專利名稱：提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變形鎂合金材料的一種熱處理工藝，特別涉及提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝方法。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)的發(fā)展和電子設(shè)備的高度應(yīng)用，電磁輻射造成的電磁干擾不僅影響 人們的正常生活，而且日益威脅國(guó)家的信息安全與軍事機(jī)密。尤其是在電子對(duì)抗技術(shù)逐漸更新的現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)上，電磁波穿透各種軍事設(shè)備的敏感器件時(shí)，可能致使對(duì)方無(wú)線電通訊指揮系統(tǒng)癱瘓、雷達(dá)迷茫、導(dǎo)彈火炮等武器失控。此外，電磁輻射也給人們的身體健康帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂、免疫系統(tǒng)受損、內(nèi)分泌系統(tǒng)功能下降等。因此，最大限度地屏蔽電磁輻射干擾不僅能夠提高電子、電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性，而且還可以減輕對(duì)人類生活環(huán)境的電磁污染。屏蔽材料是電磁輻射防護(hù)的重要手段，現(xiàn)有的屏蔽材料主要是金屬材料和復(fù)合材料。然而，這兩類材料在某些方面均存在一定的局限性，如金屬材料(Cu、Fe、Ni及其合金)密度較大；復(fù)合材料的力學(xué)性能和電磁屏蔽性能不夠高且屏蔽穩(wěn)定性較差。與上述兩類材料相比，鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高、導(dǎo)電和導(dǎo)磁性能良好、不需要做太多復(fù)雜的處理，便能獲得較好的屏蔽性能以滿足電子、通信、航空航天和國(guó)防軍事工業(yè)等領(lǐng)域?qū)p量化、節(jié)能和抗輻射等的需求。因此，鎂及鎂合金是一種十分有潛力的屏蔽材料，發(fā)展高強(qiáng)、高屏蔽的鎂合金是屏蔽材料開(kāi)發(fā)的重要方向。然而，根據(jù)本發(fā)明的前期研究發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度鎂合金的屏蔽效能不高，這是由于添加較多的合金元素會(huì)影響鎂合金的導(dǎo)電性能，從而降低其屏蔽性能。因此，改善高強(qiáng)度鎂合金的電磁屏蔽性能十分重要。目前，適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚹軌虼蠓忍岣哝V合金強(qiáng)度，有鑒于此，本發(fā)明申請(qǐng)人考慮從高強(qiáng)度變形鎂合金入手，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に噥?lái)提高其電磁屏蔽性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝；經(jīng)過(guò)所述熱處理工藝，在保證良好力學(xué)性能的同時(shí)顯著提高高強(qiáng)度變形鎂合金的電磁屏蔽性能。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝，其特征在于將擠壓塑性變形后的鎂合金板材，在38(T420°C固溶，保溫4飛小時(shí)，水淬至室溫，再加熱至13(T19(TC時(shí)效，保溫4 50小時(shí)，空冷至室溫。進(jìn)一步，所述再加熱為13(T17(TC時(shí)效，保溫15 25小時(shí)，空冷至室溫。進(jìn)一步，本發(fā)明提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝，還可以是將擠壓塑性變形后的鎂合金板材直接加熱至13(T200°C，保溫Γ90小時(shí)，空冷至室溫。進(jìn)一步，所述鎂合金板材直接加熱至15(T17(TC，保溫Γ50小時(shí)，空冷至室溫。上述兩種方案中，所述鎂合金在擠壓塑性變形前，先經(jīng)過(guò)均勻化處理，即在熱處理爐中對(duì)鎂合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理，工藝參數(shù)為溫度36(T430°C，時(shí)間6 20小時(shí)。