專(zhuān)利名稱(chēng)：：高強(qiáng)高韌az91鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鎂合金帶材的韌化處理技術(shù)，特別是一種高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材的電致強(qiáng)韌化處理工藝及處理系統(tǒng)，通過(guò)該電致強(qiáng)韌化處理工藝能獲得具有高強(qiáng)度和高韌性的AZ91鎂合金帶材。
背景技術(shù)：
：隨著世界性的能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，為了降低能耗和減少汽車(chē)尾氣排放造成的環(huán)境污染，汽車(chē)的輕量化已成為世界各大汽車(chē)商家發(fā)展高端及實(shí)用型汽車(chē)產(chǎn)品的趨勢(shì)，而釆用鎂合金代替汽車(chē)用鋁合金甚至鋼鐵材料以降低汽車(chē)的自身重量已成為一種必然。特別是鎂合金作為最輕的工程金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比重輕、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)、阻尼減振性好、切削加工性能好以及易回收等優(yōu)點(diǎn)，使之在交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)、軍事和電子、信息產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域得到日益廣泛的重視和應(yīng)用，因此金屬鎂合金被譽(yù)為"21世紀(jì)最具發(fā)展前景的綠色工程材料"。近年來(lái)，AZ91鎂合金作為最重要的商業(yè)鎂合金之一得到飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，但絕大多數(shù)都是壓鑄鎂合金產(chǎn)品，但由于壓鑄鎂合金本身存在難以避免的缺陷，如鑄造缺陷(空洞、疏松、裂紋和夾雜等)、壁厚不能過(guò)薄和性能難以滿(mǎn)足承載零部件的要求等，因此在很大程度上限制了壓鑄鎂合金進(jìn)一步應(yīng)用。如果對(duì)AZ91鎂合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃魏秃罄m(xù)熱處理(如固溶和時(shí)效)，可大幅度提高其強(qiáng)度和韌性，而這種更高強(qiáng)度、更多樣化力學(xué)性能的AZ91鎂合金應(yīng)具有更廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景和更廣闊的發(fā)展空間。一般的鑄造AZ91鎂合金的組織由a-Mg和p-MgnAlu組成，其中絕大多數(shù)(3-Mg17All2呈粗大的網(wǎng)狀分布在晶界，少量的顆粒狀p-Mg17Al12分布在晶內(nèi)。有研究報(bào)道，Mg-Al-Zn系列鎂合金變形后再經(jīng)過(guò)時(shí)效可使p-MgnAl,2以連續(xù)析出物的形式均勻、彌散分布于晶界和晶內(nèi)，從而提高其強(qiáng)度和韌性。盡管如此，AZ91鎂合金經(jīng)過(guò)上述處理后，仍然有大量粗大的板條狀(3-MgnAl,2相以半連續(xù)的網(wǎng)狀分布在晶界，甚至在許多局部區(qū)域出現(xiàn)了大量成片、抱團(tuán)的p-Mg17All2群。擁有這種組織的AZ91鎂合金在后續(xù)變形或者在承受外部載荷的過(guò)程中，晶界處粗大的板條狀(3-Mg17Al12和成片的(3-Mg17All2群處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成裂紋源而產(chǎn)生裂紋，使材料過(guò)早的失效和不利于后續(xù)成型，因此(3-Mg,7Al,2的數(shù)量、分布和形貌特征嚴(yán)重影響了AZ91鎂合金的力學(xué)性能。