[发明专利]一种超细晶镁合金板材表面梯度组织结构与强化层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超细晶镁合金板材表面梯度组织结构与强化层及其制备方法，包括如下步骤：将经过退火处理的镁合金板材实施等温模压变形处理，获得超细晶镁合金板材，然后再对超细晶镁合金板材实施超声喷丸处理，获得表面梯度组织结构与强化层。将等温模压变形工艺和超声喷丸工艺结合起来，相对于单一的工艺能进一步减小AZ31镁合金晶粒尺寸，获得超细晶及表面梯度组织结构与强化层，增强材料的表面硬度。未经过等温模压变形和超声喷丸处理的AZ31镁合金平均晶粒尺寸为13.23μm，表面硬度为60HV。采用复合工艺后，镁合金晶粒尺寸减小43.16％，硬度提高296.67％。

技术领域

本发明属于金属材料改性技术领域，涉及一种超细晶镁合金板材表面梯度组织结构与强化层及其制备方法，具体涉及一种利用等温模压变形和超声喷丸复合工艺获得超细晶镁合金板材表面梯度组织结构与强化层的制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

镁合金是目前最轻质的金属结构材料，其密度仅为1.8g/cm³，并且具有优异的散热性和减震性能，在航空、航天、交通运输、生物医学和电子等行业都有广阔的应用前景。然而，镁合金仍存在室温塑性变形能力差、脆性大、绝对强度偏低、耐腐蚀性差等问题，制约了镁合金的应用。

模压变形是一种用于制备超细晶金属板材的剧烈塑性变形技术。对板材试样交替进行压弯与压平变形，可在材料的内部累积大量塑性应变，使晶粒得到细化，在不改变试样的形状以及尺寸的情况下，获得超细晶组织。

现有技术中，曾试验将AZ31镁合金板材进行2道次的等温模压变形，晶粒细化效果较为显著，板材强度和硬度的平均水平明显提高。然而，等温模压变形AZ31镁合金板材的表层晶粒组织较内部更为粗大，而且表面出现微裂纹，导致板材塑性指标下降，表面硬度也未得到改善。因此，仅采用等温模压变形的方式难以获得超细晶镁合金板材及其表面梯度组织结构与强化层。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种超细晶镁合金板材表面梯度组织结构与强化层及其制备方法。该制备方法有细化晶粒、提高硬度、绿色无污染等优点，应用前景广阔。

为了解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种超细晶镁合金板材表面梯度组织结构与强化层的制备方法，包括如下步骤：

将经过退火处理的镁合金板材实施等温模压变形处理，然后再对镁合金板材实施超声喷丸处理，获得超细晶镁合金板材表面梯度组织结构与强化层。

第二方面，本发明提供一种超细晶镁合金板材表面梯度组织结构与强化层，由以上制备方法制备而来。

与现有技术相比，本发明的以上一个或多个实施例的有益效果为：

(1)本发明的制备方法操作方便简单、能耗低、绿色无污染。

(2)本发明将等温模压变形工艺和超声喷丸工艺结合起来，相对于单一的工艺能进一步减小镁合金板材的晶粒尺寸，获得表面梯度组织结构与强化层，提高材料的表面硬度。未经过等温模压变形和超声喷丸处理的镁合金平均晶粒尺寸为13.23μm，表面硬度为60HV。采用复合工艺后，镁合金平均晶粒尺寸减小43.16％，表面硬度提高296.67％。

(3)本发明的制备方法中，超声喷丸技术对表层组织和硬度的影响更加明显。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的等温模压变形和超声喷丸复合工艺原理图。