專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓增強(qiáng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓增強(qiáng)方法，屬有色金屬塊體狀材料的塑性變形及應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有色金屬鎂合金是一種輕金屬結(jié)構(gòu)材料，易于進(jìn)行機(jī)械加工，在電子、航空、航天、儀表工業(yè)領(lǐng)域得到了較廣泛應(yīng)用；由于鎂基合金強(qiáng)度低、耐磨性及耐腐蝕性差，在工業(yè)應(yīng)用 中受到了很大限制，必須對(duì)鎂合金進(jìn)行增強(qiáng)處理，才能擴(kuò)展鎂合金的使用范圍。劇烈塑性變形-Severe Plastic Deformarion, SF1D技術(shù),可以將金屬材料的
晶粒尺寸細(xì)化到亞微米甚至納米級(jí)，目前常見(jiàn)的劇烈塑性變形技術(shù)有等徑角擠壓、累積疊車(chē)U等通道軋制等，可以獲得致密的塊體材料，具有重要的應(yīng)用價(jià)值，但這些變形方法仍存在諸多技術(shù)問(wèn)題和不足。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)的情況，在臥式液壓擠壓機(jī)上，在筒形擠壓模具內(nèi)、在加熱狀態(tài)下，對(duì)鎂合金塊進(jìn)行雙向往復(fù)擠壓塑性變形，使鎂合金塊的晶粒組織細(xì)化、致密，以提高鎂合金塊的強(qiáng)度。技術(shù)方案
使用的化學(xué)物質(zhì)材料為鎂合金塊、乙醇、去離子水、砂紙，其準(zhǔn)備用量如下以毫米、毫升為計(jì)量單位
鎂合金塊ΑΖ31，Φ IOOmmX 200mm，I 塊 乙醇CH3CH2OH, 500ml ±5ml 去離子水H20，1000ml 土 IOml 砂紙:SiC，800目，2張 制備方法如下
(1)精選化學(xué)物質(zhì)材料
對(duì)制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制
鎂合金塊固態(tài)塊體，含鎂量96%，含鋁量3. 0%，含鋅量I. 0%
乙醇液態(tài)液體，99. 0%
去離子水液態(tài)液體，99. 9%
砂紙固態(tài)固體
(2)清洗鎂合金塊
量取乙醇200ml，將鎂合金塊浸泡于乙醇中，進(jìn)行浸泡洗滌，時(shí)間30min，浸泡洗滌后將鎂合金塊置于干燥架上晾干；(3)預(yù)熱鎂合金塊
將鎂合金塊置于預(yù)熱爐中，進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度300° C，預(yù)熱時(shí)間ISOmin ；
(4)雙向往復(fù)擠壓鎂合金塊
鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓是在臥式擠壓機(jī)上進(jìn)行的，是在筒形模具內(nèi)、在加熱、在左右擠壓伸縮壓頭和壓環(huán)的作用下完成的；
①制作雙向往復(fù)擠壓筒形模具
雙向往復(fù)擠壓筒形模具用鉻鎢錳鋼制作，呈圓筒形，壁厚為50mm，內(nèi)圓光滑，內(nèi)圓表面粗糙度為 RaO. 16-0. 32 μ m ; ②固定雙向往復(fù)擠壓筒形模具
將雙向往復(fù)擠壓筒形模具置于臥式擠壓機(jī)的模具固定架內(nèi)，并置于加熱套內(nèi)；
③開(kāi)啟加熱套，加熱筒形模具，加熱溫度為300°C，并保溫；
④置放鎂合金塊、并固定
將預(yù)熱后的鎂合金塊置于筒形模具內(nèi)；
將擠壓機(jī)的左右擠壓頭和擠壓環(huán)伸入筒形模具兩端內(nèi)部，并接觸鎂合金塊；
⑤同時(shí)開(kāi)啟左右擠壓頭和擠壓環(huán)，擠壓頭擠壓鎂合金塊中間部，擠壓頭擠壓壓強(qiáng)為800MPa，擠壓環(huán)擠壓鎂合金塊外圈部，擠壓環(huán)擠壓壓強(qiáng)為lOOMPa，擠壓時(shí)間均為lOmin，在此過(guò)程中，左右擠壓頭向里運(yùn)動(dòng)，左右擠壓環(huán)向外運(yùn)動(dòng)，鎂合金塊由圓柱形逐漸變形為圓筒形；