很明顯，如果要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高AZ91鎂合金的韌性和其后續(xù)成型能力，只有改善卩-Mg,7Al,2分布和形貌使之朝有利于其韌性提高的方向發(fā)展，而傳統(tǒng)的固溶熱處理工藝可在一定程度上提高AZ91鎂合金的塑性，但由于大量(3-Mg,7Al,2溶入鎂基體而會(huì)嚴(yán)重降低其強(qiáng)度。另外，由于鎂合金中溶質(zhì)原子在固相中擴(kuò)散速度很慢，一般鎂合金的固溶處理工藝存在加熱溫度高(41(TC以上)、保溫時(shí)間長(zhǎng)(視爐內(nèi)批量的大小而定，一般數(shù)小時(shí))和能耗大等問(wèn)題，由于加熱溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)，鎂合金的表面很容易氧化，特別是鎂合金板、帶材一旦出現(xiàn)局部表面氧化現(xiàn)象，后續(xù)處理很難去除氧化層，嚴(yán)重影響后續(xù)成型工序和最終產(chǎn)品的質(zhì)量；同時(shí)在長(zhǎng)時(shí)間高溫情況下，AZ91鎂合金容易發(fā)生晶粒異常長(zhǎng)大，直接導(dǎo)致材料內(nèi)部晶粒尺寸嚴(yán)重不均勻，嚴(yán)重?fù)p害了材料的最終力學(xué)性能。再者，還必須嚴(yán)格控制鎂合金的加熱方式和加熱速度等工藝，以防一旦加熱方式和升溫速度選擇不當(dāng)，將會(huì)產(chǎn)生材料內(nèi)部溫度不均、局部過(guò)燒，最終導(dǎo)致固溶處理后材料內(nèi)部組織不均勻和力學(xué)性能不穩(wěn)定的后果，所以影響傳統(tǒng)熱處理工藝的因素復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。因此如何克服鎂合金傳統(tǒng)固溶熱處理工藝的不足，研究一種同時(shí)兼有高強(qiáng)度高韌性的AZ91鎂合金的新型強(qiáng)韌化處理工藝就顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容為了克服鎂合金傳統(tǒng)固溶熱處理工藝的上述不足，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材的電致強(qiáng)韌化處理工藝及處理系統(tǒng)，經(jīng)本發(fā)明電致強(qiáng)輛化處理的鎂合金帶材的顯微組織得到明顯的改善，其延伸率從時(shí)效態(tài)的11.8%增加至20%以上，而抗拉強(qiáng)度沒(méi)有明顯的下降，同時(shí)避免了帶材的氧化現(xiàn)象。本發(fā)明高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理工藝，包括以下步驟通過(guò)軋機(jī)的開(kāi)巻裝置、收巻裝置、軋輥及支撐輥張緊來(lái)自開(kāi)巻裝置上的AZ91鎂合金帶材，使所述鎂合金帶材與軋輥緊密彈性接觸，驅(qū)動(dòng)軋輥旋轉(zhuǎn)，軋輥通過(guò)摩擦力帶動(dòng)鎂合金帶材以0.2—100m/min速度向收巻裝置方向傳輸；在軋輥之前一定距離設(shè)置一電接觸裝置，通過(guò)該電接觸裝置和軋輥將高能脈沖電源輸出的高能脈沖電流輸入到軋輥和電接觸裝置之間的運(yùn)動(dòng)的鎂合金帶材的加電區(qū)域段，高能脈沖電流在鎂合金帶材的加電區(qū)域段產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，使其內(nèi)部的顯微組織由原始成片、抱團(tuán)的粗大板條狀p-Mg口Al,2相變成均勻分布的近球狀的p-Mg17Al12顆粒或者p-Mgl7Al12幾乎被完全固溶于基體，而基體晶粒幾乎沒(méi)有長(zhǎng)大；處理后的鎂合金帶材在室溫下自然空氣冷卻，無(wú)需導(dǎo)入任何額外的冷卻介質(zhì)強(qiáng)制冷卻。其中，輸入到所述鎂合金帶材的加電區(qū)域段的高能脈沖電流參數(shù)為頻率150-700Hz,脈沖寬度20-2300iis，電流密度的幅值400A/mm2—1000A/mm2。