CN105032962A - 一种改善镁合金板材性能的挤压加工方法 - Google Patents
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Abstract
该发明通过在挤压模具工作带处引入对板材侧向预变形的方法,在镁合金板材热挤压过程中,垂直于板材厚度方向施加变形,使镁合金在挤压过程动态再结晶时晶粒发生偏转,弱化基面织构,从而改善了挤压板材室温成形能力和厚板的各向异性。通过上述方法,得到的镁合金挤压板材的基面织构强度显著降低,并且向旁边偏转发散。同时力学性能得到提高,塑性改善。这种方法不仅适用于厚度为0.8-2mm的镁合金挤压薄板,还适用于厚度为2-10mm的镁合金挤压厚板。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工领域,特别涉及一种改善镁合金板材性能的挤压加工方法。
背景技术
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金,主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。镁合金具有低密度、高比强度和比刚度且易于回收等优点。变形镁合金具有均匀细小的组织结构和更好的强韧性,目前普遍采用塑形加工的方法提高镁合金的力学性能。
热挤压成形是生产镁合金板材一种较简单的塑性加工方法,生产流程较短,容易获得板材,生产效率高,灵活性大,得到形状和尺寸规格不同的镁合金产品。目前,镁合金挤压板材大多采用对称正向挤压成形,由于镁合金为密排六方晶系,其基面是最密排面,导致镁合金在挤压变形过程中基面平行于板材表面,形成较强的强基面织构。具有较强基面织构的镁合金板材,其塑性加工和成形性能较差,不能够冲压或塑性加工成复杂镁合金型材。另外,对于厚度大于3mm的镁合金板材,普通加工使其板材具有较强的各向异性且强度偏低,并且大部分工艺只是使厚板表面织构弱化,厚板本身还是各向异性较强,影响镁合金板材的进一步应用。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种改善镁合金板材性能的挤压加工方法。为此,本发明通过在挤压模具工作带处引入对板材侧向预变形的方法,该方法在镁合金板材挤压过程中,垂直于板材厚度方向施加小量变形,使镁合金在挤压过程动态再结晶时晶粒发生偏转,弱化基面织构,从而改善挤压板材室温成形能力和厚板的各向异性。通过该方法挤压镁合金板材得到的镁合金板材,基面织构强度降低,并且向旁边偏转发散。同时力学性能得到提高,强度提高,塑性改善。这种方法不仅适用于厚度小于2mm的镁合金挤压薄板,还适用于厚度为2-10mm的镁合金挤压厚板。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
A.将镁合金铸锭加热保温,进行均匀化处理;
B.将步骤A获得的镁合金铸锭进行热挤压,在镁合金板材热挤压过程中,垂直于板材厚度方向施加变形,通过引进侧向变形,调控板材侧向宽度变形率αk、侧向长度变形率αL和θ三个参数,其中αk为开始板材宽度L0和最终板材宽度L的差值与L的比值,αL为宽度为L0的板材工作带距离L1和宽度为L的板材工作带距离L2的差值的绝对值与L1的比值,θ为宽度为L0的板材和宽度为L的板材工作带连接处的角度,1%≤αk≤10%,0≤αL≤0.2%,90°≤θ<180°。在镁合金板材挤压过程中,垂直于板材厚度方向施加变形,使镁合金在挤压过程动态再结晶时晶粒发生偏转,弱化基面织构,从而能够改善挤压板材室温成形能力和厚板的各向异性。
进一步,所述所述B步骤中αk=3%,αL=0,θ=135°。
进一步,所述所述A步骤中加热温度为400-430℃,加热保温时间为2.5-4h。
进一步,所述B步骤中热挤压温度为350-430℃。
进一步,所述B步骤中镁合金板材的挤压比范围为20%-200%。
进一步,所述A步骤中镁合金板材的厚度为0.8-10mm。
进一步,所述A步骤中镁合金板材的厚度为0.8-2mm。所述热挤压方式不仅适用于厚度为0.8-2mm的镁合金薄板,还适用于厚度为2-10mm的镁合金厚板。并且,对于厚度大于2mm的挤压镁合金板材的基面织构也得到了很大弱化。
进一步,所述B步骤中挤压镁合金板材的过程中,挤压速度为10-40mm/s。本发明的另一个目的在于保护依据上述方法制得的镁合金板材。
本发明的有益技术效果是:
该发明通过在挤压模具工作带处引入对板材侧向预变形的方法,在镁合金板材热挤压过程中,垂直于板材厚度方向施加变形,使镁合金在挤压过程动态再结晶时晶粒发生偏转,弱化基面织构,从而改善了挤压板材室温成形能力和厚板的各向异性。通过上述方法,得到的镁合金的基面织构强度显著降低,并且向旁边偏转发散。同时力学性能得到提高,塑性改善。这种方法不仅适用于厚度为0.8-2mm的镁合金挤压薄板,还适用于厚度为2-10mm的镁合金挤压厚板。
附图说明
图1为镁合金挤压模具工作带出口处示意图。其中L0开始成形板材宽度,L为通过缩短板材宽度引入侧向变形后板材最终宽度。L1为宽度为L0的板材工作带距离,L2为宽度为L的板材工作带距离。θ为宽度为L0的板材和宽度为L的板材工作带连接处的角度。图2为实施例2得到的挤压板材I和基面织构,图3为实施例2得到的挤压板材II的基面织构。图4为实施例2得到的挤压板材I和挤压板材II的应力-应变曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明的实施例进行详细的描述。
实施例1一种改善镁合金板材塑性的方法,包括以下步骤:
A.将质量组成为3.07%Al、0.78%Zn、0.38%Mn、95.77%Mg的圆柱形AZ31镁合金铸锭,430℃加热保温2.5h,进行均匀化处理;
