[发明专利]一种多方向、循环、高速锤击锻打镁合金的锻造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金加工技术，特别涉及一种多方向、循环、高速锤击锻打镁合金的锻造方法，属于金属材料加工技术领域。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比重小、比强度高、高阻尼、高导热性以及减震性好、易于回收等优点，在汽车、轨道交通、军工和航空航天等领域具有广阔的应用前景。然而，由于镁合金塑性加工性能较差，其锻造效率低、成品率低，导致锻造镁合金产品成本高，限制了锻造镁合金的规模化应用。

由于镁合金是密排六方结构，独立滑移系少，导致塑性加工变形困难。镁合金的塑性加工过程中对加工温度、应变速率和变形量非常敏感，因而，镁合金的锻造通常需要开坯，并且需要经过多次退火在慢速条件下进行锻造。目前，工业上广泛采用如下主要关键工艺流程生产镁合金锻件：1.将镁合金铸锭加热后在挤压机将铸锭挤压成棒材，这一工序称为挤压开坯，通过这一工序使镁合金铸造组织中的枝晶被打碎，同时细化了晶粒尺寸，利于后续锻造加工。2.将挤压开坯的棒材坯料再加热，采用液压机（水压机、油压机等）等对其进行慢速锻造，而液压机的最大工作速度为40mm/s，但实际上锻造的应变速率一般仅为10^-3s^-1。这一锻造工艺路线要经历加热-挤压-再加热-慢速锻造等主要工序，工艺流程长，生产效率低，通常完成一个锻件的生产至少需要两个生产班次。并且，这种方法由于应变速率低、需要多次退火，因而不仅生产效率低，而且多次加热导致锻造材料的性能不高；同时锻造和加热设备损耗大，导致镁合金锻造产品成本高。因而，研究和开发提高镁合金锻造性能和生产效率的锻造方法是推进锻造镁合金产品应用的关键技术。

中南大学报道了一种高速冲锻制备细晶镁合金的方法（专利公开号CN102517527A），采用的是高应变速率和大变形量的冲锻方法，其冲锻应变速率为0.1~100s-1，单道次压下量为60-90%。该方法采用高速和单道次大变形量，以及将冲锻件剪裁、叠加、重新加热后继续冲锻，可以获得细晶组织的镁合金。然而该冲锻方法也存在一些缺点：由于采用高速、大变形量，因而冲锻所需的能量很大，要求设备可施加的载荷大、对设备的稳定性要求高；而且，每次冲锻后将材料水淬，然后回炉重新加热，到温并保温一定时间后再次对其进行冲锻，生产能耗高，生产效率低；只有一个方向的应变，因而不适合生产大体积的块体材料。

重庆大学报道了一种镁合金板材的锻造开坯方法（专利公开号CN102513484A），轧制前，在室温～200℃时预先对板坯采用小应变量侧面交叉锻造，提高镁合金板材热轧制的单道次压下量和连续轧制能力，减小轧制道次和中间退火次数。该方法是低温下进行小变形的压缩，提高后续轧制性能的锻造开坯方法，由于采用低温（室温～200℃）和小变形量，只能发生孪生，并不会再结晶，所以只是一种开坯方法，不适合生产块体镁合金的最终产品。

发明内容

本发明提供了一种多方向、循环、高速锤击锻打镁合金的锻造方法，该方法减少了镁合金锻件生产的工序、缩短了工序流程，提高了镁合金的锻造加工效率，降低生产成本，同时制备高性能的块体镁合金材料（因为后续实施例没有性能的数据，这一句是否保留，因为本发明侧重的是生产效率的提高）。

本发明技术方案如下：

一种多方向、循环、高速锤击锻打镁合金的锻造方法，该方法包括如下步骤：

1）沿着镁合金的一个方向进行连续多次高速锤击锻打，直至该方向的应变量达到5~80%；所述镁合金为块体坯料，坯料为铸锭或变形态材料；

2）将镁合金翻转10~90°，沿着镁合金翻转后的方向继续进行连续多次高速锤击锻打，直至该方向的应变量达到5％～80%；

3）多次重复步骤2）的过程（重复次数为20～1000次），直至经此锻造工序后达到所需要的形状和尺寸。

所述连续多次高速锤击锻打其锤击次数为在每一个方向的锤击次数为2~100次，锤击频率为每分钟50~1000次；每次锤击的应变量为2.5～30%，被锻造材料的应变速率为1~1000s^-1，锻锤接触被锻造材料前的锤速为1.0m～100m/s，锤击锻打温度为200～550℃。

所述将镁合金翻转10～90°是指：首先对镁合金内部设定一个X-Y-Z三维正交坐标系，经一个方向的锤击后，将镁合金沿X方向、Y方向或Z方向翻转10～90°，具体翻转轴和翻转角度根据镁合金材料经此锻造工序后要达到的形状和尺寸进行选择。