通過(guò)電致強(qiáng)韌化處理要求得到p-Mg17Al12相的球化組織時(shí)，高能脈沖電流參數(shù)為頻率150-450Hz,脈沖寬度20-2300|is,電流密度的幅值400—800A/mm2。通過(guò)電致強(qiáng)韌化處理要求得到p-Mg17Al12固溶組織時(shí)，高能脈沖電流參數(shù)為頻率400-700Hz,脈沖寬度20-2300|is,電流密度的幅值500—1000A/mm2。采用上述工藝獲得的一種高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材，其特征是該帶材的微觀組織結(jié)構(gòu)為均勻分布的近球狀的p-Mg17Al12顆粒，延伸率是傳統(tǒng)熱處理工藝獲得的帶材的延伸率的1.6倍，基體晶粒尺寸幾乎沒(méi)有長(zhǎng)大。采用上述工藝獲得的另一種高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材，其特征是該帶材內(nèi)的P-Mgl7Al,2幾乎完全固溶于基體，延伸率是傳統(tǒng)熱處理工藝獲得的帶材的延伸率的1.9倍，基體晶粒尺寸稍微長(zhǎng)大。實(shí)現(xiàn)上述工藝的一種鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理系統(tǒng)，包括一軋機(jī)，該軋機(jī)具有軋輥、開(kāi)巻裝置、收巻裝置及相應(yīng)絕緣系統(tǒng)；以及，一高能脈沖電源，該高能脈沖電源提供對(duì)鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理的脈沖寬度為20-2300ps、頻率為150-700Hz的高能脈沖電流；在機(jī)架上軋輥的兩側(cè)安裝第一、第二支撐輥，同時(shí)作為電極的軋輥和第一支撐輥均與機(jī)架之間絕緣，來(lái)自開(kāi)巻裝置的鎂合金帶材經(jīng)過(guò)所述的第一支撐輥、軋輥、第二支撐輥到收巻裝置巻繞緊，鎂合金帶材與軋輥緊密彈性接觸，旋轉(zhuǎn)的軋輥通過(guò)摩擦力帶動(dòng)鎂合金帶材以一定速度向收巻裝置方向傳輸；第一支撐輥與軋輥分別連接高能脈沖電源的正、負(fù)輸出端，高能脈沖電源通過(guò)該第一支撐輥和軋輥將高能脈沖電流輸入到第一支撐輥和軋輥之間的運(yùn)動(dòng)的鎂合金帶材的加電區(qū)域段，高能脈沖電流在鎂合金帶材的加電區(qū)域段產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，對(duì)該加電區(qū)域段進(jìn)行電致強(qiáng)韌化的球化處理或固溶處理，得到(3-MgnAlu相的球化組織或(3-Mg17Al12固溶組織。本發(fā)明與AZ91鎂合金傳統(tǒng)的熱處理工藝相比具有以下顯著效果1、在AZ91鎂合金的電致強(qiáng)韌化處理過(guò)程中，瞬間高能脈沖電流直接輸入到鎂材中產(chǎn)生重要的焦耳熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，而在熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的耦合作用下，使原子的振動(dòng)能量急劇增加，同時(shí)這種瞬間高能量的脈沖電流的輸入極大地促進(jìn)了材料內(nèi)部原子的擴(kuò)散。另外，AZ91鎂合金經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)淖冃魏笤俳?jīng)過(guò)時(shí)效，材料內(nèi)部出現(xiàn)了大量粗大的板條狀的連續(xù)析出相(3-Mg17Al12,因此在鎂材內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)微區(qū)電阻率不均，一旦瞬間高能電脈沖輸入會(huì)導(dǎo)致微區(qū)溫度梯度，如因在a-Mg基體與(3-MgnAlu相界面處，晶界上p-MgnAl]2處的電阻率大而導(dǎo)致該處溫度高，從而增大了鎂基體局部區(qū)域的固溶度和溶質(zhì)原子擴(kuò)散能力、加速了(3-MgnAl!2的分解過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)改善(3-MgnAh2相在a-Mg基體內(nèi)的形貌和分布。