CN115090708A - 一种镁合金板材及在线复合变形制备镁合金板材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线复合变形制备镁合金板材的方法，该方法包括以下步骤：将镁合金铸锭进行热挤压，制备出镁合金板材；将镁合金板材牵引出，并使合金板材倾斜剪切变形，然后在牵引力的作用下将板材同步进行矫直，将镁合金板材进行退火。本发明还公开了一种镁合金板材，采用上述在线复合变形制备镁合金板材的方法制备得到。上述镁合金板材及在线复合变形制备镁合金板材的方法，在挤压过程时耦合倾斜模作用，实现在线局部变形，产生剪切应变梯度诱发不同取向效应，结合镁合金板材挤压后部分余热同时实现动态再结晶行为，调控镁合金板材基面织构和晶体取向，同时利用牵引作用起到矫直板材作用，可在线连续地制备不同厚度高性能镁合金板材。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金板材加工技术领域，具体涉及一种镁合金板材及在线复合变形制备镁合金板材的方法。
背景技术
研发应用镁合金可通过节能减排推动‘双碳’目标，推进能源低碳转型。镁合金是最有潜力的轻量化材料，具有密度小、比强度高、减振降噪、资源丰富等特点，比强度远高于钢铁、铝合金和钛合金，轻量化效果极为显著，在汽车、摩托车、轨道交通、航空航天、信息产业和能源工业等领域，都有重要的轻量化应用潜力，是各国关注的战略新材料。
但镁合金具有密排六方晶体结构，在室温塑性成形时柱面和锥面滑移的临界剪切应力比基面滑移大很多，形成很强的基面织构，塑性变形成形能力较差，进一步导致镁合金板材加工工序长，成品率低。改善镁合金的塑性成形能力是扩大镁合金应用的主要手段。
发明内容
基于此，有必要针对现有镁合金，在室温塑性成型时，形成很强的基面织构，塑性变形成形能力较差的问题，提供一种镁合金板材及在线复合变形制备镁合金板材的方法。
一种在线复合变形制备镁合金板材的方法，该方法包括以下步骤：
将镁合金铸锭进行热挤压，制备出镁合金板材；
将所述镁合金板材牵引出，并使所述合金板材倾斜剪切变形，然后在牵引力的作用下将板材同步进行矫直；
将镁合金板材进行退火。
在其中一个实施例中，所述将镁合金铸锭进行热挤压，制备出镁合金板材的步骤具体为：
将镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为300-450℃，挤压比为20-150，挤压速度为：5-50mm/s。
在其中一个实施例中，所述镁合金铸锭通过挤压机进行热挤压，制备的镁合金板材通过牵引机牵引出，所述挤压机和所述牵引机之间设有倾斜模，所述倾斜模使所述镁合金板材倾斜剪切变形。
在其中一个实施例中，所述倾斜模的角度θ为3-60°。
在其中一个实施例中，所述将所述镁合金板材进行退火的步骤具体为：
将所述镁合金板材在250-350℃下，保温1-5h，以去除应力，发生再结晶，稳定组织。
在其中一个实施例中，将镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为350℃，挤压比为80，挤压速度为：10mm/s；
将所述镁合金板材牵引出，镁合金板材通过倾斜模倾斜剪切变形，然后在牵引力的作用下将板材同步进行矫直；其中，倾斜模的角度θ＝3°；
将镁合金板材在300℃下保温1.5h。
在其中一个实施例中，将镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为350℃，挤压比为100，挤压速度为：20mm/s；
将所述镁合金板材牵引出，镁合金板材通过倾斜模倾斜剪切变形，然后在牵引力的作用下将板材同步进行矫直；其中，倾斜模的角度θ＝30°；
将镁合金板材在350℃下保温1h。
一种镁合金板材，经上述任意一项所述的在线复合变形制备镁合金板材的方法制备得到。
上述镁合金板材及在线复合变形制备镁合金板材的方法，在挤压过程时耦合倾斜模作用，实现在线局部变形，构建不同程度应变区，产生剪切应变梯度诱发不同取向效应，结合镁合金板材挤压后部分余热同时实现动态再结晶行为，调控镁合金板材基面织构和晶体取向，同时利用牵引作用起到矫直板材作用，可在线连续地制备不同厚度高性能镁合金板材。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为一实施方式中在线复合变形制备镁合金板材的方法的流程图；
图2为镁合金板材经牵引机牵引经过倾斜模的示意图；
图3为图2中倾斜模的示意图；
图4为镁合金板材晶粒取向改变的示意图。
附图标记：
10-挤压机，20-牵引机，30-倾斜模，32-上模，34-下模。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，一实施方式中的在线复合变形制备镁合金板材的方法，包括以下步骤：
步骤S110：将镁合金铸锭进行热挤压，制备出镁合金板材。
具体地，镁合金采用AZ31镁合金。当然，镁合金的材质可以根据需要，选择不同材质的镁合金。将AZ31镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为300-450℃，挤压比为20-150，挤压速度为：5-50mm/s，以制备出镁合金板材。
在一实施方式中，热挤压的挤压温度可以为300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃或450℃，也可以为300-450℃范围内的其他任意值。
在一实施方式中，镁合金板材的挤压比可以为20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140或150，也可以是20-150范围内的其他任意值。
在一实施方式中，镁合金板材热挤压的挤压速度可以为5mm/s、10mm/s、15mm/s、20mm/s、25mm/s、30mm/s、35mm/s、40mm/s、45mm/s或50mm/s，也可以为5-50mm/s范围内的其他任意值。
