[发明专利]一种调控多晶粒尺寸镁合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种调控多晶粒尺寸镁合金的制备方法，包括：(1)AZ31镁合金轧板制备：将AZ31板材沿着ND方向进行冷轧或热轧预变形处理；(2)热处理工艺：将从轧板上切割下的试样进行不同温度和时间的热处理工艺，控制再结晶过程及晶粒长大过程实现晶粒尺寸区分。本发明可以低成本、通过简易的操作调控镁合金板材晶粒尺寸大小，实现粗晶与细晶镁合金的制备，并且各晶粒尺寸的板材均能得到稳定的准静态及动态变形力学性能。

技术领域

本发明涉及镁合金的低成本加工制备方法，特别涉及一种调控多晶粒尺寸镁合金的制备方法

背景技术

随着科学技术的飞速发展，传统金属材料被大量使用与消耗。镁在地壳成分中占比约2％，储量丰富。镁合金作为结构金属材料，在轻量化方面应用潜力巨大。镁合金具有比强度高和比刚度高等优势，这使得镁合金在航空航天以及3C数码领域具有广阔的应用前景。镁合金材料的性能与材料晶粒的大小有直接关系，目前已经提出的调控镁合金晶粒大小的技术方案大致分为两类：(1)在镁合金中添加其他元素从而起到调控晶粒大小的效果。在镁合金中添加稀土元素如Ce，可以通过细化晶粒使得镁合金的强度和延展性得到提高。添加Ca等金属元素也可以起到调控晶粒大小的效果。(2)对镁合金进行大变形加工从而起到调控晶粒大小的效果。如对镁合金材料进行等通道转角挤压加工可以细化镁合金晶粒。累积叠轧也可以起到类似的效果。但是无论是添加稀土元素还是进行大变形加工，其工序繁杂，成本很高。通过大塑性变形制备的镁合金材料尺寸局限在实验室研究范畴，无法满足工业化大尺寸镁合金材料的需求。故提出一种低成本且适用于调控大尺寸镁合金材料晶粒的简易加工工艺具有重要意义。

镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金，相较于铸造镁合金，变形镁合金在工程应用方面具有更大的潜力。由于铸造镁合金晶粒粗大，且在生产过程中容易在材料内部产生微小气孔和夹渣，这类缺陷会使得材料的力学性能受到影响。变形镁合金则具有较为细小的晶粒，内部缺陷较少，工作性能更加优异。轧制是变形镁合金的主要生产方式之一，由于镁合金在室温下塑形较差，故冷轧时的下压量往往小于热轧。镁合金热轧的温度通常控制在200℃～400℃之间，而镁合金晶粒对温度较为敏感，热轧时的高温环境以及轧制过程中难免的温度波动都会使得镁合金晶粒出现长大和不均匀的情况。这是调控镁合金晶粒的另一个难点。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种调控多晶粒尺寸镁合金的制备方法

技术方案：本发明提供一种调控多晶粒尺寸镁合金的制备方法包括如下步骤：

(1)AZ31镁合金轧板制备：将AZ31板材沿着ND方向进行冷轧或热轧预变形处理；

(2)热处理工艺：将从轧板上切割下的试样进行不同温度和时间的热处理工艺，控制再结晶过程及晶粒长大过程实现晶粒尺寸区分。

进一步地，所述步骤(1)热轧时，热轧温度为300℃，轧制样品总的变形量分为三种：26％、35％、37％，每道次下压量8～10％。所述步骤(1)冷轧时，冷轧总的变形量为10％，每道次压下量2％。所述步骤(2)中热处理工艺参数如下：对于热轧26％-35％的板材，退火温度选取为300℃-500℃，时间为1-72h，制得平均晶粒尺寸为7μm的镁合金样品。

进一步地，制得的镁合金平均晶粒尺寸为7μm-35μm。

进一步地，所述步骤(2)中热处理工艺参数如下：对于冷轧10％的板材，退火温度选取为500℃，时间为5h。

进一步地，制得的镁合金平均晶粒尺寸为62μm。

进一步地，所述步骤(1)AZ31镁合金轧板制备，热轧时其热轧温度为300℃。轧制样品总的变形量分为三种：26％；35％；37％，每道次下压量8～10％。

进一步地，所述步骤(1)AZ31镁合金轧板制备，对于冷轧预变形，在室温条件下，轧制样品总的％变形量为10％，每道次压下量2％。