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的效果顯著；擠壓態(tài)的高強(qiáng)度變形鎂合金通過(guò)本發(fā)明所述的熱處理工藝，能在保證良好力學(xué)性能的同時(shí)顯著提高其電磁屏蔽性 能，解決了目前擠壓態(tài)高強(qiáng)度鎂合金由于電磁屏蔽性能不夠高，而限制其應(yīng)用范圍的問(wèn)題。2、與本發(fā)明相近的熱處理工藝一般都是用于改善鎂合金的力學(xué)性能，而本發(fā)明將其運(yùn)用于改善鎂合金的電磁屏蔽性能，并取得了良好的效果，使高強(qiáng)度變形鎂合金的電磁屏蔽性能大幅度提升，而力學(xué)性能也得到了保證。3、本發(fā)明使用面廣可適用于多種牌號(hào)的商用高強(qiáng)度變形鎂合金體系(如ZK系或AZ 系)。4、本發(fā)明成本較低所采用的熱處理爐為常用設(shè)備，且工藝簡(jiǎn)單成熟，容易操作，故成本較低。


圖I為ZK60鎂合金擠壓后的掃描組織照片；
圖2為ZK60鎂合金擠壓后，經(jīng)400°C固溶5小時(shí)，然后水淬，再經(jīng)130°C時(shí)效4小時(shí)，空冷后的掃描組織照片；
圖3為ZK60鎂合金擠壓后，經(jīng)400°C固溶5小時(shí)，然后水淬，再經(jīng)130°C時(shí)效20小時(shí)，空冷后的掃描組織照片；
圖4為ZK60鎂合金擠壓后，經(jīng)400°C固溶5小時(shí)，然后水淬，再經(jīng)170°C時(shí)效25小時(shí)，空冷后的掃描組織照片；
圖5為ZK60鎂合金擠壓后，經(jīng)150°C時(shí)效4小時(shí)，空冷后的掃描組織照片；
圖6為ZK60鎂合金擠壓后，經(jīng)150°C時(shí)效15小時(shí)，空冷后的掃描組織照片；
圖7為ZK60鎂合金擠壓后，經(jīng)150°C時(shí)效25小時(shí)，空冷后的掃描組織照片；
圖8為ZK60鎂合金擠壓后，經(jīng)150°C時(shí)效50小時(shí)，空冷后的掃描組織照片。圖9為ZK60鎂合金擠壓后，經(jīng)150°C時(shí)效90小時(shí)，空冷后的掃描組織照片。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)說(shuō)明的是這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于以下的實(shí)施例。實(shí)施例I :一種提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝方法，
該熱處理工藝包括以下步驟
(I)采用鎂合金原料使用普通ZK60高強(qiáng)度變形鎂合金鑄錠為原料，合金成分(重量百分含量)為6. 37%Zn、0. 53%Zr，雜質(zhì)元素小于O. 007%，其余為Mg。
(2)鎂合金鑄錠的均勻化處理在熱處理爐中進(jìn)行鎂合金鑄錠的均勻化處理，工藝參數(shù)為溫度420°C，時(shí)間12小時(shí)。(3)擠壓塑性變形將均勻化處理后的鎂合金鑄錠在擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，工藝參數(shù)為擠壓溫度390°C，擠壓比為3. 33。圖I是ZK60變形鎂合金鑄錠，經(jīng)擠壓塑性變形后的掃描照片。從圖中可以看出，擠壓態(tài)的鎂合金在晶界和晶內(nèi)分布較多第二相(MgZn和MgZn2),并且在變形比較嚴(yán)重的晶粒間還分布著細(xì)小的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織。經(jīng)擠壓變形后的ZK60鎂合金在室溫下的抗拉強(qiáng)度為283MPa，屈服強(qiáng)度為230MPa，延伸率為26% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，合金的屏蔽效能分別為 60. 2dB、55. 8dB。 (4)固溶+時(shí)效熱處理工藝將擠壓塑性變形后的變形鎂合金在400°C固溶，保溫5小時(shí)，水淬至室溫，再加熱至130°C時(shí)效，保溫4小時(shí)，空冷至室溫。圖2是擠壓態(tài)ZK60鎂合金經(jīng)過(guò)固溶+時(shí)效熱處理工藝后的金相組織照片。與上述步驟(3)所述的擠壓態(tài)鎂合金相比，晶粒尺寸較大，一些第二相在基體上析出。經(jīng)本發(fā)明工藝固溶+時(shí)效處理的ZK60變形鎂合金，在室溫下的抗拉強(qiáng)度為327MPa，屈服強(qiáng)度為270MPa，延伸率為23% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，合金的屏蔽效能分別為63. 7dB、56.8dB。
