[发明专利]一种提高变形镁合金力学性能的预处理方法

说明书

本发明为一种提高变形镁合金力学性能的预处理方法。该方法包括以下步骤：1）均匀化处理及挤压变形；2）预变形处理：将上述棒材加工成拉伸试棒，然后将其置于拉伸试验机进行预变形处理（拉伸或者压缩），变形量为0.5~20%；3）深冷处理；将上步经过预变形处理后的镁合金拉伸试棒放置于液氮环境中，深冷处理0.5~24h，取出拉伸试棒，置于空气中自然恢复至室温。本发明可以同时达到提高镁合金强度和韧性的目的，改善现有常规退火或T5、T6时效热处理后强度与韧性倒置关系。

技术领域

本发明涉及一种提高变形镁合金力学性能的热处理方法，特别是涉及一种利用深冷处理提高镁合金强度和韧性的处理方法。

背景技术

镁合金是目前所有结构用金属及合金材料中密度最小的，具有比强度和比刚度高、减震性好、电磁屏蔽和抗辐射能力强、易切削加工、易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航空航天和国防等工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的发展前景。随着铁、铝等金属矿产资源的日益枯竭，特别是在能源、环境保护问题日益突出的环境下，镁因资源丰富而日益受到重视，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称之为“21世纪绿色金属结构工程材料”。

20世纪20年代以来，随着材料科学的迅速发展，热处理原理和工艺已经日趋成熟，但常规的热处理工艺很难同时大幅提高金属的强度和韧性，除细晶强化外，一般都是以牺牲一方面的性能来换取另一方面性能的提升。另外，现有材料的强度、韧性和耐磨性并不理想。故而亟待寻找一种镁合金的加工处理方法，以同时提高合金的强度和韧性。

Z.R.Zeng等(文献1：Z.R.Zeng et al.Annealing strengthening in a diluteMg–Zn–Ca sheet alloy.Scripta Materialia.2015,107:127-130.)研究发现，经均匀化处理的Mg-0.3Zn-0.1Ca(at.％)镁合金，采用预拉伸变形工艺，并在200℃退火1h后，其抗拉强度有所提高，但延伸率只略微提高。并且该工艺方法还需要消耗较多能源。现有技术中，CN103233191A公开了一种提高变形镁合金强度的热处理工艺，该热处理工艺为在小变形量的冷轧后，再经不同时间的人工时效，来到达提高镁合金强度的目的。同时，该热处理工艺的经济性和安全性较差，并且只是提高了镁合金的强度，未能同时提高合金延伸率。

综上，开发出一种更为经济、环保、安全和处理周期更短的加工方法，同时提高合金强度和延伸率，对于最终降低镁合金零部件成本，提高镁合金性能，进而实现其在更为广阔领域上的应用具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有镁合金加工处理过程中采用一般热处理工艺难以同时提高其强度和韧性，并且工艺复杂，周期长、成本过高、安全性较差，以至难以实现大批量工业化生产等问题，提供一种针对镁合金的经济、环保、简便、安全处理方法。本发明通过相关合金元素的选择，对主要含高固溶度元素(Al，Sn，Zn等)或易于晶界偏析元素(RE，Ca，Zn等)的变形镁合金采用预变形复合深冷处理的工艺同时达到提高镁合金强度和韧性的目的，改善现有常规退火或T5、T6时效热处理后强度与韧性倒置关系。

本发明的技术方案是：

一种提高变形镁合金力学性能的预处理方法，包括以下步骤：

1)均匀化处理及挤压变形：将镁合金在氩气保护下进行均匀化处理，均匀化处理温度为350～500℃，时间为6～24h，然后置于35℃的温水中淬火；再将均匀化后的镁合金预热到250-350℃，以0.08-0.12mm/s的挤压速度，20:1至30:1的挤压比，挤压成直径为8-12mm的棒材；

所述的镁合金为为Mg-M，其中，M为Gd、Li、Al、Sn、Bi、Ca、Zn和RE中的一种或多种，其质量百分含量为镁合金的0.5-15％，RE为Y、Sc、Gd、Ce、Nd、Er或Ho；