[发明专利]一种分析镁合金组织性能不均匀性的中间坯制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析镁合金组织性能不均匀性的中间坯制备方法，属于金属材料成型与加工技术领域。

背景技术

镁合金由于质量轻、比强度高、电磁屏蔽性和减震性好等优点而备受关注，被誉为“21世纪最有前途的绿色工程材料”。近年来随着镁合金制备方法、成型技术的改进以及稀土镁合金的大力研究，使镁合金在军工、民用等方面得到广泛应用。

镁合金由于特殊的密排六方结构，其a、c轴不相等，因此，即使是外形几何尺寸对称的试件或制件在塑性变形过程中也存在“拉压不对称性”，尤其是合金化程度较高时，这种“拉压不对称性”的影响因素就更复杂，导致变形后镁合金的宏观性能在某些方向上存在“不均匀”。

值得注意的是，如果镁合金坯料或制件的几何尺寸不对称或不均匀时，这种性能上的“不均匀性”对镁合金服役性能的“稳定性”就会产生非常严重的影响，尤其是当这类镁合金制件应用在高速汽（赛）车轮毂、发动机外壳、导弹壳体等这类受热、力或二者共同作用下的服役环境时，这种组织性能的“不均匀性”对制件服役寿命、服役安全的影响就必须要定量计算及严格控制，而目前关于镁合金“组织及性能不均匀性”科学研究所需“中间坯”的相关制备方法与技术尚未见有人提出。

发明内容

本发明目的在于提供一种分析镁合金组织性能不均匀性的中间坯制备方法，该方法使分析镁合金中组织及性能“不均匀性”的科学研究成为可能；通过对镁合金组织及性能的“不均匀性”进行控制，可使镁合金制件在恶劣服役环境中应用的稳定性及使用寿命得到提高。

技术解决方案：

一种分析镁合金组织性能不均匀性的中间坯制备方法，制备中间坯原料坯的形状为圆柱形，成型后中间坯的中部开有倒锥形空腔体。

所述成型后中间坯θ角的范围在45°-85°，高度h的范围为5mm-500mm。

一种分析镁合金组织性能不均匀性的中间坯制备另一方法，制备中间坯原料坯的形状为梯形。

所述梯形坯料为等腰梯形、直角梯形或楔形。

所述等腰梯形底角β范围为5°-85°，上底a范围为5mm-100mm，下底b范围为10mm-200mm，高度h范围为5mm-200mm；直角梯形的底角Ψ范围为5°-85°，上底a范围为5mm-100mm，下底b范围为10mm-200mm，高度h范围为5mm-200mm；a范围为5mm-100mm，楔形后端尺寸b范围为10mm-200mm，楔形坡角Φ范围为5°-85°。

一种分析镁合金组织性能不均匀性的中间坯制备方法，中间坯采用挤压、锻造、轧制、冲压塑性变形加工制成。

进一步地：一种分析镁合金组织性能不均匀性的中间坯制备方法，制备中间坯原料坯的形状为矩形，采用异步或异径的“不对称”轧制方法加工制成。

进一步：一种分析镁合金组织性能不均匀性的中间坯，镁合金包括成分的质量百分比为， Al质量分数为0-13%，Zn质量分数为0-6%，Ca质量分数为0-6%，Mn质量分数为0-2%，Zr质量分数为0-6%，Li质量分数为0-15%，RE质量分数为0-6%，其余为杂质。

通常，不同类型的（变形）镁合金试件或制件大致要经过“材料制备、预变形、中间坯、二次加工、成品”几个阶段。

本发明中的“中间坯”是指介于“材料制备”与“成品”工序之间且已进行过“预变形”的一类毛坯的统称，其特征在于，该“中间坯”既可以进行“组织及性能不均匀性”的科学研究分析，也能够再进行“二次加工（或热处理）”而成为“成品”。

在本发明中，把能直接制备出“中间坯”的坯料都定义为“原料坯”，以区别于前述工序中的最开始处“材料制备”的概念。

本发明采用从“原料坯的形状和塑性加工方式”两个方面来制备出“中间坯”。

优点及功能特点：

为了便于对镁合金开展“组织性能不均匀性”应用研究，提供出变形镁合金在“尺寸和性能不均匀”条件下镁合金的“中间坯”的制备方法。

本发明是由以下“两大类”制备方案来实现：第一类为原料坯采用圆柱形和梯形，制备出“尺寸与组织性能都不均匀” 的镁合金“中间坯”；第二类原料坯则采用矩形，采用“不对称”轧制变形的方法，制备出“尺寸均匀”但“组织和性能不均匀”的镁合金“中间坯”。

第一类，坯料坯采用圆柱形和梯形，“尺寸与组织性能都不均匀” 的镁合金“中间坯”的制备方法有以下四种：

（1）原料坯采用圆柱形，制备出“壁厚不相等”的镁合金制件