專利名稱：一種降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎂合金加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝方法。
背景技術(shù)：
鎂合金具有重量輕、比強(qiáng)度高、減震降噪、易于回收等優(yōu)點(diǎn)，在3C、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，由于鎂及其合金具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)，室溫下只有基面滑移系開動(dòng)、且基面滑移的臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)小于其它滑移系，因此鎂合金在擠壓、軋制等變形加工之后往往具有強(qiáng)烈的基面織構(gòu)，導(dǎo)致鎂合金加工材顯示明顯的各向異性，即拉壓不對稱性。具有這樣拉壓不對稱性的鎂合金材料在后續(xù)成品的制備加工(即二次成型加工)過程中，例如沖壓成汽車車身覆蓋件、筆記本電腦外殼等，將惡化成型性能、造成嚴(yán)重的產(chǎn)品缺陷。這一問題大大阻礙了鎂合金材料的廣泛應(yīng)用。為了解決上述鎂合金材料的拉壓不對稱性，目前采用的方法有 兩種，一種是在鎂合金中添加稀土元素，即采用稀土合金化通過形成稀土織構(gòu)來減弱鎂合金基面織構(gòu)。但是，由于稀土價(jià)格昂貴，稀土鎂合金無法大范圍推廣應(yīng)用于民用產(chǎn)品。另一種是采用多向反復(fù)變形的方式，通過晶粒細(xì)化或織構(gòu)漫散來改善鎂合金材料的成型性能，但是該方法生產(chǎn)效率低、工序多、工藝復(fù)雜，且僅限于小尺寸材料的加工處理。如何提供一種簡單有效、可用于常規(guī)擠壓、軋制等變形加工的、降低鎂合金材料拉壓不對稱性的工藝方法，是使鎂合金變形材得到廣泛應(yīng)用的瓶頸技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前鎂合金擠壓、軋制變形材易于出現(xiàn)基面織構(gòu)、難以進(jìn)行二次成型加工的問題，本發(fā)明的目的是提供一種簡單有效、可用于常規(guī)擠壓、軋制等變形加工的、降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝。實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝方法，其特征在于，該工藝方法是依據(jù)孿晶變形特性提出沿?cái)D壓、軋制主變形方向首先施加一定量的壓縮預(yù)變形，然后采用感應(yīng)加熱和淬火的方法；具體步驟包括:
將經(jīng)常規(guī)擠壓、軋制加工而成的鎂合金變形材，沿主變形方向施加5 10%應(yīng)變量的壓縮變形；
然后，對預(yù)變形的鎂合金變形材，采用感應(yīng)加熱方式加熱至35(T450°C，在該溫度下停留5秒10分鐘；
再對感應(yīng)加熱處理后的鎂合金變形材進(jìn)行水淬淬火，水溫6(T70°C。進(jìn)一步，所述鎂合金變形材為AZ (Mg-Al-Zn)系、ZK (Mg-Zn-Zr)系或Mg-Mn系鎂
I=1-Wl O
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
1)本發(fā)明提出將經(jīng)常規(guī)擠壓、軋制加工而成的鎂合金變形材，沿主變形方向施加5 10%應(yīng)變量的壓縮變形。如背景技術(shù)中所述，鎂合金在擠壓、軋制等變形加工之后呈現(xiàn)基面織構(gòu)，在沿主變形方向的壓縮力的作用下，將在鎂基體中激發(fā)大量(IC)Tg拉伸孿晶?；婵棙?gòu)越強(qiáng)烈，越容易出現(xiàn){10T21拉伸孿晶。隨后，對這種具有孿晶
結(jié)構(gòu)的鎂合金變形材進(jìn)行感應(yīng)加熱并短時(shí)保溫使材料內(nèi)外表面均達(dá)到35(T450°C。感應(yīng)加熱是在交變電場的作用下利用金屬材料自身的感生電流加熱，瞬間即可快速升溫至預(yù)定溫度。在這樣的快速加熱、短時(shí)保溫的感應(yīng)熱處理過程中，由于原子來不及擴(kuò)散，因而原有變形材的晶粒尺寸和孿晶結(jié)構(gòu)仍保持不變，與此同時(shí)材料中的空位缺陷濃度則大幅度增加。進(jìn)一步，通過水淬淬火將這些空位保留下來。研究表明，空位的存在將大大降低激發(fā)孿晶所需的臨界分切應(yīng)力，并可在更低的應(yīng)力作用下生長和持續(xù)引發(fā)周圍基體產(chǎn)生變形孿晶。因此，這種具有過飽和空位的孿晶結(jié)構(gòu)鎂合金使其塑性變形能力得到明顯提高，合金在室溫成型時(shí)的拉壓不對稱性顯著降低，成型性能明顯改善。