一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，屬于金屬材料成型與加工【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明采用五種“中間坯”的制備方法，使鎂合金中組織性能“不均勻性”的科學(xué)研究成為了可能。通過(guò)對(duì)鎂合金組織及性能的“不均勻性”進(jìn)行控制，使鎂合金制件在惡劣服役環(huán)境中的高穩(wěn)定性、高壽命應(yīng)用得到提高。
【專利說(shuō)明】一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，屬于金屬材料成型與加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金由于質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽性和減震性好等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，被譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的綠色工程材料”。近年來(lái)隨著鎂合金制備方法、成型技術(shù)的改進(jìn)以及稀土鎂合金的大力研究，使鎂合金在軍工、民用等方面得到廣泛應(yīng)用。
[0003]鎂合金由于特殊的密排六方結(jié)構(gòu)，其a、c軸不相等，因此，即使是外形幾何尺寸對(duì)稱的試件或制件在塑性變形過(guò)程中也存在“拉壓不對(duì)稱性”，尤其是合金化程度較高時(shí)，這種“拉壓不對(duì)稱性”的影響因素就更復(fù)雜，導(dǎo)致變形后鎂合金的宏觀性能在某些方向上存在“不均勻”。
[0004]值得注意的是，如果鎂合金坯料或制件的幾何尺寸不對(duì)稱或不均勻時(shí)，這種性能上的“不均勻性”對(duì)鎂合金服役性能的“穩(wěn)定性”就會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，尤其是當(dāng)這類鎂合金制件應(yīng)用在高速汽(賽)車輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、導(dǎo)彈殼體等這類受熱、力或二者共同作用下的服役環(huán)境時(shí)，這種組織性能的“不均勻性”對(duì)制件服役壽命、服役安全的影響就必須要定量計(jì)算及嚴(yán)格控制，而目前關(guān)于鎂合金“組織及性能不均勻性”科學(xué)研究所需“中間坯”的相關(guān)制備方法與技術(shù)尚未見(jiàn)有人提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提 供一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，該方法使分析鎂合金中組織及性能“不均勻性”的科學(xué)研究成為可能；通過(guò)對(duì)鎂合金組織及性能的“不均勻性”進(jìn)行控制，可使鎂合金制件在惡劣服役環(huán)境中應(yīng)用的穩(wěn)定性及使用壽命得到提聞。
[0006]技術(shù)解決方案:
[0007]—種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，制備中間坯原料坯的形狀為圓柱形，成型后中間坯的中部開(kāi)有倒錐形空腔體。
[0008]所述成型后中間坯Θ角的范圍在45° -85°，高度h的范圍為5mm-500mm。
[0009]一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備另一方法，制備中間坯原料坯的形狀為梯形。
[0010]所述梯形坯料為等腰梯形、直角梯形或楔形。
[0011]所述等腰梯形底角β范圍為5° -85°，上底a范圍為5mm-100mm，下底b范圍為10mm-200mm，高度h范圍為5mm-200mm;直角梯形的底角Ψ范圍為5° -85°，上底a范圍為 5mm-100mm,下底 b 范圍為 10mm-200mm,高度 h 范圍為 5mm-200mm ;a 范圍為 5mm-100mm，楔形后端尺寸b范圍為10mm-200mm，楔形坡角Φ范圍為5° -85°。
[0012]一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，中間坯采用擠壓、鍛造、軋制、沖壓塑性變形加工制成。
[0013]進(jìn)一步地:一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，制備中間坯原料坯的形狀為矩形，采用異步或異徑的“不對(duì)稱”軋制方法加工制成。
[0014]進(jìn)一步:一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯，鎂合金包括成分的質(zhì)量百分比為，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-13%，Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-6%，Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0_6%，Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-2%，Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-6%，Li質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0_15%，RE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0_6%，其余為雜質(zhì)。