B.将A步骤得到的镁合金分别用传统正向挤压模具(对照组)和引入侧向变形挤压模具(实验组)挤压镁合金板材在430℃条件下进行热挤压加工处理。其中,实验组垂直于板材厚度方向施加变形,通过引进侧向变形,调控板材侧向宽度变形率αk、侧向长度变形率αL和θ三个参数,其中αk为开始板材宽度L0和最终板材宽度L的差值与L的比值,αL为宽度为L0的板材工作带距离L1和宽度为L的板材工作带距离L2的差值的绝对值与L1的比值,θ为宽度为L0的板材和宽度为L的板材工作带连接处的角度。αk为1%,αL=0.2%,θ=90°。挤压速度为40mm/s,板材厚度为0.8mm。在室温下测定挤压板材基面织构强度和力学性能,测试结果如下表所示。
实施例2一种改善镁合金板材塑性的方法,包括以下步骤:
A.将质量组成为3.07%Al、0.78%Zn、0.38%Mn、95.77%Mg的圆柱形AZ31镁合金铸锭,410℃加热保温3h,进行均匀化处理;
B.将A步骤得到的镁合金分别用传统正向挤压模具(对照组)和引入侧向变形挤压模具(实验组)挤压镁合金板材在350℃条件下进行热挤压加工处理。其中,实验组垂直于板材厚度方向施加变形,通过引进侧向变形,调控板材侧向宽度变形率αk、侧向长度变形率αL和θ三个参数,其中αk为开始板材宽度L0和最终板材宽度L的差值与L的比值,αL为宽度为L0的板材工作带距离L1和宽度为L的板材工作带距离L2的差值的绝对值与L1的比值,θ为宽度为L0的板材和宽度为L的板材工作带连接处的角度。αk=3%,αL=0,θ=135°。挤压速度为20mm/s,板材厚度为3mm。在室温下测定挤压板材基面织构强度和力学性能,如下表所示。
从上述测试结果可知,与对照组相比,实验组的基面最大强度明显降低。实验组制备的镁合金挤压板材的延伸率明显大于对照组,屈服强度小于对照组,由此证明,实验组制备的镁合金挤压板材的塑性明显优于对照组。实验组的抗拉强度大于对照组,由此证明,实验组制备的镁合金板材的强度大于对照组。
图2为实施例2得到的挤压板材I和基面织构,图3为实施例2得到的挤压板材II的基面织构。图4为实施例2得到的挤压板材I和挤压板材II的应力-应变曲线。从图2和图3知,与对照组相比,实验组制备的镁合金挤压板材的基面织构强度显著降低,且向旁边偏转发散。由图4可知,实验组得到的镁合金挤压板材的性能优于对照组,延伸率提高,强度增加。
实施例3一种改善镁合金板材塑性的方法,包括以下步骤:
A.将质量组成为3.07%Al、0.78%Zn、0.38%Mn、95.77%Mg的圆柱形AZ31镁合金铸锭,400℃加热保温4h,进行均匀化处理;
B.将A步骤得到的镁合金分别用传统正向挤压模具(对照组)和引入侧向变形挤压模具(实验组)挤压镁合金板材在430℃条件下进行热挤压加工处理。其中,实验组垂直于板材厚度方向施加变形,通过引进侧向变形,调控板材侧向宽度变形率αk、侧向长度变形率αL和θ三个参数,其中αk为开始板材宽度L0和最终板材宽度L的差值与L的比值,αL为宽度为L0的板材工作带距离L1和宽度为L的板材工作带距离L2的差值的绝对值与L1的比值,θ为宽度为L0的板材和宽度为L的板材工作带连接处的角度。αk=10%,αL=0.1%,θ=175°。挤压速度为10mm/s,板材厚度为10mm。在室温下测定挤压板材基面织构强度和力学性能,测试结果如下表所示。
从上述测试结果可以看出,与对照组相比,实验组制备的镁合金挤压板材的基面织构强度得到了明显降低,并且向旁边偏转发散。与此同时,实验组制得的镁合金挤压板材的应力大于对照组。由此证明,本发明的方法显著弱化了镁合金挤压板材的基面织构强度。同时,改善了镁合金板材的力学性能,提高了其塑性。故本发明的方法在弱化了镁合金基面织构强度的同时,改善了其力学性能,改善了镁合金挤压板材的塑性。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域的普通技术人员应当理解,可以对技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种改善镁合金板材性能的挤压加工方法,其特征在于:包含以下步骤:
A.将镁合金铸锭加热保温,进行均匀化处理;
B.将步骤A获得的镁合金铸锭进行热挤压,在镁合金板材热挤压过程中,垂直于板材厚度方向施加变形,通过引进侧向变形,调控板材侧向宽度变形率αk、侧向长度变形率αL和θ三个参数,其中αk为开始板材宽度L0和最终板材宽度L的差值与L的比值,αL为宽度为L0的板材工作带距离L1和宽度为L的板材工作带距离L2的差值的绝对值与L1的比值,θ为宽度为L0的板材和宽度为L的板材工作带连接处的角度,1%≤αk≤10%,0≤αL≤0.2%,90°≤θ<180°。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述B步骤中αk=3%,αL=0,θ=135°。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述A步骤中加热温度为400-430℃,加热保温时间为2.5-4h。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述B步骤中热挤压温度为350-430℃。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述B步骤中镁合金板材的挤压比范围为20%-200%。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述A步骤中镁合金板材的厚度为0.8-10mm。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述A步骤中镁合金板材的厚度为0.8-2mm。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述B步骤中挤压镁合金板材的过程中,挤压速度为10-40mm/s。
9.根据权利要求1-8所述方法制得的镁合金板材。
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