通過(guò)顯微組織分析，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)適當(dāng)電脈沖參數(shù)處理后的AZ91鎂合金材料內(nèi)部由原始成片、抱團(tuán)的粗大板條狀p-MgnAb相變成了均勻分布的近球狀的p-MgnAl,2顆粒，而基體晶粒幾乎沒(méi)有長(zhǎng)大。如果進(jìn)一步增大電脈沖參數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)大量的(3-Mg口Al2幾乎全部分解于a-Mg基體，實(shí)現(xiàn)了固溶處理的效果，此時(shí)基體晶粒稍有長(zhǎng)大。因此，電致強(qiáng)韌化處理工藝有效地改善了AZ91鎂合金的顯微組織，從而大幅度提高了材料的韌性。2、傳統(tǒng)熱處理工藝的AZ91鎂合金帶材，其室溫延伸率有所提高，而強(qiáng)度明顯下降；電致強(qiáng)韌化處理的AZ91鎂合金帶材，其室溫延伸率明顯大幅提高，達(dá)傳統(tǒng)熱處理工藝的AZ91鎂合金帶材延伸率的1.6倍以上，而強(qiáng)度下降幅度很小。3、電致強(qiáng)韌化處理過(guò)程中，AZ91鎂合金帶材上任何一點(diǎn)完全處理的時(shí)間在IO秒鐘以?xún)?nèi)，而且處理最高溫度為250°C-350°C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)熱處理工藝溫度410°C,所以在低溫和短時(shí)間內(nèi)AZ91鎂合金帶材不會(huì)發(fā)生氧化現(xiàn)象。4、本發(fā)明生產(chǎn)效率高，是一種高效、新穎的獲得高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材的電致強(qiáng)韌化處理方法，可以實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)生產(chǎn)，它廣泛適用于可熱處理強(qiáng)化的鎂合金帶材的強(qiáng)韌化處理。圖1為本發(fā)明鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理系統(tǒng)示意圖；圖2為AZ91鎂合金變形后再經(jīng)過(guò)時(shí)效的顯微組織；圖3為時(shí)效態(tài)AZ91鎂合金經(jīng)過(guò)電致強(qiáng)韌化處理后P-MgnAl,2球化的顯微組織；圖4為時(shí)效態(tài)AZ91鎂合金經(jīng)過(guò)電致強(qiáng)韌化處理后p-Mgl7Al12固溶的顯微組織。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1，鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理系統(tǒng)包括電致塑性軋機(jī)，該軋機(jī)具有軋輥2、開(kāi)巻裝置5、收巻裝置6及相應(yīng)絕緣系統(tǒng)等；進(jìn)一步包括一個(gè)高能脈沖電源4,用于提供處理用的頻率為150-700Hz,脈沖寬度為20-2300ps的高能脈沖電流；在該軋機(jī)的機(jī)架上安裝第一支撐輥1、第二支撐輥3，第一支撐輥l、第二支撐輥3位于軋輥2的兩側(cè)，同時(shí)作為電極的軋輥2和第一支撐輥1均與機(jī)架之間絕緣，來(lái)自開(kāi)巻裝置5.