[0015]通常，不同類型的(變形)鎂合金試件或制件大致要經(jīng)過(guò)“材料制備、預(yù)變形、中間坯、二次加工、成品”幾個(gè)階段。
[0016]本發(fā)明中的“中間還”是指介于“材料制備”與“成品”工序之間且已進(jìn)行過(guò)“預(yù)變形”的一類毛坯的統(tǒng)稱，其特征在于，該“中間坯”既可以進(jìn)行“組織及性能不均勻性”的科學(xué)研究分析，也能夠再進(jìn)行“二次加工(或熱處理)”而成為“成品”。
[0017]在本發(fā)明中，把能直接制備出“中間坯”的坯料都定義為“原料坯”，以區(qū)別于前述工序中的最開(kāi)始處“材料制備”的概念。
[0018]本發(fā)明采用從“原料坯的形狀和塑性加工方式”兩個(gè)方面來(lái)制備出“中間坯”。
[0019]優(yōu)點(diǎn)及功能特點(diǎn):
[0020]為了便于對(duì)鎂合金開(kāi)展“組織性能不均勻性”應(yīng)用研究，提供出變形鎂合金在“尺寸和性能不均勻”條件下鎂合金的“中間坯”的制備方法。
[0021]本發(fā)明是由以下“兩大類”制備方案來(lái)實(shí)現(xiàn):第一類為原料坯采用圓柱形和梯形，制備出“尺寸與組織性能都不均勻”的鎂合金“中間坯”;第二類原料坯則采用矩形，采用“不對(duì)稱”軋制變形的方法，制備出“尺寸均勻”但“組織和性能不均勻”的鎂合金“中間坯”。
[0022]第一類，坯料坯采用圓柱形和梯形，“尺寸與組織性能都不均勻”的鎂合金“中間坯”的制備方法有以下四種:
[0023](I)原料坯采用圓柱形，制備出“壁厚不相等”的鎂合金制件
[0024]圓柱形的原料坯在擠壓、鍛造、沖壓設(shè)備上進(jìn)行塑性變形，成型后“中間坯”的中部開(kāi)有“倒錐形”空腔體。由于鎂合金制件的上、下各部分中受力不均，使鎂合金壁厚方向上的性能存在不均勻性，制備出“壁厚不相等”的鎂合金制件。
[0025](2)原料坯采用等腰梯形截面，制備出鎂合金的軋制制件
[0026]將原料坯制成等腰梯形截面形狀，由于在軋制過(guò)程中軋坯上、下表面的受力面積不相等，會(huì)使軋制件上、下表面的性能存在不均勻性。
[0027](3)原料還米用直角梯形截面，制備出續(xù)合金乳制制件
[0028]將原料坯制成直角梯形截面狀，由于在軋制過(guò)程中軋坯各部分受力不等，會(huì)使軋制件各部分的性能存在不均勻性。
[0029](4)原料還米用模形，制備出續(xù)合金乳制制件
[0030]將原料坯制成楔形，在軋制過(guò)程中沿著楔形方向軋制，最后軋坯為尺寸不均勻的板狀，軋制坯由于在楔形方向上受壓不均，導(dǎo)致其組織性能存在不均勻性。
[0031]第二類，原料坯采用矩形，“尺寸均勻”但“組織和性能不均勻”的鎂合金“中間坯”制備方法，有如下一種:
[0032]( I)異步或異徑的“不對(duì)稱”軋制方法的鎂合金制件
[0033]原料坯采用普通對(duì)稱形狀的矩形，通過(guò)異步或異徑軋制機(jī)進(jìn)行軋制，由于“不對(duì)稱”軋制機(jī)的上下軋輥轉(zhuǎn)速不同或上下軋輥直徑大小不等，會(huì)使軋制件的上、下表面的力學(xué)性能不均勻，從而制備出“尺寸均勻”但“組織和性能不均勻”的鎂合金“中間坯”。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為本發(fā)明圓柱形的中間坯主視圖；
[0035]圖2為圖1的俯視圖；
[0036]圖3為本發(fā)明等腰梯形原料坯軋制圖；
[0037]圖4為圖3的側(cè)視圖；
[0038]圖5為本發(fā)明直角梯形原料坯軋制圖；
[0039]圖6為圖5的側(cè)視圖；
[0040]圖7為本發(fā)明楔形原料坯軋制圖；
[0041]圖8為本發(fā)明矩形截面異步軋制圖；
[0042]圖9為本發(fā)明矩形截面異徑軋制圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]本發(fā)明針對(duì)變形鎂合金，以Mg為基體，再添加合金元素、微量合金元素，其中Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-13%，Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-6%，Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0_6%，Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0_2%，Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-6%，Li質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-15% ，RE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-6%。
