[发明专利]一种高性能超细晶镁合金管材的往复挤压加工方法

说明书

本发明属于有色金属塑性加工与增加力学性能的技术领域，具体是一种高性能超细晶镁合金管材的往复挤压加工方法。解决了现有加工镁合金方法存在单次挤压变形量较小或样品尺寸小且组织不均匀等技术问题。本发明包括均匀化热处理镁合金棒材、制备镁合金管材坯料、预处理镁合金管材坯料、配置高温石墨润滑剂、预热镁合金管材坯料、挤压镁合金管材坯料等步骤。本发明所述的新型往复挤压加工方法使得镁合金管材坯料在挤压过程中通过波纹状剪切挤压通道，且在此过程中镁合金管材坯料直径不断变化、壁厚也不断变化，在多个剪切台阶作用下坯料流速产生差异，发生多次剪切变形，晶粒组织被持续细化。本发明加工方法简单，是理想的高性能超细晶镁合金管材的挤压加工方法。

技术领域

本发明属于有色金属塑性加工与增加力学性能的技术领域，具体是一种高性能超细晶镁合金管材的往复挤压加工方法。

背景技术

近年来，镁及镁合金因其独特且优良的综合力学性能受到了广泛的关注，是目前最轻的金属结构材料。由于镁及镁合金具有优良的性能特点，例如：密度低、质量轻、导电导热性能极好、较高的比强度和比刚度、电磁屏蔽性能好、机加工性能优良，除此之外，还易于回收，所以镁及镁合金拥有极好的应用前景，目前已经在军事、航空航天与数码电子产品等领域得到了大范围的应用。但是，由于镁及镁合金自身的晶体结构缺陷，比如：镁是密排六方结构，可启动的独立的滑移系少，难以发生变形，室温力学性能差；除此之外，镁属于活泼金属，容易发生化学反应使其氧化而且耐腐蚀性能差，因此极大的限制了镁及镁合金的推广应用。因此，只有生产加工综合力学性能好的镁合金材料才能拓宽其适用范围。

根据目前的研究现状，为了提高镁合金的综合力学性能主要是通过合金化与晶粒细化这两种途径。合金化是指在常见的镁合金基础上通过熔炼添加一种或多种元素，以此来提高镁合金的强度和硬度。但是由于合金化熔炼过程中需要添加合金元素或稀土元素，危险系数高、成本较高。剧烈塑性变形是晶粒细化的一种主要方式，剧烈塑性变形可以克服传统加工方法的缺点，使材料的晶粒尺寸细化至亚微米级甚至纳米级，并获得优异的综合力学性能，常见的剧烈塑性变形主要包括：等通道转角挤压、高压扭转以及累积叠轧等。这些剧烈塑性变形方法各有特点，等通道转角挤压是目前应用最广的一种方法，样品挤压前后形状和尺寸不发生变化，可以多次反复挤压变形累积较大的塑性变形量，但其单次挤压变形量较小；高压扭转可制备具有更小晶粒尺寸的薄片样品，但其样品尺寸小且组织不均匀。总之，很多剧烈塑性变形方法存在诸多技术问题和不足。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术的状况，提供一种高性能超细晶镁合金管材的往复挤压加工方法，在筒形挤压模具内、在加热状态下，对镁合金管材进行往复挤压加工，正向挤压使镁合金管材通过波纹状剪切挤压通道且管材直径逐渐变大、壁厚也不断变化，然后反向挤压使镁合金管材再次通过波纹状剪切挤压通道且管材直径逐渐变小，循环往复，使镁合金管材产生多次剪切变形，既可细化晶粒组织，又可弱化基面织构，提高镁合金管材的综合力学性能，应用范围较广。镁合金管材的晶粒尺寸可细化至400nm左右。

技术方案

一种高性能超细晶镁合金管材的往复挤压加工方法，包括如下步骤：

（1）精选材料、化学试剂

本发明使用的化学物质材料为镁合金棒材、丙酮、无水乙醇、高温石墨粉、机油、砂纸，其准备用量如下：以毫米、毫升、克、张为计量单位

镁合金棒：AZ31，φ50mm×100mm；

丙酮：C₃H₆O，1000ml；

无水乙醇：CH₃CH₂OH，2000ml；

高温石墨粉：C，600g；

机油：SN 0W-40，1500ml；

砂纸：SiC，800目，3张；2400目，4张。