的鎂合金帶材7經(jīng)過(guò)所述的第一支撐輥1、軋輥2、第二支撐輥3到收巻裝置6巻繞緊，鎂合金帶材與軋輥2密緊彈性接觸，旋轉(zhuǎn)的軋輥2通過(guò)摩擦力帶動(dòng)鎂合金帶材7以一定速度向收巻裝置6方向傳輸；第一支撐輥1與軋輥2分別連接高能脈沖電源4的正、負(fù)輸出端，高能脈沖電源4通過(guò)該第一支撐輥1和軋輥2將高能脈沖電流輸入到第一支撐輥和軋輥之間的運(yùn)動(dòng)的鎂合金帶材的加電區(qū)域段7，，高能脈沖電流在鎂合金帶材的加電區(qū)域段7，產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，對(duì)該加電區(qū)域l殳進(jìn)行電致強(qiáng)韌化處理。處理后的鎂合金帶材在室溫空氣中自然冷卻，經(jīng)第二支撐輥3由收巻裝置6收巻，無(wú)需導(dǎo)入任何額外的冷卻介質(zhì)強(qiáng)制冷卻。其中，軋輥2和鎂合金帶材7之間必須為緊密的彈性接觸，軋輥不對(duì)鎂合金帶材7產(chǎn)生明顯的塑性變形，連續(xù)的帶材7的運(yùn)動(dòng)速度為0.2-100mpm,該速度可通過(guò)軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)調(diào)整。而軋輥2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度由控制軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)的變頻器和馬達(dá)調(diào)整控制(圖中未畫(huà)出)。高能脈沖電源4的功率可為15KW,輸出脈沖頻率150-700Hz,脈沖寬度為20-2300[is，電致強(qiáng)韌化處理時(shí)，負(fù)載(即鎂合金帶材的加電區(qū)域段7，)上的脈沖電流密度的幅值控制在400A/mm2—1000A/mm2之間。第一支撐輥1是由一對(duì)釆用銅-石墨制成的直徑為140mm,寬度約為軋輥寬度的導(dǎo)電輪構(gòu)成，導(dǎo)電輪與開(kāi)巻鎂材形成一定的包角，以保證接觸良好，減少接觸電阻，兩導(dǎo)電輪中心連線的中點(diǎn)與軋輥(即負(fù)極)中心連線的中點(diǎn)間的距離可在10-800mm范圍內(nèi)調(diào)整，該距離可根據(jù)來(lái)料的截面尺寸、來(lái)料的狀態(tài)和軋輥的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如來(lái)料的截面尺寸越大、軋輥的旋轉(zhuǎn)速度越大，則兩導(dǎo)輪之間的距離相應(yīng)加長(zhǎng)，反之亦然。導(dǎo)電輪也可采用彌散強(qiáng)化銅或黃銅等導(dǎo)電性較好且耐磨的材料制成。在上述處理系統(tǒng)中，在軋輥帶動(dòng)鎂合金帶材向收巻裝置方向傳輸時(shí)，通過(guò)第一支撐輥和軋輥將高能脈沖電源輸出的高能脈沖電流輸入到運(yùn)動(dòng)的鎂合金帶材的加電區(qū)域段，對(duì)其進(jìn)行電致強(qiáng)韌化處理，處理過(guò)程處于室溫的空氣中，無(wú)需什何額外的冷卻介質(zhì)對(duì)材料進(jìn)行冷卻。在鎂合金帶材加電區(qū)域段輸入高能脈沖電流對(duì)該區(qū)域段進(jìn)行電致強(qiáng)韌化處理的溫度為250°C-350°C。所述鎂合金帶材的加電區(qū)域l史長(zhǎng)度為10-800mm。對(duì)于具體不同截面尺寸、不同來(lái)料狀態(tài)、不同軋輥的旋轉(zhuǎn)速度和要求高能脈沖處理后得到不同的狀態(tài)((3-MgnAl,2球化或者完全固溶)的鎂帶，輸入的高能脈沖電流的工藝參數(shù)選擇原則為1).按集膚效應(yīng)公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>,其中p、p、f分別為磁導(dǎo)率、電阻率、頻率，S為電流滲入的厚度。即鎂材的截面尺寸越小，相應(yīng)輸入的高能連續(xù)脈沖頻率可增大。2).與要求高能電脈沖處理后得到p-MgnAl,2球化組織相比，高能電脈沖處理后得到(3-Mg17Al12固溶的組織的脈沖頻率、或者電流密度幅值相應(yīng)要大。