一種鎂合金晶粒細(xì)化方法
【專利摘要】一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，屬于有色金屬塑性加工【技術(shù)領(lǐng)域】,它是通過(guò)預(yù)置孿晶、低溫退火、低溫?zé)嶙冃喂に?，使鎂合金在低溫?zé)嶙冃芜^(guò)程中易發(fā)生孿生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，孿晶與孿晶的相互作用以及孿晶與運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)間的相互反應(yīng)促進(jìn)新晶粒的形核；預(yù)置孿晶為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶提供優(yōu)先形核的點(diǎn)，優(yōu)先形核的點(diǎn)包括孿晶界、孿晶與孿晶交界處、孿晶與晶界交界處，從而加速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。本發(fā)明的生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低且易于實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種鎂合金晶粒細(xì)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，具體涉及的是一種通過(guò)“預(yù)置孿晶-低溫?zé)嶙冃巍狈?xì)化鎂合金晶粒的制備方法。屬于有色金屬塑性加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金是目前工業(yè)應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼減震性能好、彈性模量大、導(dǎo)熱性好、易切削加工以及易回收等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、機(jī)電與電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。然而，鎂合金為密排六方晶體結(jié)構(gòu)，室溫下獨(dú)立滑移系少，其塑性變形僅限于基面{0001}〈11-20〉滑移及錐面{10-12}〈10-11>孿生。而且常規(guī)軋制或擠壓鎂合金具有較強(qiáng)的基面織構(gòu)，這種織構(gòu)會(huì)導(dǎo)致較大的塑性各向異性，從而影響其塑性變形能力。可見(jiàn)，鎂合金室溫塑性差，這在一定程度上限制了其廣泛應(yīng)用。因此，調(diào)控組織(合金化、晶粒細(xì)化、調(diào)控織構(gòu)等)來(lái)提高鎂合金的塑性變形能力受到廣泛關(guān)注。[0003]晶粒細(xì)化是一種提高鎂合金材料綜合性能的有效方法，通過(guò)晶粒細(xì)化既可以提高鎂合金材料的強(qiáng)度，同時(shí)又可以提高其塑性，晶粒細(xì)化是進(jìn)行鎂合金組織調(diào)控的重要理論依據(jù)之一。晶粒細(xì)化的方法有粉末冶金、快速凝固、劇烈塑性變形(SPD)等，雖然這些方法已被證明是有效的，但其中的很多方法由于受生產(chǎn)成本與自身工藝的限制，不適于規(guī)?；\(yùn)用。例如粉末冶金、快速凝固等晶粒細(xì)化方法工藝復(fù)雜而且不可避免地會(huì)引入雜質(zhì)或缺陷，另外常見(jiàn)的劇烈塑性變形法工藝也較為復(fù)雜且對(duì)成形設(shè)備要求較高、成形模具昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，本發(fā)明通過(guò)“預(yù)置孿晶-低溫?zé)嶙冃巍狈?xì)化鎂合金晶粒的制備方法，在低溫?zé)嶙冃芜^(guò)程中利用預(yù)置孿晶誘發(fā)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶而加速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，采用本發(fā)明方法可以制備出晶粒尺寸細(xì)小、強(qiáng)韌性好的鎂合金材料，且成本低。
[0005]一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，包括下列工藝步驟:
1、預(yù)置孿晶
即對(duì)鎂合金板進(jìn)行預(yù)變性，通過(guò)預(yù)變形在鎂合金中預(yù)置孿晶，預(yù)變形溫度為20°c至225°C，預(yù)變形方法包括預(yù)鍛造、預(yù)壓縮、預(yù)擠壓與預(yù)軋制。
[0006]2、低溫退火
通過(guò)低溫退火消除位錯(cuò)影響且保留孿晶組織，低溫退火溫度為180°C至250°C，退火時(shí)間為4h至12h。
[0007]3、低溫?zé)嶙冃?br> 進(jìn)行低溫?zé)嶙冃?，在低溫?zé)嶙冃芜^(guò)程中利用預(yù)置孿晶加速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，低溫?zé)嶙冃螠囟葹?50°C至250°C，應(yīng)變速率為ΙΟ、—1至ΙΟΛ—1，變形量為20%至80%，熱變形方法包括鍛造、壓縮、擠壓與軋制。
[0008]本發(fā)明方法的機(jī)理簡(jiǎn)述如下:鎂合金在低溫?zé)嶙冃芜^(guò)程中易發(fā)生孿生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，孿晶與孿晶的相互作用以及孿晶與運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)間的相互反應(yīng)促進(jìn)新晶粒的形核。預(yù)置孿晶為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶提供優(yōu)先形核的點(diǎn)，包括孿晶界、孿晶與孿晶交界處、孿晶與晶界交界處，如此以來(lái)便會(huì)加速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程?；诖?，本發(fā)明通過(guò)預(yù)變形在鎂合金中預(yù)置孿晶，隨后進(jìn)行低溫退火以消除位錯(cuò)影響而保留孿晶組織，在隨后低溫?zé)嶙冃芜^(guò)程中利用預(yù)置孿晶誘發(fā)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶而加速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，提出了一種通過(guò)“預(yù)置孿晶-低溫?zé)嶙冃巍狈?xì)化鎂合金晶粒的制備方法。