⑥開(kāi)啟往復(fù)擠壓調(diào)控器，進(jìn)行瞬時(shí)往復(fù)擠壓，此時(shí)，擠壓頭擠壓壓強(qiáng)為lOOMPa，擠壓環(huán)擠壓壓強(qiáng)為800MPa，擠壓時(shí)間均為lOmin，在此過(guò)程中，左右擠壓頭向外運(yùn)動(dòng)，左右擠壓環(huán)向里運(yùn)動(dòng)，鎂合金塊由圓筒形又逐漸變形為圓柱形，往復(fù)擠壓次數(shù)為14次；在左右擠壓頭和左右擠壓環(huán)的循環(huán)往復(fù)擠壓作用下，鎂合金塊將發(fā)生塑性變形，金相組織細(xì)化、致密，變形率為90%，鎂合金塊的形狀在圓筒形和圓柱形之間反復(fù)變化，完成塑性變形擠壓動(dòng)作；
⑦往復(fù)擠壓變形后，關(guān)閉加熱套，關(guān)閉往復(fù)擠壓調(diào)控器，使鎂合金塊在筒形模具內(nèi)靜置2min ；
⑧退出左右擠壓頭和擠壓環(huán)，取出往復(fù)擠壓后的鎂合金塊，在空氣中冷卻至25。C；
(5)低溫回火
將往復(fù)擠壓后的鎂合金塊置于回火熱處理爐內(nèi)，進(jìn)行低溫回火處理，回火溫度100° C，回火時(shí)間lOmin，回火后的鎂合金塊即為終產(chǎn)物；
(6)表面砂光、清洗
將回火后的鎂合金塊用砂紙打磨，使表面光潔，然后用去離子水清洗，并晾干；
(7)檢測(cè)、分析、表征
對(duì)擠壓增強(qiáng)的鎂合金塊的金相組織、力學(xué)性能要進(jìn)行檢測(cè)、分析、表征；
用掃描電子顯微鏡進(jìn)行金相組織分析；
用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能分析；
結(jié)論往復(fù)擠壓的鎂合金塊金相組織細(xì)化、致密，平均晶粒尺寸為500nm，抗拉強(qiáng)度為600MPao有益效果
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有明顯的先進(jìn)性，是針對(duì)鎂合金塊強(qiáng)度低的情況，采用雙向往復(fù)擠壓法進(jìn)行塑性變形，有效提高了鎂合金塊的抗拉強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度可達(dá)600MPa，可用來(lái)制造多種工業(yè)零件，此往復(fù)擠壓增強(qiáng)方法工藝先進(jìn)，數(shù)據(jù)翔實(shí)準(zhǔn)確，往復(fù)擠壓變形均勻，是十分理想的鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓增強(qiáng)方法。


圖I為鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓狀態(tài)圖 圖2為筒形模具結(jié)構(gòu)主視圖 圖3為筒形模具結(jié)構(gòu)側(cè)視圖 圖4為鎂合金塊擠壓后的金相組織圖 圖中所示，附圖標(biāo)記清單如下
I、往復(fù)擠壓機(jī)，2、筒形模具，3、顯示屏，4、指示燈，5、電源開(kāi)關(guān)，6、往復(fù)擠壓調(diào)控器，7、左液壓泵站開(kāi)關(guān)，8、右液壓泵站開(kāi)關(guān)，9、左擠壓頭調(diào)控器，10、右擠壓頭調(diào)控器，11、左液壓泵站，12、右液壓泵站，13、左液壓管路，14、右液壓管路，15、左液壓伸縮腔，16、右液壓伸縮 腔，17、左擠壓頭，18、右擠壓頭，19、左固定架，20、右固定架，21、鎂合金塊，22、模具內(nèi)壁部，23、模具外圓部，24、左擠壓環(huán)調(diào)控器，25、右擠壓環(huán)調(diào)控器，26、左擠壓環(huán)，27、右擠壓環(huán)，28、加熱套，29、加熱溫度調(diào)控器。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明
圖I所示，為鎂合金塊雙向往復(fù)擠壓狀態(tài)圖，各部位置、連接關(guān)系要正確，按序操作。往復(fù)擠壓鎂合金塊使用的化學(xué)物質(zhì)的量值是按預(yù)先設(shè)置的范圍確定的，以克、毫升、暈米為計(jì)量單位。鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓是在臥式往復(fù)擠壓機(jī)上進(jìn)行的，是在筒形模具內(nèi)、在加熱、在左右擠壓頭和擠壓環(huán)的作用下完成的；