實(shí)施例2 :鎂合金原料及均勻化處理工藝、塑性變形、固溶熱處理工藝和參數(shù)與實(shí)施例I相同。只是固溶熱處理之后的時(shí)效熱處理工藝參數(shù)不同，參數(shù)為 溫度130°C，時(shí)間20小時(shí)。經(jīng)過(guò)實(shí)施例2處理得到的ZK60變形鎂合金，在室溫下的抗拉強(qiáng)度為319MPa，屈服強(qiáng)度為252MPa，延伸率為20% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，合金的屏蔽效能分別為68.7dB、60. OdB0
實(shí)施例3 :采用同實(shí)施例I同樣的鎂合金原料、鎂合金鑄錠均勻化處理、擠壓塑性變形、固溶熱處理工藝，而且工藝參數(shù)完全相同。所不同的是將實(shí)施例I所述的固溶熱處理之后的變形鎂合金進(jìn)行時(shí)效熱處理的工藝參數(shù)不同，參數(shù)為溫度170°C，時(shí)間25小時(shí)。圖4是擠壓態(tài)ZK60鎂合金經(jīng)過(guò)實(shí)施例3所述熱處理后的掃描組織照片，從圖中可以看出，合金的晶內(nèi)和晶界均有大量第二相析出，呈彌散、均勻分布，并且第二相數(shù)量較圖3明顯增多。經(jīng)實(shí)施例2處理得到的ZK60變形鎂合金，在室溫下的抗拉強(qiáng)度為327MPa，屈服強(qiáng)度為294MPa，延伸率為21% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，合金的屏蔽效能分別為70. 5dB、63. ldB。
實(shí)施例4 :采用同實(shí)施例I同樣的鎂合金原料、鎂合金鑄錠均勻化處理、擠壓塑性變形，而且工藝參數(shù)完全相同。所不同的是擠壓塑性變形后并沒(méi)有進(jìn)行如實(shí)施I所述的固溶處理工藝，而是直接進(jìn)行人工時(shí)效處理，其工藝參數(shù)為加熱至150°C時(shí)效，保溫4小時(shí)，空冷至室溫。經(jīng)實(shí)施例4處理得到的ZK60變形鎂合金，在室溫下的抗拉強(qiáng)度為303MPa，屈服強(qiáng)度為241MPa，延伸率為20% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，屏蔽效能分別為7L 7dB,65. 5dB。
本實(shí)施例中擠壓塑性變形后直接人工時(shí)效處理的ZK60鎂合金掃描組織如圖5所示。與圖2對(duì)比可見(jiàn)，圖5的晶粒較為細(xì)小，析出的第二相分布均勻、細(xì)小、密集，且數(shù)量較多。這是由于在直接時(shí)效的熱處理狀態(tài)下，合金保留了擠壓塑性變形時(shí)的位錯(cuò)以及亞結(jié)構(gòu)等變形組織，它們提供了大量的形核點(diǎn)，有利于第二相析出。
實(shí)施例5 :本實(shí)施例采用的鎂合金原料、鎂合金鑄錠均勻化處理、擠壓塑性變形工藝都與實(shí)施例4相同，而且工藝參數(shù)也一致。與實(shí)施例4不同的是人工時(shí)效處理的保溫時(shí)間不同，保溫時(shí)間為15小時(shí)。圖6是擠壓態(tài)ZK60鎂合金經(jīng)過(guò)150°C時(shí)效，保溫15h熱處理后的掃描照片。從圖中可以看出，時(shí)效處理后的合金仍然保留了部分?jǐn)D壓塑性變形后的組織，即晶粒大小不均勻，鎂基體上析出了大量細(xì)小的Mg-Zn第二相。經(jīng)實(shí)施例5處理得到的ZK60變形鎂合金，在 室溫下的抗拉強(qiáng)度為316MPa，屈服強(qiáng)度為269MPa，延伸率為20% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，屏蔽效能分別為77. 3dB、71. 6dB。
實(shí)施例6 :本實(shí)施例采用的鎂合金原料、鎂合金鑄錠均勻化處理、擠壓塑性變形工藝都與實(shí)施例4相同，而且工藝參數(shù)也一致。所不同的是時(shí)效處理的保溫時(shí)間不同，保溫時(shí)間為25小時(shí)。本實(shí)施例中合金人工時(shí)效處理(150°C X25h)后的掃描組織如圖7所示，與圖6相t匕，第二相的析出更加均勻。經(jīng)實(shí)施例6處理得到的ZK60變形鎂合金，在室溫下的抗拉強(qiáng)度為304MPa，屈服強(qiáng)度為274MPa，延伸率為17% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，屏蔽效能分別為 70. OdB,65. 6dB。
