[发明专利]一种利用弯曲晶界改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法

说明书

一种利用弯曲晶界改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法，本发明在400～550℃温度区间对铸态或变形态镁合金材料进行预压缩变形，真应变为0.2～1.2，获得不同密度的弯曲晶界，对应的细晶比例为0.2～0.6。在150～350℃温度范围内分别对未变形试样、细晶比例为0.2～0.6试样及细晶比例0.6以上试样进行拉伸蠕变性能测试，相比于未变形及高细晶比的试样，同等条件下细晶比例在0.2～0.6之间的弯曲晶界试样的蠕变应变及稳态蠕变速率明显降低，抗蠕变性能得到显著提高。本发明提供一种设计合理、设备要求简单、成本低、效率高、适用范围广的稳定改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法。

技术领域

本发明涉及一种利用弯曲晶界改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法，具体涉及的是一种利用预变形产生的动态再结晶使晶界扭曲来改善镁合金在后续蠕变过程中的性能。属于有色金属材料失效与保护技术领域

背景技术

随着经济水平的发展和人们环保意识的提高，现代社会对工业设计轻量化的要求也越来越紧迫。镁合金由于其优异的比重及综合性能十分契合当今工业轻量化、环保化的设计理念，在航空、航天、运输及3C等行业有着广阔的应用前景。目前，镁合金在汽车及航空航天领域中已成功应用于箱盖、仪表盘、座椅骨架、门体等结构件中，但在动力系统中的应用还较少。究其原因，这主要是因为动力系统零部件要求长期在高温高应力的条件下工作，这要求材料具有较好的高温抗蠕变性能，而目前已开发出的广泛应用于结构件上的镁合金还达不到这一标准。通常在实际生产过程中，蠕变过程中的主导机制主要是位错蠕变机制，因此提高蠕变抗力的突破口主要集中在吸收和抑制位错。为了改善相应的蠕变性能，现有研究通过大量引入各种稀土元素，结合固溶和时效等手段，从微观上利用原子气团及析出相等抑制位错的运动，达到提高蠕变抗力的目的，某些稀土镁合金的稀土元素含量甚至高达20wt.％。但是一味追求稀有、贵重元素的添加会使得合金密度增大、成本上升，甚至某些元素对环境产生毒害，难以循环利用，这并不符合经济环保的理念。另一方面，单一的引入析出相等结构作为提高蠕变性能的手段有一定的局限性，因为在一定的温度和应力条件下，这些析出相由于与基体性能的差异有可能破碎成为裂纹萌生的起点，反而降低合金的蠕变性能。因此，高服役性能镁合金的研发正从“元素合金化”转向“组织结构优化”的方向，力求一种高效简便、经济环保的组织调控方法来改善镁合金的抗蠕变性能，以推广镁合金的服役应用。

发明内容

本发明目的在于提供利用弯曲晶界改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法。

本发明包括以下步骤：

对镁合金材料进行预压缩变形处理，获得弯曲晶界组织，利用弯曲晶界对位错运动的阻碍与吸收，抑制蠕变过程中位错运动的扩散与迁移，防止裂纹的产生，改善中高温抗蠕变性能。

所述的预压缩变形处理在400～550℃温度区间对镁合金材料进行预变形处理，预变形速率0.001～0.3s^-1，真应变为0.2～1.2，中间退火温度为400～520℃，中间退火时间为10～60min。

本发明一种利用弯曲晶界改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法，所述弯曲晶界组织是由不同比例的细晶和粗晶所构成。原始晶粒尺寸为50～200μm，变形后由动态再结晶产生的细晶比例为0.2～0.6，细晶晶粒尺寸为2～20μm。

本发明一种利用弯曲晶界来改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法，所述的中高温抗蠕变性能是指在150～350℃温度范围内的抗蠕变性能。

本发明一种利用弯曲晶界改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法，所述方法适用于所有成分的铸态和变形态镁合金。

本发明提供的一种利用弯曲晶界改善镁合金中高温抗蠕变性能的方法，具有以下几大优点：

1、本发明无需提高稀土的添加量，而着重于利用压缩变形调控组织的结构，因此适用范围广、设备要求简单、操作方便、成本较低、生产效率高。