[发明专利]获取大胀形高度镁合金成形件的塑性加工成形方法

说明书

技术领域

本发明提出一种在室温条件下得到较大胀形高度镁合金成形件的塑性成形方法，具体地说是利用电致塑性激光冲击成形技术增大镁合金板材的成形极限与冲压高度，得到具有较大胀形高度成形件的镁合金板材塑性加工成形方法。

背景技术

镁合金被誉为“21世纪最具有发展前景的绿色工程材料”，在航空航天、汽车、电子领域有着广泛的应用，然而由于镁合金为密排六方晶体结构，在常温下只有基面{0001}三个滑移系数可以发生变形，因此在室温下塑性加工性能很差，这是镁合金塑性加工成形方法较少的重要原因，也是限制镁合金成形件胀形高度的一个重要原因。因此，如何使镁合金板材在较低温度（<100°C）下或者在室温下通过塑性成形加工技术来改善镁合金的成形性能，从而增大镁合金成形件的胀形高度并能同时提高成形的力学性能成为当今国际上一个迫切需要解决的问题，也是近几年竞相研究的热点，更是推进镁合金工业化应用的关键。

目前镁合金板材需要在高温（200°C~750°C）下进行成形，如采用温热成形、压铸方法来生产，如公开号为CN1193845C的中国专利，其成形方法是：先用将镁合金加热到620°C~720°C，使其熔化；然后将熔化的镁合金注入到模具中去，最后通过压铸机来压铸成形，如公开号为CN101386946B的中国专利，其成形方法是：先配置好镁合金中各种元素的含量，然后放入熔炼机中进行熔炼；最后压铸成形；虽然上述方法可以制造出大型零件以及各种形状的复杂零件，但是也存在着明显的缺陷：(1)产品规格尺寸受限、力学性能较差；(2)各种铸造缺陷如疏孔、气孔、缩孔和夹杂难以避免；(3)整个成形过程中需要用到众多复杂的模具。

随着塑性成形技术的出现，在一定程度上改善了压铸方法的不足，但是由于镁合金板材在室温下的成形性能较差，难以完成塑性加工成形。因此，如何提高镁合金的成形性能，得到较大胀形高度的成形件，是发展镁合金塑性加工手段的前提和保障，对于镁合金的产品的广泛应用具有重大意义。国内许多学者进行了研究，如公开号为CN101590501B的中国专利，其采用的方法是温热电磁冲击成形，先将镁合金加热到100°C~300°C，再利用电磁线圈放电产生电磁冲击力对镁合金进行冲击成形，该专利中的技术虽然能够实现在温热条件下对镁合金板材进行成形，并能增大镁合金的成形极限和成形件胀形高度，相对于传统的温成形很大的进步，克服了单一温成形在成形速度、模具强度、润滑等方面的局限性，成形温度也有大幅度下降，但是该专利所涉及的技术也有着不足：(1)由于电磁冲击产生的冲击力较小，所以导致其成形极限增幅有限，成形件的胀形高度仍然比较小；（2）温热电磁冲击成形中的加载力难以精确控制，工艺过程控制困难；（3）得到的成形件的强度与韧性（塑性）之间存在彼消此长的矛盾，在强度增加的同时，韧性有所下降 (4)该专利的加热方式是通过加热棒把模具加热到100°C~300°C，然后通过热传导将热量传递给镁合金板材，这样模具就长期处于高温状态，不但耗能，而且加速了模具的磨损，工作寿命减短。如公开号为CN10239223A的中国专利，其成形方法为：通过拉伸或者轧制使镁合金板材在临界变形（2%-10%）内发生变形，然后通过退火处理增大镁合金板材内的晶粒尺寸，进而提高成形性能，最终得到胀形高度较大的成形件。该方法虽然能够在室温下完成镁合金的成形，且成形性能有所提高，但是通过增大镁合金内部的晶粒尺寸来提高镁合金的成形性性能会降低成形件的力学性能 。如公开号为：CN1014922797的中国专利，其提高镁合金成形性能的方法为：通过设定应变速率、变形温度、延伸量等参数后，将镁合金板材置于拉伸设备上沿轧制方向进行拉伸；再进行退火处理。通过拉伸变形控制镁合金板材内的结构，从而达到提高成形性能的目的，但是成形工艺较复杂，得到的成形件胀形高度有限。