往復(fù)擠壓機(jī)I為臥式，在往復(fù)擠壓機(jī)I的控制臺(tái)上設(shè)有顯示屏3、指示燈4、電源開(kāi)關(guān)5、往復(fù)擠壓調(diào)控器6、左液壓泵站開(kāi)關(guān)7、右液壓泵站開(kāi)關(guān)8、左擠壓頭調(diào)控器9、右擠壓頭調(diào)控器10、左擠壓環(huán)調(diào)控器24、右擠壓環(huán)調(diào)控器25、加熱溫度調(diào)控器29 ;在往復(fù)擠壓機(jī)I的上部中間位置設(shè)有左固定架19、右固定架20，在左右固定架19、20之間置放筒形模具2，在筒形模具2的外部為加熱套28 ;筒形模具2內(nèi)中間部位置放鎂合金塊21，鎂合金塊21左部接觸左擠壓頭17和左擠壓環(huán)26，左擠壓頭17和左擠壓環(huán)26聯(lián)接左液壓伸縮腔15，左液壓伸縮腔15通過(guò)左液壓管路13聯(lián)接左液壓泵站11 ;鎂合金塊21右部接觸右擠壓頭18和右擠壓環(huán)27，右擠壓頭18和右擠壓環(huán)27聯(lián)接右液壓伸縮腔16，右液壓伸縮腔16通過(guò)右液壓管路14聯(lián)接右液壓泵站12 ;左右擠壓頭17、18和左右擠壓環(huán)26、27按預(yù)設(shè)程序做往復(fù)擠壓動(dòng)作，完成對(duì)鎂合金塊的往復(fù)擠壓變形。圖2、3所示,為筒形模具結(jié)構(gòu)圖，由模具外圓部23、模具內(nèi)壁部22組成，內(nèi)壁部表面粗糙度為RaO. 16-0. 32 μ m。圖4所示，為鎂合金塊擠壓后的金相組織圖，經(jīng)過(guò)雙向往復(fù)擠壓變形14次后，鎂合金塊的平均晶粒尺寸達(dá)到500nm，晶粒得到了很大程度的細(xì)化。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓增強(qiáng)方法，其特征在于使用的化學(xué)物質(zhì)材料為鎂合金塊、乙醇、去離子水、砂紙，其準(zhǔn)備用量如下以毫米、毫升為計(jì)量單位鎂合金塊ΑΖ31，Φ IOOmmX 200mm，I 塊乙醇CH3CH2OH, 500ml ±5ml 去離子水H20，1000ml 土 IOml砂紙:SiC，800目，2張 制備方法如下(1)精選化學(xué)物質(zhì)材料 對(duì)制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制 鎂合金塊固態(tài)塊體，含鎂量96%，含鋁量3. 0%，含鋅量I. 0% 乙醇液態(tài)液體，99. 0% 去離子水液態(tài)液體，99. 9%砂紙固態(tài)固體(2)清洗鎂合金塊 量取乙醇200ml，將鎂合金塊浸泡于乙醇中，進(jìn)行浸泡洗滌，時(shí)間30min，浸泡洗滌后將鎂合金塊置于干燥架上晾干；(3)預(yù)熱鎂合金塊將鎂合金塊置于預(yù)熱爐中，進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度300° C，預(yù)熱時(shí)間ISOmin ；(4)雙向往復(fù)擠壓鎂合金塊 鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓是在臥式擠壓機(jī)上進(jìn)行的，是在筒形模具內(nèi)、在加熱、在左右擠壓伸縮壓頭和壓環(huán)的作用下完成的； ①制作雙向往復(fù)擠壓筒形模具 雙向往復(fù)擠壓筒形模具用鉻鎢錳鋼制作，呈圓筒形，壁厚為50mm，內(nèi)圓光滑，內(nèi)圓表面粗糙度為 RaO. 16-0. 32 μ m ; ②固定雙向往復(fù)擠壓筒形模具 將雙向往復(fù)擠壓筒形模具置于臥式擠壓機(jī)的模具固定架內(nèi)，并置于加熱套內(nèi)； ③開(kāi)啟加熱套，加熱筒形模具，加熱溫度為300°C，并保溫； ④置放鎂合金塊、并固定 將預(yù)熱后的鎂合金塊置于筒形模具內(nèi)； 將擠壓機(jī)的左右擠壓頭和擠壓環(huán)伸入筒形模具兩端內(nèi)部，并接觸鎂合金塊； ⑤同時(shí)開(kāi)啟左右擠壓頭和擠壓環(huán)，擠壓頭擠壓鎂合金塊中間部，擠壓頭擠壓壓強(qiáng)為800MPa，擠壓環(huán)擠壓鎂合金塊外圈部，擠壓環(huán)擠壓壓強(qiáng)為lOOMPa，擠壓時(shí)間均為lOmin，在此過(guò)程中，左右擠壓頭向里運(yùn)動(dòng)，左右擠壓環(huán)向外運(yùn)動(dòng)，鎂合金塊由圓柱形逐漸變形為圓筒形； ⑥開(kāi)啟往復(fù)擠壓調(diào)控器，進(jìn)行瞬時(shí)往復(fù)擠壓，此時(shí)，擠壓頭擠壓壓強(qiáng)為lOOMPa，擠壓環(huán)擠壓壓強(qiáng)為800MPa，擠壓時(shí)間均為lOmin，在此過(guò)程中，左右擠壓頭向外運(yùn)動(dòng)，左右擠壓環(huán)向里運(yùn)動(dòng)，鎂合金塊由圓筒形又逐漸變形為圓柱形，往復(fù)擠壓次數(shù)為14次；在左右擠壓頭和左右擠壓環(huán)的循環(huán)往復(fù)擠壓作用下，鎂合金塊將發(fā)生塑性變形，金相組織細(xì)化、致密，變形率為90%，鎂合金塊的形狀在圓筒形和圓柱形之間反復(fù)變化，完成塑性變形擠壓動(dòng)作； ⑦往復(fù)擠壓變形后，關(guān)閉加熱套，關(guān)閉往復(fù)擠壓調(diào)控器，使鎂合金塊在筒形模具內(nèi)靜置2min ；⑧退出左右擠壓頭和擠壓環(huán)，取出往復(fù)擠壓后的鎂合金塊，在空氣中冷卻至25。