[发明专利]一种降低镁合金材料拉压不对称性的感应热处理工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金加工技术领域，特别涉及一种降低镁合金材料拉压不对称性的感应热处理工艺方法。

 

背景技术

镁合金具有重量轻、比强度高、减震降噪、易于回收等优点，在3C、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。但是，由于镁及其合金具有密排六方晶体结构，室温下只有基面滑移系开动、且基面滑移的临界分切应力远小于其它滑移系，因此镁合金在挤压、轧制等变形加工之后往往具有强烈的基面织构，导致镁合金加工材显示明显的各向异性，即拉压不对称性。具有这样拉压不对称性的镁合金材料在后续成品的制备加工（即二次成型加工）过程中，例如冲压成汽车车身覆盖件、笔记本电脑外壳等，将恶化成型性能、造成严重的产品缺陷。这一问题大大阻碍了镁合金材料的广泛应用。为了解决上述镁合金材料的拉压不对称性，目前采用的方法有两种，一种是在镁合金中添加稀土元素，即采用稀土合金化通过形成稀土织构来减弱镁合金基面织构。但是，由于稀土价格昂贵，稀土镁合金无法大范围推广应用于民用产品。另一种是采用多向反复变形的方式，通过晶粒细化或织构漫散来改善镁合金材料的成型性能，但是该方法生产效率低、工序多、工艺复杂，且仅限于小尺寸材料的加工处理。

如何提供一种简单有效、可用于常规挤压、轧制等变形加工的、降低镁合金材料拉压不对称性的工艺方法，是使镁合金变形材得到广泛应用的瓶颈技术之一。

 

发明内容

    针对目前镁合金挤压、轧制变形材易于出现基面织构、难以进行二次成型加工的问题，本发明的目的是提供一种简单有效、可用于常规挤压、轧制等变形加工的、降低镁合金材料拉压不对称性的感应热处理工艺。 

实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种降低镁合金材料拉压不对称性的感应热处理工艺方法，其特征在于，该工艺方法是依据孪晶变形特性提出沿挤压、轧制主变形方向首先施加一定量的压缩预变形，然后采用感应加热和淬火的方法；具体步骤包括：

将经常规挤压、轧制加工而成的镁合金变形材，沿主变形方向施加5~10%应变量的压缩变形；

然后，对预变形的镁合金变形材，采用感应加热方式加热至350~450℃，在该温度下停留5秒 ~10分钟；

再对感应加热处理后的镁合金变形材进行水淬淬火，水温60~70℃。

进一步，所述镁合金变形材为AZ（Mg-Al-Zn）系、ZK（Mg-Zn-Zr）系或Mg-Mn系镁合金。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1）本发明提出将经常规挤压、轧制加工而成的镁合金变形材，沿主变形方向施加5~10%应变量的压缩变形。如背景技术中所述，镁合金在挤压、轧制等变形加工之后呈现基面织构，在沿主变形方向的压缩力的作用下，将在镁基体中激发大量                                               拉伸孪晶。基面织构越强烈，越容易出现拉伸孪晶。随后，对这种具有孪晶结构的镁合金变形材进行感应加热并短时保温使材料内外表面均达到350~450℃。感应加热是在交变电场的作用下利用金属材料自身的感生电流加热，瞬间即可快速升温至预定温度。在这样的快速加热、短时保温的感应热处理过程中，由于原子来不及扩散，因而原有变形材的晶粒尺寸和孪晶结构仍保持不变，与此同时材料中的空位缺陷浓度则大幅度增加。进一步，通过水淬淬火将这些空位保留下来。研究表明，空位的存在将大大降低激发孪晶所需的临界分切应力，并可在更低的应力作用下生长和持续引发周围基体产生变形孪晶。因此，这种具有过饱和空位的孪晶结构镁合金使其塑性变形能力得到明显提高，合金在室温成型时的拉压不对称性显著降低，成型性能明显改善。

2）本发明降低镁合金材料拉压不对称性的感应热处理工艺方法依据孪晶变形特性提出，应用范围广，适用于常规挤压、轧制等变形加工材，同时适用于易于出现基面织构的、难以进行二次成型加工的所有镁合金系，包括商业化AZ（Mg-Al-Zn）系、ZK（Mg-Zn-Zr）系和Mg-Mn系等镁合金。

3）本发明降低镁合金材料拉压不对称性的感应热处理工艺方法，工艺简单可行，可使用目前工业上广泛应用的感应热处理设备，不增加额外投资，而且处理时间短、生产效率高，工艺成本低。

 

附图说明

    图1是Mg-1.8Mn合金挤压棒材沿挤压方向压缩10%的金相显微组织照片；

图2是Mg-1.5Zn-0.6Zr合金挤压棒材沿挤压方向预压缩变形5%的金相显微组织照片；