[发明专利]一种镁合金的表面强化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金的表面强化方法，属于金属材料的加工技术领域。

背景技术

镁合金是最轻的结构材料之一，又具有比强度和比刚度高、减震性好、热疲劳性好、阻尼性和切削性好、易于回收等优点，同时又具有良好的压铸工艺性能；以上优异的性能使得镁合金在国内外广泛应用于汽车、轨道交通、航空航天、电子通信、武器装备等行业，以减重、节能、降低污染，改善环境。在镁合金材料中，大部分产品是采用铸造的方法，但铸造的铸件往往由于缺陷力学性能受到限制，应用也大大受到了制约。AZ31B作为能够塑性加工成形的变形镁合金应运而生。同时也是目前应用最为广泛的镁合金。但是其现有力学性能受变形方式和变形温度影响很大，往往为了获得好的塑性而便于成形需要对AZ31B做加热处理，但是过高的温度又会大大影响细晶强化，不能有足够的加工硬化而使其强度提高不上去，同时镁还是密排六方晶体结构，低温下塑性变形多依靠孪晶为主，变形极为困难塑性较差；所以对于变形镁合金AZ31B的室温甚至低温大塑性变形强化方式亟待解决。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术之不足之处，提供一种利用室温或低温高应变速率的表面纳米化处理，改变变形镁合金板材表面层为稳定的超细晶的梯度材料，从而制备出综合力学性能优异的梯度镁合金的方法，且该方法加工工艺简单。

（1）将镁合金板材于200~400℃的温度下退火1~3小时；

（2）在真空环境或液氮环境下对步骤（1）得到再结晶组织的镁板进行高应变速率的撞击变形处理5~30min制得镁合金材料。

本发明步骤（1）中所述镁合金板材的厚度为1~3mm。

本发明步骤（2）中所述在真空环境下变形处理时，处理温度为室温。

本发明步骤（2）中所述撞击变形处理过程使用表面纳米化试验机完成，表面纳米化试验机的试验频率为20~50HZ，钢球为100-200颗。

本发明所述撞击变形处理是在现有技术中的高速率变形装置——表面纳米化试验机中完成的。

本发明所述镁合金可以为AZ31B镁合金。

本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

（1）强化后的具有优异的力学性能：通过以上处理方式处理后的镁合金同时具有心部再结晶组织的良好的韧性、塑性，同时还具有表面冷变形后的较高的强度硬度，这样的结构使得强度高，塑性好，同时大大的提升了其耐磨性；

（2）这种强化手段简单，并且在低温下进行，大大避免了以往镁合金变形前需加热预处理的过程，简化工艺流程，减少设备投入，极大降低了能耗；

（3）易于实现大规模连续化生产性能优异的变形镁合金板材，拓宽了镁合金的应用范围。 

附图说明

图1是利用本发明不同条件下处理得到的AZ31B镁合金板材与退火态板材的室温拉伸曲线比较。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

本实施例镁合金的表面强化方法，具体包括以下步骤：

（1）将1mm AZ31B镁合金板材，于350℃温度下进行2小时的常规退火处理，使其再结晶；

（2）在室温下，真空环境表面纳米化试验机频率为50Hz，100颗钢球分别对其两个表面进行5分钟撞击变形处理，制备出表面硬度极高、强度提升同时还具有良好的拉伸塑性的AZ31B镁合金材料，表面硬度可达0.95GPa，屈服强度可达210Mpa，延伸率可达14%。

 实施例2

本实施例镁合金的表面强化方法，具体包括以下步骤：

（1）将3mm AZ31B镁合金板材，于200℃温度下进行3小时的常规退火处理，使其再结晶；

（2）在室温下，真空环境表面纳米化试验机频率为20Hz，200颗钢球分别对其两个表面进行30分钟撞击变形处理，制备出表面硬度极高、强度提升同时还具有良好的拉伸塑性的AZ31B镁合金材料，表面硬度可达1.25GPa，屈服强度可达235Mpa，延伸率可达12%。

实施例3

本实施例镁合金的表面强化方法，具体包括以下步骤：

（1）将1mm AZ31B镁合金板材，于400℃温度下进行1小时的常规退火处理，使其再结晶；