缝隙)；

4)400℃挤压步骤3)的复合体得到复合板材；

5)利用机械切割或打磨的方法去除复合板材的AZ61镁合金层得到所要制备的AZ31镁合金板材。

本实施例利用AZ61与AZ31共挤生产AZ31镁合金板材，AZ61既可以起到辅助成型的作用，又可以起到保护AZ31，避免挤压过程中AZ31表层表面被氧化的作用。采用本实施例方法制得的AZ31镁合金板材表面光洁，致密高，可用于制备笔记电脑本外壳。

实施例2：

本实施例共挤成型生产镁合金复合板材的方法，包括以下步骤：

1)分别取AZ31镁合金铸锭块和AZ80镁合金铸锭块(其中AZ80镁合金块厚度为AZ31镁合金的1/5)；

2)打磨清洗步骤1)的AZ31镁合金铸锭和AZ80镁合金铸锭；

3)将步骤2)的AZ31镁合金铸锭和AZ80镁合金铸锭叠合在一起并用铝丝固定；

4)将步骤3)的复合体加热至400℃保温1h后挤压得产品；

5)利用机械切割或打磨的方法去除外侧起到保护和辅助成型作用的AZ80镁合金得到所要制备的AZ31镁合金板材。

实施例3：

本实施例共挤成型生产镁合金复合板材的方法，包括以下步骤：

1)取两块尺寸相同的圆柱形镁合金铸锭(AZ31)和铝合金铸锭5052并沿中轴线剖开；

2)清洗步骤1)所得半圆柱形镁合金及铝合金铸锭的剖开面并打磨至光滑平整；

3)将步骤2)打磨后的半圆柱形镁合金和铝合金铸锭叠放在一起(剖切面相对，如图3所示)并用铝丝固定(避免挤压过程中产生宏观相对滑动)；

4)将步骤3)的复合体加热至380℃保温1h后置于挤压装置进行挤压；

5)400℃回火处理步骤4)所挤出的板材得到产品；

6)利用机械切割或打磨的方法去除复合板材的铝合金层得到所要制备的AZ31镁合金板材。

对比实施例1：

取圆柱形AZ31镁合金铸锭打磨后于400℃进行普通对称挤压。

性能测试：

取实施例1及对比实施例1所得板材进行金相组织分析和力学性能测试，结果如图3-5及下表所示：

图3、图4分别为实施例1所得复合板材的金相图片及基面织构图，图5、图6分别为实施例3所得板材的金相图片及基面织构图，图7、图8分别为对比实施例1所得镁合金板材的金相图片及基面织构图。

对比图3-8可以看出，实施例1、3挤压所得板材的晶粒得到明显细化，基面织构程度也大幅下降。

类别

屈服强度/MPa

抗拉强度/MPa

延伸率/％

对比实施例1	163.3	248.5	17.1
				实施例1	145.0	281.0	21.7
实施例3	164.7	302.4	19.6

从上表可以看出，与对比实施例1相比，实施例1、3所得挤压板的综合力学性能明显比普通挤压的AZ31板材高。

上述实施例将同一种或者不同种材料叠合在一起进行复合挤压，由于镁合金板材之间存在界面，不同镁合金块/板在挤压过程中不会发生相对流动；挤压过程中同一镁合金块之间存在较大的剪切应力，从而起到弱化织构作用。

本实施例共挤成型生产镁合金复合板材的方法只需改变挤压复合方式，无需重新设计挤压模具，只需要改变试样复合形式，具有较强的生产和研究价值。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.织构弱化镁合金板材的挤压方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、取至少两块异种镁合金并叠合固定或取镁合金与铝合金块并叠合固定；

2）、将步骤1）叠合在一起的轻合金块加入挤压模具进行挤压，所述轻合金块从挤压模口同步挤出，得到复合板材；

3）、去除复合板材中厚度较薄部分，得到织构弱化镁合金板材；

所述挤压模具为普通对称挤压模具，所述挤压方法为对称挤压；

挤压过程中同一镁合金块靠近接触界面处与远离接触界面处存在挤压流速差；挤压过程中各镁合金块接触界面两侧的镁合金块之间无宏观滑动或挤压过程中各镁合金与铝合金块接触界面两侧的镁合金与铝合金块之间无宏观滑动；

步骤1）所选异种镁合金为一块AZ61和一块AZ31，其中AZ61的厚度为AZ31块的厚度1/10～1/3或所选异种镁合金为一块AZ80和一块AZ31，其中AZ80块厚度为AZ31块的厚度1/15～1/3；

步骤1）所选镁合金与铝合金块包括一块AZ31和一块Al合金，其中Al合金块的厚度为AZ31块的厚度1/10～1/3 ，所述Al合金为5052或6063。

2.根据权利要求1所述织构弱化镁合金板材的挤压方法，其特征在于：叠合合金块前还包括对合金块接触面进行清洗平整的步骤，叠合合金块后挤压成型前还包括对合金块进行加热的步骤。