[发明专利]一种用于抑制镁合金型材焊缝粗晶的加工工艺

说明书

一种用于抑制镁合金型材焊缝粗晶的加工工艺，包括如下步骤：准备镁合金铸锭、均匀化处理、扒皮处理、挤压处理、室温预拉伸、固溶处理、淬火处理、拉伸矫正、人工时效处理等，该加工工艺可有效控制镁合金型材挤压和热处理过程中焊缝粗晶的产生，最终制品的各项性能指标均高于标准要求。

技术领域

本发明属于镁合金加工及热处理领域，且特别涉及一种镁合金型材挤压及热处理过程中焊缝粗晶控制方法。

背景技术

镁合金作为目前工程应用中最轻的结构金属材料，具有高的比强度和比刚度，优良的导热性、阻尼减震性、电磁屏蔽性、机械加工性能等优点。在日益重视可持续发展的今天，镁合金正逐渐成为航空航天、国防军工和轨道交通等领域最具应用前景的轻量化结构材料。然而，镁合金为密排六方结构，其塑性加工能力较差，增加了镁合金构件的成形难度。此外，镁合金较低的绝对强度也限制着镁合金在实际生产中的应用和发展。

挤压型材是镁合金在工程应用中的主要形式之一。一方面，挤压过程中三向压应力状态可以最大程度的发挥镁合金的塑性；另一方面，挤压工艺比较灵活且生产效率较高，可生产各种板材、管材、棒材和复杂截面型材，产品的尺寸精度高、表面质量好。通过挤压变形与热处理的协同作用，镁合金的成分均匀性以及微观组织得以改善，得到强度高、延伸率好、尺寸多样化的镁合金型材，能够满足多种结构零件的力学性能和尺寸要求。此外，挤压后热处理工艺(退火、固溶和时效)不仅可以提高型材的强度和断裂延伸率，而且可以极大地改善镁合金型材的耐腐蚀性能。随着镁合金应用领域的扩大，镁合金型材的需求日益增大，性能要求也越来越高，因此，高强韧、耐腐蚀的镁合金型材的研发制备逐渐成为目前的研究难题和热点。

镁合金型材分流模挤压过程中，坯料和分流桥以及模具型腔内壁之间的剧烈摩擦作用，使得型材焊缝和表层金属晶粒内部和晶粒间积累了较高的畸变能，在挤压及后续热处理过程中极易出现粗晶组织，这也是镁合金型材的一种重要组织缺陷。粗晶组织的出现会极大恶化镁合金型材的力学性能和切削加工性能，降低型材的合格率，极大提高生产成本。目前，国内外研究者针对铝合金型材表面粗晶开展了大量的工作，提出了通过优化合金成分、调控挤压及热处理工艺等措施以减少、消除表面粗晶缺陷。在授权公告号为CN107675034B的发明专利中，公开了一种改善挤压型材粗晶用变形铝合金。该发明通过添加Mn、Cr、Zr等合金元素，抑制再结晶的发生，保留变形组织，从而使得挤压型材的粗晶层厚度不大于0.15mm，达到微粗晶环厚度的水平。在授权公告号为CN109161828B的发明专利中，公开了一种用于降低T5状态铝合金型材表面粗晶的加工工艺及铝合金型材。该方法通过合理的模具设计(工作带长度)、采用了合理的挤压淬火工艺(挤压温度、挤压速度和在线淬火)，从而消除了型材表面的粗晶组织，保证了产品性能。由此可见，现有研究主要针对铝合金型材，通过成分及工艺调整抑制再结晶以及晶粒长大的发生，从而减少或者消除表面粗晶组织。然而，镁合金作为低层错能金属，与铝合金有着完全不同的物理化学特性，其极易发生完全再结晶。因此，通过添加合金元素控制镁合金再结晶以消除镁合金型材的粗晶组织很难实现。其次，通过工艺调整可以抑制挤压过程中粗晶的产生，但是对热处理过程中粗晶的产生效果并不明显。此外，目前研究大多针对表面粗晶开展，对焊缝粗晶的研究较少。因此，急需开发有效的方法控制镁合金型材挤压及热处理过程中焊缝粗晶的产生。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种用于抑制镁合金型材焊缝粗晶的加工工艺，该加工工艺可有效控制镁合金型材挤压和热处理过程中焊缝粗晶的产生，最终制品的硬度、强度等物理性能大幅提高，承载能力、使用安全性和使用寿命显著改善。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于抑制镁合金型材焊缝粗晶的加工工艺，包括如下步骤：

(1)准备镁合金铸锭，铸锭尺寸需根据所用挤压机选择；

(2)将镁合金铸锭进行均匀化处理；

(3)将步骤(2)获得的镁合金铸锭进行扒皮处理；