[发明专利]镁合金强韧化变形加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金的强韧化变形加工方法，属于金属材料领域。

背景技术

镁合金由于具有较小的密度(是实用结构金属中密度最小的一种)使其在许多场合具有十分显著的优势。特别是在航空、航天、以及汽车、摩托车、高速/轻轨列车等交通工具轻量化方面具有难以替代的优势。构件的密度小可以节省能源，在高速运动的场合还具有惯性小的优势，这对于交通工具的启动和制动具有显著作用。这些应用场合对镁合金材料的力学性能以及性能的均匀一致性要求非常高。镁合金材料的强度、韧性以及抗疲劳性能等力学性能都强烈地依赖于内部组织，即组织越细小均匀，力学性能以及性能的均匀一致性越高；反之亦然。

镁合金在热变形过程中将发生合金元素扩散和动态再结晶，使得内部组织均匀细化，因此变形镁合金材料的强度和韧性比铸造镁合金材料高。但是，由于常用镁合金是密排六方结构，在一般情况下，只有基面滑移和少数棱面滑移，即使基面滑移和棱面滑移同时发生，也只有4个独立的滑移系，不能满足变形加工的要求。只有在温度较高时，发生交互滑移，才可能满足变形加工的要求。因此，镁合金晶体结构以及塑性变形机制决定了镁合金变形加工技术的难度。

例如常规镁合金材料的锻压变形加工，如果采用的锻压变形程度过大，容易发生锻件开裂；如果采用的锻压变形程度小，内部组织难以充分均匀细化，锻件的力学性能不高，而且锻件各部位组织和性能也不均匀。

例如常规镁合金材料的挤压变形加工，由于在挤压过程中金属流动不均匀，使得挤压制品的表层与心部、头部与尾部以及各个方向上的组织和力学性能非常不均匀、不一致。

例如常规镁合金材料的轧制变形加工，如果采用的轧制变形程度过大，容易发生轧件开裂；如果采用的轧制变形程度小，内部组织难以充分均匀细化，轧制的力学性能不高；而且还由于在轧制过程中金属流动不均匀，使得轧制制品的头部与尾部以及各个方向上的组织和力学性能不均匀、不一致。

例如常规镁合金材料的冲压变形加工，由于基本都是采用镁合金板材为原料，加热到冲压变形加工要求的温度后保温一定时间，再进行冲压变形加工，作为原料的镁合金板材组织在加热和保温过程中将产生一定程度的粗化、使其塑性降低，从而导致冲压变形加工过程中容易发生开裂、降低成品率。

总之目前的镁合金变形加工方法难以实现顺利的变形加工，即变形件不发生开裂等缺陷，同时还能使变形镁合金材料组织的均匀细化、提高镁合金材料力学性能以及性能的均匀一致性。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高镁合金的强度和韧性的强韧化变形加工方法。

为了实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

本发明的镁合金的强韧化变形加工方法，是对熔炼并均匀化热处理后的镁合金坯锭进行强韧化变形加工，该镁合金的强韧化变形加工方法为锻压变形加工、挤压变形加工、轧制变形加工和冲压变形加工的金属塑性变形加工方法中的任意两种以上方法的组合，而且在前一种变形加工后直接或分切后进行后一种变形加工，两种变形加工之间不进行再加热。

在本发明的镁合金的强韧化变形加工方法中，在最后一种变形加工结束时，立即对变形加工后的镁合金材料采用喷水冷却或者吹风冷却到常温。

所使用的喷水的水和所使用吹风的的风的温度为均为常温。

在本发明的镁合金的强韧化变形加工方法中，喷水冷却或者吹风冷却有如下的条件：所述的变形加工后的镁合金材料为直径大于30mm的棒材、厚度大于20mm的板材、壁厚大于20mm的管材、壁厚大于20mm的型材，或各种锻件时，采用喷水冷却；所述的变形加工后的镁合金材料为直径小于30mm的棒材、直径小于30mm的线材、厚度小于20mm的板材、厚度小于20mm的带材、厚度小于20mm的箔材、壁厚小于20mm的管材、厚度小于20mm的型材或各种锻件时，采用吹风冷却。

在本发明的镁合金的强韧化变形加工方法中，对冷却后的镁合金材料进行时效热处理。

在本发明的镁合金的强韧化变形加工方法中，该镁合金的强韧化变形加工方法有如下优选的变形加工的组合：

所述的镁合金的强韧化变形加工方法为锻压变形加工和挤压变形加工的组合，即对熔炼并均匀化热处理后的镁合金坯锭进行锻压变形加工后直接进行挤压变形加工，制备强韧化的镁合金管材、型材、棒材或线材的挤压材料。

所述的镁合金的强韧化变形加工方法为锻压变形加工和轧制变形加工的组合，即对熔炼并均匀化热处理后的镁合金坯锭进行锻压变形加工后直接进行轧制变形加工，制备强韧化的镁合金板材、带材或箔材的轧制材料。