[发明专利]一种高性能镁合金板材的挤压加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金板材性能增强及加工方法的改进，具体涉及一种高性能镁合金板材的挤压加工方法, 属于有色金属塑性加工与增加力学性能的技术领域。

背景技术

镁的密度为1.74g/cm³，镁合金的密度约为铝合金的2/3，钢的1/4，在实用金属材料中，镁合金密度是目前应用的最轻金属结构材料。镁合金具有比强度和比刚高、电磁屏蔽性能好、易切削加工、导电和导热性好以及易回收等优点，使其在航空航天、武器装备、交通运输以及电子产品等领域的应用与需求大幅上涨。然而，镁合金自身结构的特点决定了其存在强度低、硬度低、塑性差、耐热抗蠕变和高温服役性能差以及耐腐蚀性差等缺点，这在很大程度上限制了其应用范围。因此，必须加工制备高性能镁合金才能进一步扩大其应用领域与应用范围。

为了提高镁合金的力学性能，常采用一些增强方法对镁合金进行处理，例如往复挤压法、铸造掺杂陶瓷颗粒法、合金化法、热压包覆法等。这些增强方法大多数是针对特定规格与特定用途的镁合金进行增强处理，但也存在一些技术上的缺陷与弊端。例如铸造掺杂陶瓷颗粒法所制备的铸件会存在气孔、缩松等铸造缺陷；陶瓷颗粒分布不均匀会造成团聚现象的产生，这会明显降低合金的力学性能；颗粒增强的镁合金的耐磨性明显提高，然而其塑性与韧性却会大幅度下降。这些方法在技术上的缺陷与弊端在很大程度上限制了镁合金的使用范围。

发明内容

针对背景技术情况，本发明的目的是提供一种制备高性能镁合金板材的挤压加工方法，通过新型加工方法使得镁合金材料产生分流、两次变截面转角挤压与差速剪切变形，达到细化晶粒组织、弱化基面织构、提高力学性能的目的，获得具有优异综合性能的高性能镁合金板材，扩大镁合金的应用范围。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种高性能镁合金板材的挤压加工方法，采用如下步骤：

（1）精选材料、化学试剂

镁合金块坯料：固态块体；

砂纸:固态固体；

高温石墨：固态粉末；

无水乙醇：液态液体；

丙酮：液态液体；

（2）预处理镁合金块坯料

①用1200目砂纸对镁合金块坯料的外表面进行打磨，去除油污，再用2400目砂纸进行打磨，使表面清洁、光滑；

②丙酮和无水乙醇按体积比3：2，加入清洗槽内，搅拌混合，配置成丙酮＋无水乙醇混合液；

③将清洗槽置于超声波清洗机上，把镁合金块坯料浸泡于丙酮＋无水乙醇混合液中进行超声波震动洗涤，时间为40min；

④超声波震动洗涤后将镁合金块坯料取出，置于干燥架上，用吹风机吹干；

（3）预热镁合金块坯料

开启真空气氛加热炉，预设温度为250℃-500℃，达到预设温度时，将镁合金块坯料置于加热炉中，保温0.5h-4h；

（4）挤压镁合金块坯料

镁合金块坯料的挤压加工是在立式液压挤压机上进行的，是在加热挤压凹模模具内、在固定挤压凸模模具、挤压凸模模具与挤压伸缩压头的作用下完成的；

①  制备挤压模具

挤压凹模模具用4Cr5MoSiV材料制备，模腔横截面呈矩形，其中矩形前后边的中间设置有对称的两个半圆形凹槽；各个角为光滑倒圆角，壁厚为35-60mm，模腔内表面粗糙度为Ra0.08-0.16μm；

固定挤压凸模模具用4Cr5MoSiV1材料制备，数量为两个且左右对称分布，单个固定挤压凸模模具包括水平段和连接在水平段下方的竖直段；左固定挤压凸模模具的水平段固定于挤压凹模模具上方左侧，其竖直段向下伸入挤压凹模模具的模腔并与模腔左内壁之间形成左挤压通道；右固定挤压凸模模具的水平段固定于挤压凹模模具上方右侧，其竖直段向下伸入挤压凹模模具的模腔并与模腔右内壁之间形成右挤压通道；左、右固定挤压凸模模具的竖直段底部均与模腔底面有间隔，左右两个竖直段的横截面均呈矩形，左竖直段靠近模腔左侧边的一侧以及右竖直段靠近模腔右侧边的一侧均设有倾斜角度为30-60°、高度为2-6mm的剪切平台，剪切平台之上壁厚为35-56mm、之下为33-50mm，固定挤压凸模模具表面粗糙度为Ra0.08-0.16μm；左固定挤压凸模模具的右侧边与前后两个半圆形凹槽的左边缘连线平齐；右固定挤压凸模模具的左侧边与前后两个半圆形凹槽的右边缘连线平齐；上述两个相邻的侧边与半圆形凹槽之间形成中间挤压通道；中间挤压通道与左、右挤压通道相连接的通道为下部挤压通道；