[0044]鎂合金的“材料制備”工序環(huán)節(jié)可通過(guò)鑄造、粉末冶金、電磁攪拌和噴射沉積(成形)技術(shù)首先制出鑄坯、燒結(jié)坯、沉積坯，然后再通過(guò)擠壓、鍛造、軋制、沖壓等塑性變形方法進(jìn)行“預(yù)變形”或“二次加工(或熱處理)”。
[0045]實(shí)施例1
[0046]見(jiàn)圖1，圖1中Θ范圍在45。-85°，制件高度h范圍為5mm-500mm。
[0047]原料坯采用圓柱形，“壁厚不相等”的鎂合金中間坯I的制備
[0048]采用擠壓、鍛造、沖壓等塑性成型方法對(duì)圓柱形原料坯進(jìn)行塑性變形，制備出中部開(kāi)有“倒錐形”空腔體的中間坯1，由于“倒錐形”的存在使制件的壁厚在高度方向上存在尺寸不均勻，而在相同高度的壁厚度方向上存在組織性能不均勻。
[0049]實(shí)施例2
[0050]參見(jiàn)圖3，圖3中，2為軋輥，3為等腰梯形原料坯。等腰梯形的底角β范圍為
5。-85。，上底a范圍為5mm-100mm,下底b范圍為10mm-200mm,高度h范圍為5mm-200mm。
[0051]原料坯3采用等腰梯形截面的鎂合金中間坯軋制制件的制備，制備出等腰梯形截面原料坯，然后進(jìn)行軋制變形。
[0052]實(shí)施例3
[0053]見(jiàn)圖5，原料坯3采用直角梯形截面通過(guò)軋輥2軋制出鎂合金“中間坯”。
[0054]圖5中的直角梯形的底角Ψ范圍為5° -85°，上底a范圍為5mm-100mm，下底b范圍為10mm-200mm,高度h范圍為5mm-200mm。
[0055]實(shí)施例4
[0056]見(jiàn)圖7，原料坯3采用楔形截面通過(guò)軋輥2軋制出鎂合金“中間坯”。
[0057]圖7中的楔形前端尺寸a范圍為5mm-100mm,楔形后端尺寸b范圍為10mm-200mm,楔形坡角Φ范圍為5° -85°。
[0058]實(shí)施例5[0059]見(jiàn)圖8、圖9，原料坯2采用矩形截面，在異步或異徑軋輥2不對(duì)稱條件下軋制出鎂合金“中間坯”。
【權(quán)利要求】
1.一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，其特征在于，制備中間坯原料坯的形狀為圓柱形，成型后中間坯的中部開(kāi)有倒錐形空腔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，其特征在于，成型后中間坯的Θ角的范圍在45° -85°，高度h的范圍為5mm-500mm。
3.一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，其特征在于，制備中間坯原料還的形狀為梯形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，其特征在于，梯形坯料為等腰梯形、直角梯形或楔形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，其特征在于，等腰梯形底角β范圍為5° -85°，上底a范圍為5mm-100mm，下底b范圍為10mm-200mm，高度h范圍為5mm-200mm;直角梯形的底角Ψ范圍為5° -85°，上底a范圍為 5mm-100mm,下底 b 范圍為 10mm-200mm,高度 h 范圍為 5mm-200mm ;a 范圍為 5mm-100mm，楔形后端尺寸b范圍為10mm-200mm，楔形坡角Φ范圍為5° -85°。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，其特征在于，中間坯采用擠壓、鍛造、軋制、沖壓塑性變形加工制成。
7.一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯制備方法，其特征在于，制備中間坯原料坯的形狀為矩形，采用異步或異徑的“不對(duì)稱”軋制方法加工制成。
8.一種分析鎂合金組織性能不均勻性的中間坯，其特征在于，鎂合金包括成分的質(zhì)量百分比為，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-13%，Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-6%，Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0_6%，Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-2%，Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-6%，Li質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0_15%，RE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0_6%，其余為雜質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C22F1/06GK103469131SQ201310419919
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】李振亮, 任慧平, 金自力, 吳朗, 張婧 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)