[发明专利]二次变形制备高性能镁合金的方法

说明书

本发明提供一种制备高性能镁合金的方法，包括：步骤1：对镁合金坯料进行表面处理；步骤2：对经过表面处理后的镁合金坯料进行预挤压变形加工；步骤3：对经过预挤压变形的镁合金坯料进行机加工处理，以制得具有预定直径的镁合金棒材；以及步骤4：对机加工处理后的镁合金圆棒进行槽轧变形加工。本发明在改善合金塑性加工行为、提高其力学性能的同时兼顾了生产效率，适合工业化短流程生产高性能镁合金材料，从而能更好地满足工业需求。

技术领域

本发明涉及高性能镁合金的变形加工工艺，特别是涉及一种利用二次变形工艺提高镁合金力学性能的方法。

背景技术

镁合金被誉为“21世纪绿色金属结构材料”，是目前工程应用中最轻的金属结构材料(1.74g·cm-3)，近年来，随着节能减排措施的推进，特别是传统燃油汽车在各国禁售时间表的出台，镁合金在交通运输领域轻量化中的应用优势进一步凸显，同时也对其力学性能提出了更高的要求。变形镁合金具有明显优于铸造镁合金的力学性能，同时与铝合金和钢等材料相比，综合考虑比强度与韧性，变形镁合金的力学性能也更为优异。

但镁合金固有的密排六方晶体结构导致其室温加工性能较差，这阻碍了镁合金的进一步推广应用。因此，探求行之有效的塑性加工新技术、新工艺，生产高质量的新型变形镁合金产品，满足镁合金结构及性能的多样性需求，是当前国际镁工业的发展趋势。

已有研究表明塑性变形前对合金进行预变形有利于其力学性能的改善。如，ParkH等人(Effects of cold pre-forging on microstructure and tensile properties ofextruded AZ80 alloy[J].Materials Science and Engineering：A，2017，708：405-10)对固溶态Mg-7.5Al-0.5Zn-0.2Mn(wt.％)合金的研究表明，经预冷锻和挤压变形(挤压温度：200℃；挤压速度：0.1mm/s；挤压比：20∶1)后，合金屈服强度由353MPa增加至384MPa，延伸率也有小幅度提高。力学性能的改善是因为预冷锻过程在镁合金心部可以引入大量孪晶，因此合金在后续热加工过程中可通过孪晶激发形核机制(TDRX)提高再结晶分数并细化晶粒，从而提高材料的力学性能。但是挤压速度过低，即应变累积效率不高，同时变形前需要长时间固溶处理，在实际工业生产中往往受限难以广泛采用。

CN107999538A公开了一种高体积分数第二相镁合金的应力辅助相扩散及其轧制方法，制备的板材组织细小均匀，析出相形貌圆整，解决了塑性加工成形困难的问题。但其轧制过程中在每道次间需要进行高温退火处理，且轧制后需要进行再结晶处理，制备过程较为繁琐，不适应工业化生产。

此外，近年来，大塑性变形技术(SPD)日益成为制备高性能超细晶金属材料的有效途径。其中，多道次孔型轧制(下称槽轧)是一种新颖的大塑性变形手段，轧制过程中的多道次连续变形使得应变及变形热不断累积，不但可促进动态再结晶的产生并弱化织构，而且内生第二相的破碎及其动态析出可钉扎位错及再结晶晶界。如，T.Mukai等人(Strengthening Mg-Al-Zn alloy by repetitive oblique shear strain with caliberroll[J].Scripta Materialia，2010，62(2)：113-116)研究发现，挤压态Mg-3Al-1Zn-0.2Mn(wt.％)合金在200℃，0.5m/s轧制条件下经18道次槽轧后，其屈服强度提高为原挤压态的2倍，同时各向异性显著改善。

综上所述，在现有针对镁合金塑性变形工艺的研究中，要么效果不佳难以满足工程要求，要么效率不高难以广泛应用，限制了其在生产上的应用。

发明内容

本发明的目的旨在针对镁合金塑性成型困难、力学性能不高的问题及当前技术中存在的不足，提供一种利用二次变形工艺制备高性能镁合金的工艺方法。

本发明提供一种种制备高性能镁合金的方法，该方法包括：