[发明专利]镁基复合材料壁板型材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造镁基复合材料壁板型材的方法。

背景技术

镁基复合材料具有重量轻、比强度高、比刚度高和耐磨性好的优点，在航空航天、军事领域及汽车等行业越来越得到广泛的应用。其中颗粒增强镁基复合材料具有成本低,制备工艺简单等特点,已逐渐成为镁基复合材料领域的研究重点。现有的壁板型材材质为镁合金，采用圆挤压筒挤压获得，挤压变形程度大，挤压过程闷车，型材外形尺寸、直线度超出标准要求的范围，弯曲度每米为2.5mm～3.5mm，型材任何部位的每米长度上绕纵轴的扭转度为2.0°～3.0°，波浪高度为1.0mm～2.0mm，无法满足用户的要求。

发明内容

本发明是为了解决现有制造壁板型材中挤压过程易闷车，型材的弯曲度和扭转度较高的问题，而提供的一种镁基复合材料壁板型材的制造方法。

本发明镁基复合材料壁板型材的制造方法按下列步骤实现：

一、按元素的质量百分比为Al：0.2％、Mn：1.3％～2.2％、Zn：0.3％、Ce：0.15％～0.35％、Fe：≤0.05％、Si：≤0.1％、Cu：≤0.05％、Ni：≤0.007％，余量为Mg分别称取铝锭、镁锰中间合金、锌锭、镁铈中间合金、镁铁中间合金、镁硅中间合金、铜锭、镁镍中间合金和镁锭作为原料，将原料加入到干燥的熔炼炉中，在温度为760℃～780℃下熔炼3.5h～5h，得到镁合金熔液；

二、对SiC颗粒进行预热，预热温度为490℃～510℃，保温时间为1.5h～2.5h，将预热后的SiC颗粒加入到步骤一得到的镁合金熔液中，搅拌10min～15min，得到镁基复合材料熔液；

三、将步骤二制得的镁基复合材料熔液在铸造温度为710℃～740℃、铸造速度为2.0m/h～2.4m/h、冷却水强度为0.05MPa～0.10MPa和冷却水温度为10℃～20℃的条件下铸造成横截面的宽高比为3.2～3.6的镁基复合材料扁铸棒；

四、将步骤三得到的镁基复合材料扁铸棒切断，得到切断后的扁铸棒；

五、车去切断后的扁铸棒表面的铸造氧化皮，得到去氧化皮的镁基复合材料扁铸锭；

六、将去氧化皮的镁基复合材料扁铸锭在退火温度为380℃～400℃的退火炉中进行均匀化退火10h～15h，随炉冷却得到退火后的镁基复合材料扁铸锭；

七、将退火后的镁基复合材料扁铸锭放入加热炉中加热至360℃～430℃，然后放入到挤压机的扁挤压筒中，在压力为500MPa～550MPa、温度为360℃～430℃的条件下以流出速度为0.3m/min～0.7m/min进行挤压，制得镁基复合材料壁板型材；

八、将镁基复合材料壁板型材加热到150℃～180℃，然后进行张力矫直拉伸，并依次进行辊式矫直和人工矫直，得到矫直后的镁基复合材料壁板型材；

九、切去矫直后的镁基复合材料壁板型材的头端和尾端，完成镁基复合材料壁板型材的制造；

其中步骤二SiC颗粒的加入量占镁合金熔液体积分数的3％～6％。

本发明镁基复合材料壁板型材的制造方法通过合金成分的合理配比，采用均匀化退火消除晶内偏析和铸造应力，合理控制铸锭成分配比，保证了铸锭的成分稳定，组织均匀，使得镁基复合材料具有良好的塑性加工变形能力。

壁板型材作为一种宽而薄并带有许多加强筋条的特殊型材。采用扁挤压筒挤压壁板型材，由于扁挤压筒的断面积小，形状和壁板外形相似，因此与现有圆挤压筒相比，扁挤压筒的挤压系数小、比压高，金属流动均匀，不闷车；它所挤出的壁板型材尺寸精确，易于矫直。镁基体具有密排六方晶体结构，对称性低，其轴比(c/a)值为1.623，接近理想的密排值1.633，室温滑移系少，冷加工成形困难。镁基复合材料壁板型材的加工温度如果低于150℃时，多晶镁的塑性变形仅限于基面{0001}滑移和锥面孪生，变形时只有3个几何滑移系和2个独立滑移系，易在晶界处产生大的应力集中。而本发明步骤八将镁基复合材料壁板型材加热到150℃～180℃，高于150℃时温度升高增加了原子振动的振幅，最密排面和次密排面的差别减小，使附加角锥滑移面启动，此时塑性大大提高；同时由于发生回复、再结晶而造成的软化，也会使镁基体具有较高的塑性，所以后续采用预热矫直拉伸工艺，达到了壁板型材的表面质量要求，使壁板型材的弯曲度每米小于1.5mm，型材任何部位的每米长度上绕纵轴的扭转度不超过1.5°，波浪高度低于0.5mm。

附图说明

图1为本发明步骤三得到的镁基复合材料扁铸棒的横截面结构示意图，其中b代表横截面的宽度，h代表横截面的高度，R代表圆弧的半径。