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，要求得到P-MgnAl,2相的球化組織時(shí)，高能脈沖電流參數(shù)為頻率150-450Hz,脈沖寬度20-23OOps，負(fù)載的電流密度幅值400—800A/mm2。要求得到(3-Mgl7Al12固溶組織時(shí)，高能脈沖電流參數(shù)為頻率400-700Hz,脈沖寬度20-2300fis，負(fù)載的電流密度幅值500—1000A/mm2。3).來(lái)料的硬度和軋輥的旋轉(zhuǎn)速度越大，輸入的高能連續(xù)脈沖電流的寬度、頻率或者電流密度幅值應(yīng)越大才能達(dá)到應(yīng)有的效果。本發(fā)明工藝獲得的一種狀態(tài)的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材，其微觀組織結(jié)構(gòu)為均勻分布的近球狀的(3-MgnAl，2顆粒，延伸率是傳統(tǒng)熱處理工藝獲得的帶材的延伸率的1.6倍。本發(fā)明工藝獲得的另一種狀態(tài)的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材，其內(nèi)部的卩-MgnAh2幾乎完全固溶于基體，延伸率是傳統(tǒng)熱處理工藝獲得的帶材的延伸率的1.9倍。實(shí)施例來(lái)料為適當(dāng)變形后的AZ91鎂合金帶材經(jīng)過(guò)時(shí)效，厚度為l.Omm，寬度為3.5mm，該AZ91鎂合金變形后再經(jīng)過(guò)時(shí)效的顯^1組織如圖2,將該鎂帶進(jìn)行電致強(qiáng)韌化處理，并與傳統(tǒng)熱處理進(jìn)行比較。參照?qǐng)D1,連續(xù)的AZ91鎂合金帶材7由開(kāi)巻裝置5、收巻裝置6控制張力并在旋轉(zhuǎn)的軋輥2的帶動(dòng)下按圖中箭頭所示方向以速度4mpm傳輸，軋輥2和帶材之間僅為緊密的彈性接觸，軋輥不對(duì)鎂合金帶產(chǎn)生明顯的塑性變形，高能脈沖電源4的正、負(fù)極分別從第一支撐輥1和軋輥2(正負(fù)極中心的距離為400mm)接入運(yùn)動(dòng)中的鎂帶的加電區(qū)域段7，進(jìn)行處理，高能脈沖電流在鎂合金帶材的加電區(qū)域段7'產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，調(diào)節(jié)參數(shù)分別對(duì)其進(jìn)行電致強(qiáng)韌化的球化處理和固溶處理；處理后的鎂合金帶材在室溫的空氣中的冷卻后，直接進(jìn)入收巻裝置6巻繞。為了得到電致強(qiáng)韌化處理后P-Mg^Al,2相的球化組織，選取脈沖參數(shù)為頻率350Hz,脈沖寬度80ps,電流密度600A/mm2。時(shí)效態(tài)AZ91鎂合金經(jīng)過(guò)電致強(qiáng)韋刃化處理后p-MgnAlj2球化的顯微組織見(jiàn)圖3。而為了得到電致強(qiáng)韌化處理后(3-Mg17Al12固溶組織，選取脈沖參數(shù)為頻率為450Hz，脈沖寬度80jas，電流密度為800A/mm2。時(shí)效態(tài)AZ91鎂合金經(jīng)過(guò)電致強(qiáng)韌化處理后(3-Mg17Al12固溶的顯微組織見(jiàn)圖4。為方便進(jìn)行對(duì)比，傳統(tǒng)熱處理工藝條件為加熱溫度為410。C,保溫時(shí)間為l個(gè)小時(shí),升溫速度為15°C/min。上述AZ91鎂合金帶材經(jīng)不同工藝處理前、后力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)電致強(qiáng)韌化處理后AZ91鎂合金帶材內(nèi)部由原始成片、抱團(tuán)的粗大板條狀p-Mg17Al12相變成了均勻分布的近球狀的[3-Mg17Al12顆粒或者卩-MgnAl,2幾乎完全固溶于基體，而基體晶粒長(zhǎng)大不明顯。而經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)熱處理工藝后的AZ91鎂合金帶材內(nèi)部的(3-MgnAl2相雖已基本固溶于基體，但基體晶粒發(fā)生異常長(zhǎng)大，晶粒尺寸很不均勻。