[发明专利]一种晶粒分布可控的双峰组织ZK21镁合金制备方法

说明书

一种晶粒分布可控的双峰组织ZK21镁合金制备方法，包括合金的铸造和热加工，所述合金的铸造模具为方形水冷铜模，模具成型尺寸为150mm*150mm*150mm，模具冷却水容量为300±10ml，冷却水流速为3±0.5升/分钟；所述合金的热加工温度为250±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。本发明通过水冷铜模制备均匀等轴且近似固溶体的铸造组织，铸锭热加工前无需热处理；道次间无须加热，加工周期短，适于块体ZK21变形镁合金的生产。

技术领域

本发明涉及一种双峰组织ZK21镁合金制备方法，具体涉及一种晶粒分布可控的双峰组织ZK21镁合金制备方法。

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料，具有高比强度、高比刚度、良好的减振能力、优良的导热性和导电性、良好的尺寸稳定性、电磁屏蔽性和易于回收等特性。近年来，随着能源和环境问题的日益突出，镁合金作为新型工程材料迅速崛起，逐渐成为铝合金、钢铁和工程塑料等工程材料的理想替代品，在航空航天、交通运输、武器装备和电子电器等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

但镁合金的强度偏低以及高强镁合金开发的滞后严重制约了镁合金的大规模应用，因此，高强镁合金的研究和开发成为其满足工业需求的重要发展方向。获得双峰晶粒组织是制备高强高韧材料的有效方法，但在高强高韧镁合金制备中的应用还比较少，且现有方法获得的双峰晶粒组织多为晶粒随机分布，组织重复性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可重复的晶粒分布可控的双峰组织ZK21镁合金制备方法，该方法工艺简单，加工效率高，制备的产品性能优异。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种晶粒分布可控的双峰组织ZK21镁合金制备方法，包括合金的铸造和热加工，所述合金的铸造模具为方形水冷铜模，模具成型尺寸为150mm*150mm*150mm，模具冷却水容量为300±10ml，冷却水流速为3±0.5升/分钟；所述合金的热加工温度为250±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。

进一步，所述方形水冷铜模模具冷却水容量为300±5ml，更优选300ml。

进一步，所述方形水冷铜模冷却水流速为3±0.2升/分钟，更优选3升/分钟。

进一步，所述合金热加工前的状态为铸态块体材料。

进一步，所述合金的热加工温度为250±2℃，更优选250℃。

进一步，热加工前保温时间为10±0.5分钟，更优选10分钟。

进一步，道次应变量为10±0.2％，更优选10％。

本发明的有益效果在于：

(1)合金的铸造模具为方形水冷铜模，模具成型尺寸为150mm*150mm*150mm，模具冷却水容量为300±10ml，冷却水流速为3±0.5升/分钟，此时铸锭可以获得均匀的等轴晶组织，且合金元素在快速冷却的过程中来不及析出，基本获得单相固溶体，在热加工前无需进行热处理。

(2)合金的热加工温度为250±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，在此温度下变形可以同时启动基面滑移、柱面滑移和锥面滑移，同时在不发生晶粒长大的情况下保证材料芯部和表面温度的一致，保证后续成形的顺利进行。