步骤S120：将所述镁合金板材牵引出，并使所述合金板材倾斜剪切变形，然后在牵引力的作用下将板材同步进行矫直。
请参阅图2，具体地，镁合金铸锭通过挤压机10进行热挤压，制备出的镁合金板材通过牵引机20牵引出。挤压机10和牵引机20之间设有倾斜模30，镁合金板材牵引出时穿过倾斜模30，倾斜模30使镁合金板材倾斜剪切变形。
请参阅图4，其中，通过倾斜模30的倾斜剪切变形，使其通过的板材内部沿倾斜角方向形成剪切梯度应变，耦合板材一定的温度，使板材同时发生动态再结晶使其晶粒发生偏转，远离基面。另外，伴随牵引力作用，将板材同步进行矫直，进一步使板材晶粒c轴发生偏转，弱化板材基面织构。
请参阅图3，在一实施方式中，倾斜模30包括上模32和下模34，上模32和下模34形成供镁合金板材通过的通道，该通道相对水平面倾斜，因此可以使镁合金板材穿过倾斜模30时，倾斜模30使镁合金板材倾斜剪切变形。在一实施方式中，倾斜模30的角度θ为3-60°。
在一实施方式中，倾斜模30的角度θ可以为3°、9°、18°、27°、30°、36°、45°、54°或60°，也可以为3-60°。范围内的其他任意值。
步骤S150：将镁合金板材进行退火。
具体地，对镁合金板材进行退火，可以去除应力，发生再结晶，稳定组织。在一实施方式中，对镁合金板材进行退火的参数条件包括：将镁合金板材在250-350℃下，保温1-5h。
在一实施方式中，退火温度可以为250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃或350℃，也可以为250-350℃范围内的其他任意值。保温时间可以为1h、2h、3h、4h或5h，也可以为1-5h范围内的其他任意值。
上述在线复合变形制备镁合金板材的方法，在挤压过程时耦合倾斜模30作用，实现在线局部变形，构建不同程度应变区，产生剪切应变梯度诱发不同取向效应，结合镁合金板材挤压后部分余热同时实现动态再结晶行为，调控镁合金板材基面织构和晶体取向，同时利用牵引机20作用起到矫直板材作用，可在线连续地制备不同厚度高性能镁合金板材。
此外，本发明还够提供了一种镁合金板材，其经上述在线复合变形制备镁合金板材的方法制备得到，该镁合金板材具有较高的塑性成形能力。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
材料：AZ31镁合金。
挤压：将AZ31镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为350℃，挤压比为80，挤压速度为：10mm/s。
局部倾斜变形：将倾斜模30放在挤压机10和牵引机20中间，倾斜模30的角度为θ＝3°。牵引机20牵引镁合金板材的过程中，镁合金板材穿过倾斜模30，倾斜模30使镁合金板材倾斜剪切变形。
退火：将局部倾斜后板材在300℃保温1.5h。
结果分析：
实施例2
材料：AZ31镁合金。
挤压：将AZ31镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为350℃，挤压比为100，挤压速度为：20mm/s。
局部倾斜变形：将倾斜模30放在挤压机10和牵引机20中间，倾斜模30的角度为θ＝30°。牵引机20牵引镁合金板材的过程中，镁合金板材穿过倾斜模30，倾斜模30使镁合金板材倾斜剪切变形。
退火：将局部倾斜后板材在350℃保温1h。
结果分析
通过上述对比分析可知，通过倾斜剪切变形后的试样相对原始试样，其抗拉强度、屈服强度、延伸率和成形性均明显提高，可以看出镁合金板材塑性成形能力得到明显提高。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种在线复合变形制备镁合金板材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将镁合金铸锭进行热挤压，制备出镁合金板材；
将所述镁合金板材牵引出，并使所述合金板材倾斜剪切变形，然后在牵引力的作用下将板材同步进行矫直；
将镁合金板材进行退火。
2.根据权利要求1所述的在线复合变形制备镁合金板材的方法，其特征在于，所述将镁合金铸锭进行热挤压，制备出镁合金板材的步骤具体为：
将镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为300-450℃，挤压比为20-150，挤压速度为：5-50mm/s。
3.根据权利要求1所述的在线复合变形制备镁合金板材的方法，其特征在于，所述镁合金铸锭通过挤压机进行热挤压，制备的镁合金板材通过牵引机牵引出，所述挤压机和所述牵引机之间设有倾斜模，所述倾斜模使所述镁合金板材倾斜剪切变形。
4.根据权利要求5所述的在线复合变形制备镁合金板材的方法，其特征在于，所述倾斜模的角度θ为3-60°。
5.根据权利要求1所述的在线复合变形制备镁合金板材的方法，其特征在于，所述将所述镁合金板材进行退火的步骤具体为：
将所述镁合金板材在250-350℃下，保温1-5h，以去除应力，发生再结晶，稳定组织。
6.根据权利要求1所述的在线复合变形制备镁合金板材的方法，其特征在于，
将镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为350℃，挤压比为80，挤压速度为：10mm/s；
将所述镁合金板材牵引出，镁合金板材通过倾斜模倾斜剪切变形，然后在牵引力的作用下将板材同步进行矫直；其中，倾斜模的角度θ＝3°；
将镁合金板材在300℃下保温1.5h。
7.根据权利要求1所述的在线复合变形制备镁合金板材的方法，其特征在于，
将镁合金铸锭进行热挤压，挤压温度为350℃，挤压比为100，挤压速度为：20mm/s；
将所述镁合金板材牵引出，镁合金板材通过倾斜模倾斜剪切变形，然后在牵引力的作用下将板材同步进行矫直；其中，倾斜模的角度θ＝30°；
将镁合金板材在350℃下保温1h。
8.一种镁合金板材，其特征在于，经权利要求1-7任意一项所述的在线复合变形制备镁合金板材的方法制备得到。
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