表1的力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明了與未處理前時(shí)效態(tài)的AZ91鎂合金帶材相比，傳統(tǒng)熱處理工藝得到的鎂合金帶材的延伸率有一定程度的提高，但抗拉強(qiáng)度明顯下降；而電致強(qiáng)韌化處理后得到的p-MgnAh2球化組織的延伸率大幅度提高，同時(shí)抗拉強(qiáng)度下降幅度很?。浑娭聫?qiáng)韌化處理后得到的p-Mg17Al12固溶組織的延伸率提高幅度最大，但抗拉強(qiáng)度稍微下降；因此，經(jīng)過(guò)電致強(qiáng)韌化處理得到的AZ91鎂合金帶材是一種高強(qiáng)度高韌性的鎂合金材料。權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理工藝，其特征是包括以下步驟通過(guò)軋機(jī)的開(kāi)卷裝置、收卷裝置、軋輥及支撐輥張緊來(lái)自開(kāi)卷裝置上的AZ91鎂合金帶材，使所述鎂合金帶材與軋輥緊密彈性接觸，驅(qū)動(dòng)軋輥旋轉(zhuǎn)，軋輥通過(guò)摩擦力帶動(dòng)鎂合金帶材以0.2-100m/min速度向收卷裝置方向傳輸；在軋輥之前一定距離設(shè)置一電接觸裝置，通過(guò)該電接觸裝置和軋輥將高能脈沖電源輸出的高能脈沖電流輸入到軋輥和電接觸裝置之間的運(yùn)動(dòng)的鎂合金帶材的加電區(qū)域段，高能脈沖電流在鎂合金帶材的加電區(qū)域段產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，使其內(nèi)部的顯微組織由原始成片、抱團(tuán)的粗大板條狀β-Mg17Al12相變成均勻分布的近球狀的β-Mg17Al12顆粒或者β-Mg17Al12幾乎被完全固溶于基體；處理后的鎂合金帶材可在室溫下自然空氣冷卻；其中，輸入到所述鎂合金帶材的加電區(qū)域段的高能脈沖電流參數(shù)為頻率150-700Hz，脈沖寬度20-2300μs，電流密度的幅值400A/mm2-1000A/mm2。2.如權(quán)利要求1的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理工藝，其特征是要求通過(guò)電致強(qiáng)韌化處理要求得到(3-MgnAl,2相的球化組織時(shí)，高能脈沖電流參數(shù)為頻率150-450Hz，脈沖寬度20-2300ps,電流密度的幅值400-800A/mm2。3.如權(quán)利要求1的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理工藝，其特征是要求通過(guò)電致強(qiáng)韌化處理要求得到|3-Mg17Al12固溶組織時(shí)，高能脈沖電流參數(shù)為頻率400-700Hz，脈沖寬度20-2300(is，電流密度的幅值500-1000A/mm2。4.如權(quán)利要求1或2或3的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理工藝，其特征是在鎂合金帶材加電區(qū)域段輸入高能脈沖電流對(duì)該區(qū)域段進(jìn)行電致強(qiáng)韌化處理的溫度為250°C-350°C。5.如權(quán)利要求1或2或3的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理工藝，其特征是所述鎂合金帶材的加電區(qū)域段長(zhǎng)度為10-800mm.6、如權(quán)利要求1或2或3的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理工藝，其特征是所述電接觸裝置為兩個(gè)導(dǎo)電金屬輪，兩個(gè)導(dǎo)電金屬輪中心連線的中點(diǎn)與軋輥中心連線的中點(diǎn)間的距離為10-800mm，所述導(dǎo)電金屬輪和軋輥分別連接高能脈沖電源的正極、負(fù)極。