[发明专利]一种消减镁合金板材残余应力的磁脉冲处理方法

说明书

本发明属于镁合金板材加工方法技术领域，涉及一种消减镁合金板材残余应力的磁脉冲处理方法，特别适用于变形镁合金在轧制、挤压和冷却过程中产生的残余应力，并最终满足变形镁合金板材用户的质量要求。根据目标需要，匹配相应的磁脉冲波型、脉冲频率、脉冲电压和作用时间，能够实现镁合金板材残余应力的消减，即适用于现场轧制或挤压生产线上板材残余应力的消减处理，也适用于大型镁合金焊接结构件、铸造件的消减处理。本发明方法工艺简单，可实现可编程控制，且属于无接触无破坏的外场整体作用，是一种无损应力消减方法。

技术领域

本发明属于镁合金板材加工方法技术领域，涉及一种消减镁合金板材残余应力的磁脉冲处理方法，特别适用于变形镁合金在轧制、挤压和冷却过程中产生的残余应力， 并最终满足变形镁合金板材用户的质量要求。

背景技术

镁合金可通过锻造、挤压、轧制等工艺进行热变形。在三向压应力作用下，铸锭 中的缩孔、疏松、气孔等铸造缺陷得以消除，同时裂纹源的形成和扩展会被抑制，组 织更加均匀，力学性能提高。镁合金变形时，材料沿截面变形不一致，且镁合金存在 明显的各向异性这两个因素都会导致各部位塑性变形程度的不均匀，在外力撤消后， 材料回弹，从而产生残余应力。残余应力的存在会对材料的加工和服役过程产生不利 影响，导致材料加工精度降低、强度下降、疲劳性能恶化、易发生应力腐蚀破坏等一 系列问题。对诸多材料失效事件分析均能发现残余应力是罪魁祸首，因此如何消除残 余应力成为该领域研究的热点。

目前，已有的消减金属材料残余应力的方法有热时效法(去应力退火法)、振动 时效法和深冷处理(反淬火)。以上几种方法在用于去除镁合金残余应力时存在一些问 题。热时效法能耗高，效率低，且要求待处理工件尺寸不能太大，处理温度高时会导 致镁合金表面氧化，并会影响到后续热处理工艺的制定。振动时效会对材料疲劳寿命 产生影响，且振动时效的振型和激振力难以确定，容易产生假时效、误时效和过时效， 达不到消减效果。反淬火过程热冲击大，容易导致镁合金变形或者开裂且一般用于消 除由温度梯度引起的残余应力。以上几种消减残余应力的手段有一个共同点，通过给 工件提供能量，比如：热能(退火、反淬火)、机械能(变形、振动)使材料内部位错 开动或是发生微屈服使残余应力降低。能量的形式有很多种，除了热能、机械能还有 磁场能、电场能，将磁场用于残余应力消减的研究已经有许多报道。

磁场处理(简称磁处理)，是一种通过磁场作用实现铁磁性材料组织性能快速转变的材料处理新方法，其基本原理是将铁磁性材料置于特定磁场中磁化至饱和或接近饱 和状态，通过选用合适的磁处理工艺，改变材料内部的位错密度分布形态，从而达到 改善材料组织性能的目的，能够有效降低材料中的残余应力。近年来，脉冲磁场尤其 是强脉冲磁场被应用于铁磁性材料残余应力的消减，效果非常显著，认为磁脉冲作用 下位错发生了重新分布进而均匀化，但文献报道的此类方法采用的脉冲磁场均为矩形 波、正弦波或者交变波形，对于镁合金这类顺磁性材料，由于其磁场响应很弱的磁性， 对顺磁性材料作用效果不明显，而且应用于顺磁性材料残余应力消减也鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消减镁合金板材残余应力的磁脉冲处理方法，消减轧制或挤压镁合金板材的残余应力，使镁合金板材具有高尺寸精度，满足用户的使用要 求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术解决方案：

一种消减镁合金板材残余应力的磁脉冲处理方法，该方法的步骤包括：

(1)根据镁合金板材处理面积，采用残余应力消减设备，该设备包括可编程控 制脉冲直流电源输出装置、串连式移相磁脉冲发生器，两者之间采用输电线缆连接；

(2)根据镁合金板材尺寸、出口温度和轧制速度，调节脉冲频率和尖波上升、 下降期时间，并将程序导入可编程控制器；确定处理时间，设计串连式移相磁脉冲发 生器组合方式和安装位置；