實(shí)施例7 :本實(shí)施例采用的鎂合金原料、鎂合金鑄錠均勻化處理、擠壓塑性變形工藝都與實(shí)施例4相同，而且工藝參數(shù)也一致。所不同的是時(shí)效處理的保溫時(shí)間不同，保溫時(shí)間為50h小時(shí)。經(jīng)實(shí)施例7處理得到的ZK60變形鎂合金，在室溫下的抗拉強(qiáng)度為313MPa，屈服強(qiáng)度為285MPa，延伸率為19% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，合金的屏蔽效能分別為79. 5dB、68.4dB。
實(shí)施例8 :本實(shí)施例采用的鎂合金原料、鎂合金鑄錠均勻化處理、擠壓塑性變形工藝都與實(shí)施例4相同，而且工藝參數(shù)也一致。所不同的是時(shí)效處理的保溫時(shí)間不同，保溫時(shí)間為90h小時(shí)。圖9是ZK60變形鎂合金150°C直接時(shí)效，保溫50h的掃描組織照片，與圖5、6、7、8對(duì)比發(fā)現(xiàn)，合金在相同的溫度下時(shí)效，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，第二相析出增多，并且晶粒尺寸稍微增大。經(jīng)實(shí)施例8處理得到的ZK60變形鎂合金，在室溫下的抗拉強(qiáng)度為319MPa，屈服強(qiáng)度為295MPa，延伸率為16% ;頻率為200MHz和1200MHz時(shí)，合金的屏蔽效能分別為71. 2dB、58. OdB0
表I上述實(shí)施例中高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能和力學(xué)性能比較
權(quán)利要求
1.提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝，其特征在于將擠壓塑性變形后的鎂合金板材，在38(T420°C固溶，保溫4 6小時(shí)，水淬至室溫，再加熱至13(Tl90°C時(shí)效，保溫Γ50小時(shí)，空冷至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝，其特征在于所述再加熱為13(Tl70°C時(shí)效，保溫15 25小時(shí)，空冷至室溫。
3.提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝，其特征在于將擠壓塑性變形后的鎂合金板材直接加熱至13(T200°C，保溫Γ90小時(shí)，空冷至室溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝，其特征在于所述鎂合金板材直接加熱至15(Tl70°C，保溫Γ50小時(shí)，空冷至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝，其特征在于所述鎂合金在擠壓塑性變形前，先經(jīng)過(guò)均勻化處理，即在熱處理爐中對(duì)鎂合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理，工藝參數(shù)為溫度36(T430°C，時(shí)間6 20小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高高強(qiáng)度變形鎂合金電磁屏蔽性能的熱處理工藝，將擠壓塑性變形后的鎂合金板材，在380～420℃固溶，保溫4～6小時(shí)，水淬至室溫，再加熱至130～190℃時(shí)效，保溫4～50小時(shí)，空冷至室溫；以及直接將鎂合金板材加熱至130～200℃時(shí)效,保溫4～90小時(shí)，空冷至室溫。本發(fā)明能在保證良好力學(xué)性能的同時(shí)顯著提高高強(qiáng)度變形鎂合金的電磁屏蔽性能。經(jīng)本發(fā)明所述的熱處理工藝處理后的變形鎂合金應(yīng)用范圍廣泛，可滿足3C產(chǎn)品、航空航天和國(guó)防軍工等領(lǐng)域的實(shí)際需求。而且，本發(fā)明所用設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，且容易操作。
文檔編號(hào)C22F1/06GK102644040SQ201210168498
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者劉娟, 潘復(fù)生, 陳先華 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)