7、采用權(quán)利要求1或2所述的工藝獲得的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材，其特征是該帶材的微觀組織結(jié)構(gòu)為均勻分布的近球狀的p-MgnAl,2顆粒，其延伸8、采用權(quán)利要求1或3所述的工藝獲得的高強(qiáng)高韌AZ91鎂合金帶材，其特征是該帶材內(nèi)的P-MgnAh2幾乎完全固溶于基體，其延伸率是傳統(tǒng)熱處理工藝獲得的帶材的延伸率的1.9倍。9、實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2或3所述工藝的一種鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理系統(tǒng)，包括軋機(jī)，該軋機(jī)具有軋輥、開(kāi)巻裝置、收巻裝置及相應(yīng)絕緣系統(tǒng)；其特征是進(jìn)一步包括一個(gè)高能脈沖電源，用于提供對(duì)鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理的脈沖寬度為20-2300ps、頻率為150-700Hz的高能脈沖電流;在機(jī)架上軋輥的兩側(cè)安裝第一、第二支撐輥，同時(shí)作為電極的軋輥和第一支撐輥均與機(jī)架之間絕緣，來(lái)自開(kāi)巻裝置的鎂合金帶材經(jīng)過(guò)所述的第一支撐輥、軋輥、第二支撐輥到收巻裝置巻繞緊，鎂合金帶材與軋輥緊密彈性接觸，旋轉(zhuǎn)的軋輥通過(guò)摩擦力帶動(dòng)鎂合金帶材以一定速度向收巻裝置方向傳輸；第一支撐輥與軋輥分別連接所述高能脈沖電源的正、負(fù)輸出端，高能脈沖電源通過(guò)該第一支撐輥和軋輥將高能脈沖電流輸入到第一支撐輥和軋輥之間的運(yùn)動(dòng)的鎂合金帶材的加電區(qū)域段，高能脈沖電流在鎂合金帶材的加電區(qū)域段產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，對(duì)該加電區(qū)域段進(jìn)行電致強(qiáng)韌化的球化處理或固溶處理。10、如權(quán)利要求9的鎂合金帶材電致強(qiáng)韌化處理系統(tǒng)，其特征是所述第一支撐輥為兩個(gè)導(dǎo)電金屬輪，兩個(gè)導(dǎo)電金屬輪中心連線的中點(diǎn)與軋輥中心連線的中點(diǎn)間的距離為10-800mm。全文摘要一種AZ91鎂合金帶材的電致強(qiáng)韌化處理方法及系統(tǒng)，其方法是在電致塑性軋機(jī)上經(jīng)軋輥帶動(dòng)鎂合金帶材以一定的速度傳輸時(shí)，通過(guò)電極將脈沖電源輸出的高能脈沖電流輸入到運(yùn)動(dòng)的鎂合金帶材的加電區(qū)域段，在加電區(qū)域段產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，使其內(nèi)部的顯微組織由原始態(tài)的成片、抱團(tuán)的粗大板條狀β-Mg₁₇Al₁₂相變成均勻分布的近球狀的β-Mg₁₇Al₁₂顆粒，或者產(chǎn)生固溶效果使β-Mg₁₇Al₁₂固溶于基體；上述處理后的帶材可在室溫下自然空氣冷卻。該方法處理時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，同時(shí)避免了鎂合金的高溫氧化。經(jīng)過(guò)電致強(qiáng)韌化處理后，鎂合金帶材的顯微組織得到明顯的改善，其延伸率從原始時(shí)效態(tài)的11.8％增加至20％以上，而抗拉強(qiáng)度不會(huì)明顯的下降。文檔編號(hào)C22F3/00GK101298653SQ20081006745公開(kāi)日2008年11月5日申請(qǐng)日期2008年5月26日優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日發(fā)明者唐國(guó)翌,姜雁斌,磊官申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院