[发明专利]镁合金室温静液挤压变形强化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种有色金属塑性成型技术领域，尤其涉及一种镁合金室温静液挤压变形强化工艺。

背景技术

近几年来，航空航天工业的发展和汽车工业的发展，对其零部件如何减轻重量和节能、环保方面提出了更高的要求，推动了镁合金在上述两大领域中的大规模开发应用，由于镁及其合金的塑性变形能力差，生产工艺难度大，加工成本过高，与铝合金相比缺乏性价比优势，从而严重制约了其市场应用的拓展，极大的限制了变形镁合金的发展。现有技术的镁合金零部件主要是通过铸造工艺生产，后来又发展为常规热挤压变形生产，当然，与铸造工艺相比，热挤压工艺获得的零部件组织得到细化，铸造缺陷得到消除，产品的综合力学性能大大提高，比铸造镁合金具有更高的强度和更好的延展性，使镁合金有望成为本世纪的高性能结构材料。但热挤压强化变形镁合金工艺还存在不可避免的缺陷：①镁合金在高温时容易氧化，对变形后材料的性能十分不利；②镁合金的热加工参数窗口十分窄小，热加工的工艺控制精度要求较高，产品的性能波动大；③变形挤压过程中坯料需与挤压筒壁直接接触，产生较大的摩擦力致使挤压力提高，同时增加了粘模倾向，给模具清理带来了较大困难；④坯料在挤出前会产生墩粗过程，因而在材料表面周向产生拉应力，致使在变形过程中产生表面裂纹；⑤变形前需要对模具和材料进行加热，这将会降低模具的使用寿命，增加生产成本，同时使材料在保温和变形过程中晶粒组织长大，从而导致材料变形强化效果不明显。因此，如何改变镁合金的变形强化工艺、避免现有技术缺陷、达到低成本、高力学性能和高表面光洁度的变形加工技术是扩大镁合金应用所必须解决的关键技术。

发明内容

本发明的目的旨在克服传统热挤压工艺中所存在的高温氧化、加工工艺参数窗口窄小、晶粒组织长大、粘模倾向大和模具使用寿命低等缺陷，提供一种变形强化成本低、又能大幅提高力学性能、提高模具使用寿命和提高产品表面光洁度的镁合金室温静液挤压变形强化工艺。

本发明的目的通过下列技术方案达到：

一种镁合金室温静液挤压变形强化工艺，其特征在于该工艺包括下列步骤：

a、根据预先设计的挤压比，加工镁合金材料，以获得外形尺寸符合要求的镁合金坯料；

b、将加工好的坯料安装到预制的挤压模中，并以密封圈进行密封处理；

c、将装配好的坯料和挤压模一起安装到挤压机的挤压筒中，并对挤压筒予以固定；

d、利用密封圈对挤压机挤压杆头部进行密封处理，并向挤压筒内填充液压油；

e、在室温下开启挤压机，选择压强推动挤压杆进行镁合金坯料的静液挤压变形；

f、退模，取出变形后的镁合金产品。

所述的挤压比设计为1.1∶2.0。

所述的挤压机压强选择为200Mpa～1000Mpa。

与现有技术相比，本发明采用了在室温静液状态下对镁合金进行挤压变形加工，具有较明显的技术优势：①材料变形始终处于很高的三向压应力状态，而材料的塑性随着压应力的增加而增加，因而该工艺更加适用于材料本身较脆、滑移系少的镁合金的形变强化；②镁合金坯料与挤压筒壁不直接接触，无摩擦，所以材料的变形极均匀，因而制品的力学性能在断面上和长度上都较均匀，产品的抗拉强度大大超过热挤压变形后的强度；③挤压力比通常的热挤压正向挤压力小20％～40％，从而可充分利用挤压力，选用挤压吨位较小的设备；④因坯料与模子处在流体动力润滑状态，所以摩擦力极小，模具磨损也少，延长使用寿命，又能提高制品表面光洁度。

附图说明

图1为静液挤压装置示意图。

图2为静液挤压(a)与热挤压(b)表面质量对照图。

具体实施方式

下面再结合图1对本发明的技术方案进行具体说明。

室温静液挤压变形强化镁合金，以ZK60镁合金的静液挤压变形强化为例，根据材料本身变形性能如密排六方晶系、滑移系和变形条件的室温高低作为依据选择设计挤压比，对于圆柱形棒料而言：

挤压比＝D²/d²

式中D-挤压前的坯料加工直径；

d-挤压成形后的成品直径。

本发明设计的挤压比为1.1～2.0，挤压比越小，挤压机的吨位可选择越小，挤压比越大，挤压机的吨位要求越大，根据材料性能可选择压强200Mpa～1000Mpa。

实施例1：

设计挤压比为1.1，挤压模具8尺寸为φ10mm(即挤压后的成品直径，以下同)工艺步骤如下：