[发明专利]一种同时具有高强度和延展性的AZ31镁合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种同时具有高强度和延展性的AZ31镁合金的制备方法，属于镁合金技术领域。本发明在变截面动态挤压模具内壁涂覆润滑剂，在市售的AZ31镁合金表面涂覆润滑剂，然后置于变截面动态挤压模具内；利用轻气炮将AZ31镁合金从变截面动态挤压模具内动态挤压出来，使AZ31镁合金高应变率塑性变形得到含变形孪晶的AZ31镁合金；将含变形孪晶的AZ31镁合金置于温度为323～423K下退火处理1～2h得到同时具有高强度和延展性的AZ31镁合金。在高应变率塑性变形下，AZ31镁合金在动态挤压过后会产生高密度的变形孪晶和高密度的位错结构，挤压后中温退火处理，使高密度的位错结构消失，使AZ31镁合金具有高强度和延展性。

技术领域

本发明涉及一种同时具有高强度和延展性的AZ31镁合金的制备方法，属于生产技术领域。

背景技术

镁及其合金密度很小，比铝小33％，比钢小74％，故其质量很轻。但是由于其较差的延展性，限制了其应用。因为镁合金是典型的HCP(密排六方)晶体结构，在室温下将限制镁合金的均匀塑性变形。因此低延展性已成为一种长期障碍，限制了镁合金的广泛应用。

然而，通过严重塑性变形(SPD)使晶粒细化可以改变镁合金的机械性能，带有口径轧制加工Mg-Al-Zn合金强度可以达到400MPa，但是会导致延展性极大损失。

故需要开发一种使得镁合金强度-延展性折衷的新制备方法。

发明内容

本发明针对现有技术中无法兼顾镁合金的高强度和延展性的问题，提出了一种同时具有高强度和延展性的AZ31镁合金的制备方法，即通过动态塑性变形将高密度变形孪晶引入镁合金中，可以实现强度-延展性折衷的优异组合。

一种同时具有高强度和延展性的AZ31镁合金的制备方法，具体步骤如下：

(1)在变截面动态挤压模具内壁涂覆润滑剂；

(2)在市售的AZ31镁合金表面涂覆润滑剂，然后置于变截面动态挤压模具内；

(3)利用轻气炮将AZ31镁合金从变截面动态挤压模具内动态挤压出来，使AZ31镁合金高应变率塑性变形得到含变形孪晶的AZ31镁合金；

(4)将含变形孪晶的AZ31镁合金置于温度为323～423K下退火处理1～2h得到同时具有高强度和延展性的AZ31镁合金。

所述润滑剂为二硫化钼、石蜡或硅油；

所述变截面动态挤压模具(见图2)，包括同轴的腔体I、腔体II和腔体III，腔体II为过渡腔体，腔体I、腔体II和腔体III依次连通；AZ31镁合金动态挤压时，依次通过腔体I、腔体II和腔体III，腔体I的截面直径大于腔体III的截面直径，腔体II为锥体空腔，腔体II入口处的截面直径与腔体I的截面直径相等，腔体II出口处的截面直径与腔体III的截面直径相等；

进一步的，所述腔体I的截面直径为腔体III的截面直径的1.25～1.5倍。

本发明的原理：在高应变率塑性变形下，由于AZ31镁合金拥有有限的位错滑移能力，在动态挤压过后会产生高密度的变形孪晶；在动态挤压过程，通过功-热转换引起的温度升高，影响微观结构演化，使其动态再结晶(DRX)；变形区的加热为绝热，使其温度升高约为100k，动态挤压后，在变形区的平均晶粒尺寸约为1-2μm；虽然变形孪晶的发生可以作为塑性的一部分，但是位错滑移仍然是高应变率下镁合金的主要塑性变形方式，故而位错密度高；高密度位错结构使材料更难进一步变形，甚至通过变形区的应力集中来辅助裂纹形核；挤压后中温退火处理，以使高密度的位错结构消失，弥补延展性损失；使其AZ31镁合金同时具有高强度和延展性。

本发明的有益效果是：

(1)本发明利用动态挤压和中温退火处理，在AZ31镁合金中获得大量变形孪晶，并且细化AZ31的晶粒，获得强度与延展性折衷的AZ31镁合金；