[发明专利]一种增强型镁铝层状复合管材的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合管材增强及加工方法的改进，具体涉及一种增强型镁铝层状复合管材的加工方法,属于有色金属复合材料制备及应用领域。

背景技术

镁及镁合金具有密度小、比强度高、阻尼减震性能好、导热性好、易切削加工以及易回收等优点，在航空航天、汽车、计算机、消费类电子等诸多领域具有很大的应用潜力，被誉为“21世纪绿色工程材料”。然而，镁合金的晶体结构为密排六方结构(HCP)，室温下独立滑移系少，其塑性变形仅限于基面{0001}<11-20>滑移及锥面{10-12}<10-11>孪生，塑性加工能力差。而且镁合金强度不足，耐热抗蠕变和高温服役性能差，制约着其在航空航天和汽车领域的大规模应用。另外，镁的化学性质活泼,电极电位非常低,其耐腐蚀性能很差。镁合金的这些缺点严重制约了其应用,必须提高镁合金的塑性变形能力、强度及耐腐蚀性能，才能扩展镁合金的使用范围。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种塑性变形能力强、耐腐蚀性能好的增强型镁铝多层复合管材的加工方法。本发明方法有效利用镁合金轻质与铝合金耐腐蚀、塑性高的优势，通过管壁等径往复挤压细化晶粒组织，推进一次更可实现两次塑性变形，循环往复引入剧烈塑性变形，从而有效地细化晶粒组织、提高强度，镁铝层通过冶金反应实现结合，获得具有优异综合性能的增强型镁铝层状复合管材，扩大镁合金的应用范围。

本发明采取的技术方案如下：

一种增强型镁铝层状复合管材的加工方法，包括如下步骤：

（1）精选材料、化学试剂

镁合金管：固态固体；

铝合金管：固态固体；

砂纸: 固态固体；

石墨: 固态粉末；

无水乙醇：液态液体；

丙酮：液态液体；

（2）预处理镁合金管

①用砂纸对镁合金管的内、外表面进行打磨，使表面清洁、光滑；

②按体积比5:4量取丙酮和无水乙醇，加入清洗槽内，搅拌混合，配置成丙酮＋无水乙醇混合液；

③将镁合金管浸泡于丙酮＋无水乙醇混合液中进行洗涤，时间为30min；

④浸泡洗涤后将镁合金管取出，置于干燥架上用吹风机吹干；

（3）预处理铝合金管

①用砂纸对铝合金管的内、外表面进行打磨，使表面清洁、光滑；

②按体积比5:4量取丙酮和无水乙醇，加入清洗槽内，搅拌混合，配置成丙酮＋无水乙醇混合液；

③将铝合金管浸泡于丙酮＋无水乙醇混合液中进行洗涤，时间为30min；

④浸泡洗涤后将铝合金管取出，置于干燥架上用吹风机吹干；

（4）预热镁合金管、铝合金管

将镁合金管嵌套于两个铝合金管中间组成镁铝层状管材坯料，然后置于预热炉中预热，预热温度为250℃-500℃，达到预热温度时保温0.5h-3h；

（5）管壁等径往复挤压镁铝层状管材

镁铝层状管材坯料的管壁等径往复挤压是在卧式液压往复挤压机上进行的，是在管壁等径往复挤压筒形模具和左、右挤压伸缩压头的作用下完成的；所述管壁等径往复挤压筒形模具包括挤压筒模具和挤压杆；

①制备管壁等径往复挤压模具

挤压筒模具用4Cr5MoSiV材料制备，呈圆筒形，内径为20-60mm，厚度为30-80mm，模具型腔表面粗糙度为Ra0.16-0.32μm；

挤压杆用4Cr5MoSiV1材料制备，呈与挤压筒模具相配的圆柱形，直径为16-52mm，挤压杆中部设置有至少两个圆环状凸起，凸起高度为1-2mm，挤压杆表面粗糙度为Ra0.08-0.16μm；

②固定管壁等径往复挤压筒形模具

将挤压筒模具置于卧式液压往复挤压机的模具固定架内，并置于加热套内；

③开启加热套，加热管壁等径往复挤压筒形模具，加热温度预设为250℃-500℃，达到预设温度时保温0.5h；

④置放镁铝层状管材坯料

在预热后的镁铝层状管材坯料内表面涂抹石墨以润滑，并将其置于挤压筒模具内；

在具有圆环状凸起的挤压杆表面涂抹石墨以润滑，并将其伸入挤压筒模具的模腔内，接触镁铝层状管材坯料；

再次进行保温，保温温度250-500℃，保温时间为0.5h；