[发明专利]一种高性能镁合金板材的挤压加工方法

摘要

本发明涉及镁合金板材性能增强及加工方法的改进，具体涉及一种高性能镁合金板材的挤压加工方法,属于有色金属塑性加工与增加力学性能的技术领域。本发明采用新型挤压加工方法使得镁合金材料在挤压过程中产生分流、两次变截面转角挤压变形与差速剪切变形，在此过程中晶粒组织不断被细化，晶粒c轴不断发生倾转致使基面织构不断被弱化，从而达到细化晶粒组织、弱化基面织构、提高力学性能的目的，一次挤压便获得两块高性能镁合金板材。本发明的高性能镁合金板材加工方法简单、成本低、效率高且易于实现，具有良好的规模化应用前景，是十分理想的高性能镁合金板材的制备方法。

主权项

一种高性能镁合金板材的挤压加工方法，其特征在于，采用如下步骤：（1）精选材料、化学试剂镁合金块坯料：固态块体；砂纸:固态固体；高温石墨：固态粉末；无水乙醇：液态液体；丙酮：液态液体；（2）预处理镁合金块坯料①用1200目砂纸对镁合金块坯料（21）的外表面进行打磨，去除油污，再用2400目砂纸进行打磨，使表面清洁、光滑；②丙酮和无水乙醇按体积比3：2，加入清洗槽内，搅拌混合，配置成丙酮＋无水乙醇混合液；③将清洗槽置于超声波清洗机上，把镁合金块坯料（21）浸泡于丙酮＋无水乙醇混合液中进行超声波震动洗涤，时间为40min；④超声波震动洗涤后将镁合金块坯料（21）取出，置于干燥架上，用吹风机吹干；（3）预热镁合金块坯料开启真空气氛加热炉，预设温度为250℃‑500℃，达到预设温度时，将镁合金块坯料（21）置于加热炉中，保温0.5h‑4h；（4）挤压镁合金块坯料镁合金块坯料（21）的挤压加工是在立式液压挤压机上进行的，是在加热挤压凹模模具（10）内、在固定挤压凸模模具、挤压凸模模具（12）与挤压伸缩压头（17）的作用下完成的；制备挤压模具挤压凹模模具（10）用4Cr5MoSiV材料制备，模腔横截面呈矩形，其中矩形前后边的中间设置有对称的两个半圆形凹槽；各个角为光滑倒圆角，壁厚为35‑60mm，模腔内表面粗糙度为Ra0.08‑0.16μm；固定挤压凸模模具用4Cr5MoSiV1材料制备，数量为两个且左右对称分布，单个固定挤压凸模模具包括水平段和连接在水平段下方的竖直段；左固定挤压凸模模具（19）的水平段固定于挤压凹模模具（10）上方左侧，其竖直段向下伸入挤压凹模模具（10）的模腔并与模腔左内壁之间形成左挤压通道（26）；右固定挤压凸模模具（11）的水平段固定于挤压凹模模具（10）上方右侧，其竖直段向下伸入挤压凹模模具（10）的模腔并与模腔右内壁之间形成右挤压通道（28）；左、右固定挤压凸模模具的竖直段底部均与模腔底面有间隔，左右两个竖直段的横截面均呈矩形，左竖直段靠近模腔左侧边的一侧以及右竖直段靠近模腔右侧边的一侧均设有倾斜角度为30‑60°、高度为2‑6mm的剪切平台（27），剪切平台（27）之上壁厚为35‑56mm、之下为33‑50mm，固定挤压凸模模具表面粗糙度为Ra0.08‑0.16μm；左固定挤压凸模模具（19）的右侧边与前后两个半圆形凹槽的左边缘连线平齐；右固定挤压凸模模具（11）的左侧边与前后两个半圆形凹槽的右边缘连线平齐；上述两个相邻的侧边与半圆形凹槽之间形成中间挤压通道（29）；中间挤压通道（29）与左、右挤压通道相连接的通道为下部挤压通道（30）；挤压凸模模具（12）用4Cr5MoSiV1材料制备，横截面呈与中间挤压通道（29）相配合的结构，厚度为40‑60mm，挤压凸模模具（12）表面粗糙度为Ra0.08‑0.16μm；②固定挤压模具在固定挤压凸模模具表面、挤压凸模模具（12）表面与挤压凹模模具（10）模腔表面涂抹高温石墨以润滑，通过固定螺栓（13）将固定挤压凸模模具与挤压凹模模具（10）连接起来，将连接好的挤压模具安装于立式液压挤压机的模具固定架（9）内，并置于加热套（22）内，将挤压凸模模具（12）伸入挤压凹模模具（10）模腔内，安装牢固，连接关系正确，按序操作；③开启加热套（22），加热挤压模具，加热温度预设为250℃‑500℃，达到预设温度时保温0.5‑4h；④置放镁合金块坯料在预热后的镁合金块坯料（21）表面涂抹高温石墨以润滑，退出挤压凸模模具（12），将镁合金块坯料（21）置于挤压凹模模具（10）内，与固定挤压凸模模具接触，将挤压凸模模具（12）经中间挤压通道（29）伸入挤压凹模模具（10）模腔内，接触镁合金块坯料（21）；再次进行保温，保温时间为1‑5h；⑤开启挤压伸缩压头（17），通过压块（18）使挤压凸模模具（12）下行，对预先置于模具模腔内的镁合金块体坯料（21）进行挤压，镁合金块体坯料（21）在固定挤压凸模模具的作用下产生分流，向两侧流动，并在固定挤压凸模模具的入口处产生第一次变截面转角挤压变形，镁合金块坯料（21）产生的塑性变形与转角挤压剪切变形细化了晶粒组织，在剪切变形过程中在剪切力的作用下晶粒c轴发生倾转弱化了基面织构；在挤压凸模模具（12）的作用下，镁合金块坯料（21）继续向前流动，在固定挤压凸模模具出口处产生第二次变截面转角挤压变形，晶粒组织再次被细化，基面织构也再次被弱化；当镁合金块坯料（21）流动到剪切平台（27）时，产生差速剪切变形，晶粒组织进一步被细化，剪切变形导致晶粒c轴发生倾转从而进一步弱化基面织构；当挤压凸模模具（12）上端完全进入挤压凹模模具（10）时，停止推进，完成挤压，一次挤压便获得两块高性能镁合金板材（20）；⑥挤压完毕后，关闭加热套（22），退出挤压凸模模具（12），取出高性能镁合金板材（20），使之在空气中冷却；（5）打磨、洁净处理切除高性能镁合金板材（20）的废料，并用砂纸对其表面进行打磨，然后用体积比为3：2的丙酮与无水乙醇的混合液通过超声波进行清洗，使其洁净，最后用吹风机吹干。