C；(5)低溫回火 將往復(fù)擠壓后的鎂合金塊置于回火熱處理爐內(nèi)，進(jìn)行低溫回火處理，回火溫度100° C，回火時(shí)間lOmin，回火后的鎂合金塊即為終產(chǎn)物； (6)表面砂光、清洗 將回火后的鎂合金塊用砂紙打磨，使表面光潔，然后用去離子水清洗，并晾干；(7)檢測(cè)、分析、表征 對(duì)擠壓增強(qiáng)的鎂合金塊的金相組織、力學(xué)性能要進(jìn)行檢測(cè)、分析、表征； 用掃描電子顯微鏡進(jìn)行金相組織分析； 用拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能分析； 結(jié)論往復(fù)擠壓的鎂合金塊金相組織細(xì)化、致密，平均晶粒尺寸為500nm，抗拉強(qiáng)度為600MPao
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓增強(qiáng)方法，其特征在于鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓是在臥式往復(fù)擠壓機(jī)上進(jìn)行的，是在筒形模具內(nèi)、在加熱、在左右擠壓頭和擠壓環(huán)的作用下完成的； 往復(fù)擠壓機(jī)(I)為臥式，在往復(fù)擠壓機(jī)(I)的控制臺(tái)上設(shè)有顯示屏(3)、指示燈(4)、電源開(kāi)關(guān)(5)、往復(fù)擠壓調(diào)控器(6)、左液壓泵站開(kāi)關(guān)(7)、右液壓泵站開(kāi)關(guān)(8)、左擠壓頭調(diào)控器(9)、右擠壓頭調(diào)控器(10)、左擠壓環(huán)調(diào)控器(24)、右擠壓環(huán)調(diào)控器(25)、加熱溫度調(diào)控器(29 );在往復(fù)擠壓機(jī)(I)的上部中間位置設(shè)有左固定架(19 )、右固定架(20 )，在左右固定架(19)、(20)之間置放筒形模具(2)，在筒形模具(2)的外部為加熱套(28);筒形模具(2)內(nèi)中間部位置放鎂合金塊(21 )，鎂合金塊(21)左部接觸左擠壓頭(17)和左擠壓環(huán)(26)，左擠壓頭(17)和左擠壓環(huán)(26)聯(lián)接左液壓伸縮腔(15)，左液壓伸縮腔(15)通過(guò)左液壓管路(13)聯(lián)接左液壓泵站(11);鎂合金塊(21)右部接觸右擠壓頭(18)和右擠壓環(huán)(27)，右擠壓頭(18)和右擠壓環(huán)(27)聯(lián)接右液壓伸縮腔(16)，右液壓伸縮腔(16)通過(guò)右液壓管路(14)聯(lián)接右液壓泵站(12);左右擠壓頭(17)、(18)和左右擠壓環(huán)(26)、(27)按預(yù)設(shè)程序做往復(fù)擠壓動(dòng)作，完成對(duì)鎂合金塊的往復(fù)擠壓變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金塊的雙向往復(fù)擠壓增強(qiáng)方法，在往復(fù)擠壓機(jī)上，在筒形模具內(nèi)，在加熱狀態(tài)下，采用雙向往復(fù)擠壓變形法對(duì)鎂合金塊進(jìn)行增強(qiáng)擠壓，擠壓后鎂合金塊的金相組織將發(fā)生改變，提高了鎂合金塊的強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度可達(dá)600MPa，可用來(lái)制造加工多種工業(yè)零件，此增強(qiáng)方法工藝先進(jìn)，數(shù)據(jù)翔實(shí)準(zhǔn)確，往復(fù)擠壓均勻，是十分理想的鎂合金塊的往復(fù)擠壓增強(qiáng)方法。
文檔編號(hào)C22F1/06GK102766832SQ20121022360
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者方爽, 樊建鋒, 董洪標(biāo), 許并社 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)