2)本發(fā)明降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝方法依據(jù)孿晶變形特性提出，應(yīng)用范圍廣，適用于常規(guī)擠壓、軋制等變形加工材，同時(shí)適用于易于出現(xiàn)基面織構(gòu)的、難以進(jìn)行二次成型加工的所有鎂合金系，包括商業(yè)化AZ (Mg-Al-Zn)系、ZK (Mg-Zn-Zr)系和Mg-Mn系等鎂合金。3)本發(fā)明降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝方法，工藝簡單可行，可使用目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的感應(yīng)熱處理設(shè)備，不增加額外投資，而且處理時(shí)間短、生產(chǎn)效率高，工藝成本低。


圖1是Mg-1.8Mn合金擠壓棒材沿?cái)D壓方向壓縮10%的金相顯微組織照片；
圖2是Mg-1.5Zn-0.6Zr合金擠壓棒材沿?cái)D壓方向預(yù)壓縮變形5%的金相顯微組織照
片;
圖3是孿晶結(jié)構(gòu)Mg-1.5Zn-0.6Zr合金棒材400°C感應(yīng)熱處理后的金相顯微組織照片。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1:采用半連續(xù)鑄造工藝得到的Mg-1.8Mn合金鑄錠，經(jīng)車皮、均勻化處理后，在臥式擠壓機(jī)上擠壓成Φ16_的棒材，擠壓后空冷至室溫。力學(xué)性能測試表明，該棒材拉伸屈服強(qiáng)度為175 1^&，壓縮屈服強(qiáng)度為6610^，拉壓比為2.65。將上述擠壓棒材沿?cái)D壓方向壓縮10%，圖1顯示鎂合金中產(chǎn)生了大量的孿晶結(jié)構(gòu)。將具有孿晶結(jié)構(gòu)的Mg-1.8Μη合金棒材進(jìn)行感應(yīng)熱處理，分別加熱至352°C、390°C、433°C，并短時(shí)保溫5s，隨后于70°C的溫水中進(jìn)行水淬。分別測試加熱至不同溫度的合金棒材的室溫拉伸和室溫壓縮力學(xué)性能，結(jié)果如表I所示。從表I可以看出，經(jīng)過本發(fā)明所提出的降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝處理后，Mg-1.8Mn合金棒材的拉壓比降低到1.51 1.66,與處理前的拉壓比相比，降低了 37 43%，拉壓不對稱性得到明顯改善。力學(xué)性能測試結(jié)果還顯示，處理前的合金棒材發(fā)生斷裂時(shí)的拉伸和壓縮應(yīng)變分別為7%和19% ;經(jīng)過本發(fā)明的感應(yīng)熱處理工藝處理后，加熱至上述不同溫度的合金棒材發(fā)生斷裂時(shí)的拉伸和壓縮應(yīng)變分別達(dá)到26 30%和14 16%，表明合金的塑性變形性能有了明顯改善。
表I采用本發(fā)明方法處理后Mg-ι.SMn合金棒材的室溫拉伸和壓縮力學(xué)I能
權(quán)利要求
1.一種降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝方法,其特征在于,該工藝方法是依據(jù)孿晶變形特性提出沿?cái)D壓、軋制主變形方向首先施加一定量的壓縮預(yù)變形，然后采用感應(yīng)加熱和淬火的方法；具體步驟包括: 將經(jīng)常規(guī)擠壓、軋制加工而成的鎂合金變形材，沿主變形方向施加5 10%應(yīng)變量的壓縮變形；然后，對預(yù)變形的鎂合金變形材，采用感應(yīng)加熱方式加熱至35(T450°C，在該溫度下停留5秒 10分鐘；再對感應(yīng)加熱處理后的鎂合金變形材進(jìn)行水淬淬火，水溫60 0C 70。。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝方法，其特征在于 ，所述鎂合金變形材為AZ (Mg-Al-Zn)系、ZK (Mg-Zn-Zr)系或Mg-Mn系鎂合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降低鎂合金材料拉壓不對稱性的感應(yīng)熱處理工藝方法，針對目前鎂合金擠壓、軋制變形材易于出現(xiàn)基面織構(gòu)、難以進(jìn)行二次成型加工的問題，依據(jù)孿晶變形特性提出沿?cái)D壓、軋制主變形方向首先施加一定量的壓縮預(yù)變形，然后采用感應(yīng)加熱淬火，從而達(dá)到降低鎂合金加工材的拉壓不對稱性、改善塑性變形能力的目的。該方法簡單可行，效果明顯，可使用目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的感應(yīng)熱處理設(shè)備，不增加額外投資，而且處理時(shí)間短、生產(chǎn)效率高，成本低，適用范圍廣。
文檔編號(hào)C22F1/06GK103194702SQ201310144920
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者張靜, 劉敏, 帥林飛 申請人:重慶大學(xué)