[发明专利]一种镁合金热加工工艺优化新方法

说明书

本发明提供本发明涉及一种变形镁合金的热加工工艺优化方法，它是根据镁合金热变形过程中的热力学、动力学特征，通过计算控制动态再结晶演变规律选择合适的热加工工艺参数，从而改善镁合金塑性成形能力，有效控制合金的组织结构，提高其热加工生产率及变形产品质量，获得组织细小、综合力学性能优良的变形镁合金产品。该方法利用镁合金热加工过程中的动态再结晶行为制订热加工制度，适用性广，易于实现工业化规模生产，适用于各种变形镁合金材料。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明属于镁合金加工领域，特别涉及一种镁合金热加工工艺优化新方法。

背景技术

随着能源短缺和环境污染问题愈发严重，发展轻量化材料已成为节约型社会可持续发展迫切需要解决的问题。镁合金作为最轻的结构材料，具有高比强度、高比刚度、导热导电性能优良、高阻尼减振和电磁屏蔽等优点，已成为国防军事、航空航天、汽车和电子通信等工业领域的重要材料。

镁因其密排六方结构，塑性成形能力差。目前应用较多的镁合金产品主要以铸件为主，压铸产品用量约占镁合金销量的80％。通过铸造方式生产的镁合金产品缺陷多、力学性能较低、可靠性差，大大限制了镁合金的应用范围。而通过塑性加工得到的变形产品具有很多优点，可以提供尺寸多样的板材、棒材和型材产品，还可以通过材料组织结构控制和热处理工艺改进等方式，获得具有更高强度、更好延展性及力学性能更加多样化的结构件。镁合金室温塑性变形能力差，变形产品一般采用热加工。热加工工艺参数控制不好易产生氧化、裂纹甚至断裂等损伤缺陷，导致工件直接报废。

塑性加工图是从钢铁材料发展而来，用于评价材料加工性优劣和优化热加工工艺参数，避免材料产生加工缺陷。目前，已有很多学者将塑性加工图用于镁合金热加工工艺研究，成为评价镁合金热加工性和优化热加工工艺的主要方法。与钢铁材料不同，由于镁的层错能低，扩展位错较宽，在热变形过程中更容易发生动态再结晶。动态再结晶作为镁合金热变形过程中一种重要的软化和晶粒细化机制，对控制材料变形组织、改善其塑性加工成形能力及提高其综合力学性能具有十分重要的作用。而现有的热加工工艺优化方法，无法实现精确预测、控制并利用镁合金热变形过程中的动态再结晶行为。掌握材料的动态再结晶行为，则可根据其演变规律制定变形参数，不但可以利用动态再结晶改善材料的塑性成形能力，降低能耗，还可得到组织细小、性能优良的变形镁合金产品。

论文《第二相对Mg-Zn-Zr-Y镁合金动态再结晶演变及其热加工性的影响》采用DMM(动态材料模型)塑性加工图对镁合金的加工工艺进行优化分析，并依据动态再结晶动力学模型计算出的“S”曲线图输出结果，大致估计出能够发生完全动态再结晶的区域。该方法考虑到动态再结晶在镁合金热变形过程中的重要作用，但不能对任意变形条件下的动态再结晶体积分数变化规律进行精确输出，无法精确显示发生完全动态再结晶的热变形工艺参数范围。因此，该方法并不能实现依据热变形过程中的动态再结晶行为，以达到精确控制利用动态再结晶规律改善镁合金塑性成形能力、提高其综合力学性能的目的。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种镁合金热加工工艺优化新方法，该方法既采用DMM 塑性加工图避免材料在热加工过程中产生加工缺陷，又结合动态再结晶预测模型的等高线图输出信息，精确控制镁合金材料在热变形过程中的动态再结晶行为，使其在较低的变形温度和较高的变形速率下发生完全动态再结晶，进一步改善变形镁合金材料的塑性成形能力，获得组织均匀细小、综合力学性能优良的变形镁合金产品。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种镁合金热加工工艺优化新方法，包括：

1)将镁合金试样进行热模拟正交实验，获得热模拟实验数据；

2)根据热模拟实验数据绘制相应的真应力应变曲线，通过动态再结晶动力学模型表达式获得动态再结晶模型的计算结果，采用插值和矩阵化的方法，做出动态再结晶等高线图；

3)根据热模拟实验数据，通过插值和矩阵化的方法做出DMM塑性加工图；