[0009]本發(fā)明的生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低且易于實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中原始鎂合金板材與預(yù)軋并退火預(yù)置孿晶板材的EBSD圖，其中a是原始鎂合金板材；b是預(yù)軋并退火預(yù)置孿晶板材。
[0011]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中原始板材與預(yù)置孿晶板材在200°C下經(jīng)65%壓縮變形的EBSD圖；其中a是經(jīng)65%壓縮變形的原始板材；b是經(jīng)65%壓縮變形的預(yù)置孿晶板材。
[0012]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中原始板材與預(yù)置孿晶板材在200°C下經(jīng)25%軋制變形的EBSD圖，其中a是經(jīng)25%軋制變形的原始板材；b是經(jīng)25%軋制變形的預(yù)置孿晶板材。 【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 實(shí)施例1
在室溫下通過(guò)預(yù)軋制在AZ31鎂合金板坯中預(yù)置孿晶，預(yù)軋變形量為5%，隨后在200°C溫度下退火6h。附圖1為原始鎂合金板與預(yù)軋并退火預(yù)置孿晶板的EBSD圖，可以看出，預(yù)軋后鎂合金板材中產(chǎn)生了大量孿晶，經(jīng)低溫退火6h后孿晶組織仍保留完好。通過(guò)EBSD技術(shù)判定這些孿晶主要是{10-12}拉伸孿晶，且每個(gè)晶粒內(nèi)的孿晶片層幾乎平行，拉伸孿晶含量為59%。然后在200°C下對(duì)原始板材與預(yù)置孿晶板材進(jìn)行壓縮變形，壓縮變形量為65%，應(yīng)變速率為KT3S'附圖2為原始板材與預(yù)置孿晶板材在200°C下經(jīng)65%壓縮變形的EBSD圖，可以看出，經(jīng)熱壓縮變形后，原始板材組織不均勻，細(xì)小的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒周?chē)植贾恍┐执缶Я?，而預(yù)置孿晶誘發(fā)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶明顯細(xì)化了鎂合金的晶粒組織，且組織均勻細(xì)小，相對(duì)于原始板材，經(jīng)熱壓縮后預(yù)置孿晶板材的晶粒尺寸可細(xì)化至1.6 μ m。
[0014]實(shí)施例2
在室溫下通過(guò)預(yù)壓縮在AZ31鎂合金板坯中預(yù)置孿晶，預(yù)壓縮變形量為6%，隨后在180°C溫度下退火8h。然后在200°C下對(duì)原始板材與預(yù)置孿晶板材進(jìn)行軋制變形，壓縮變形量為25%，應(yīng)變速率為KT1s'附圖3為原始板材與預(yù)置孿晶板材在200°C下經(jīng)25%軋制變形的EBSD圖，可以看出，經(jīng)熱軋變形后，原始板材組織不均勻，粗大晶粒與細(xì)小動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒相間分布，而預(yù)置孿晶誘發(fā)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶明顯細(xì)化了鎂合金的晶粒組織，且組織均勻細(xì)小，相對(duì)于原始板材，經(jīng)熱軋后預(yù)置孿晶板材的晶粒尺寸可細(xì)化至4.1 μ m。
[0015]實(shí)施例3
在室溫下通過(guò)預(yù)軋?jiān)贏Z31鎂合金板坯中預(yù)置孿晶，預(yù)軋變形量為8%，隨后在200°C溫度下退火10h。然后在200°C下對(duì)原始板材與預(yù)置孿晶板材進(jìn)行擠壓變形，擠壓變形量為80%，應(yīng)變速率為KT3s'經(jīng)熱擠壓變形后，原始板材組織不均勻，粗大晶粒與細(xì)小動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒相間分布，而預(yù)置孿晶誘發(fā)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶明顯細(xì)化了鎂合金的晶粒組織，且組織均勻細(xì)小，相對(duì)于原始板材，經(jīng)熱擠壓后預(yù)置孿晶板材的晶粒尺寸可細(xì)化至2.8 μ m。
[0016] 本發(fā)明通過(guò)預(yù)變形在鎂合金中預(yù)置孿晶，隨后進(jìn)行低溫退火以消除位錯(cuò)影響而保留孿晶組織，在隨后低溫?zé)嶙冃芜^(guò)程中利用預(yù)置孿晶誘發(fā)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶而加速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。從上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提出的“預(yù)置孿晶-低溫?zé)嶙冃巍狈ㄓ行Ъ?xì)化了鎂合金板的晶粒組織。
【權(quán)利要求】
1.一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，其特征是通過(guò)預(yù)置孿晶、低溫退火、低溫?zé)嶙冃喂に?，使鎂合金在低溫?zé)嶙冃芜^(guò)程中易發(fā)生孿生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，孿晶與孿晶的相互作用以及孿晶與運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)間的相互反應(yīng)促進(jìn)新晶粒的形核；預(yù)置孿晶為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶提供優(yōu)先形核的點(diǎn)，優(yōu)先形核的點(diǎn)包括孿晶界、孿晶與孿晶交界處、孿晶與晶界交界處，從而加速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，其特征是所述預(yù)置孿晶是對(duì)鎂合金板進(jìn)行預(yù)變性，通過(guò)預(yù)變形在鎂合金中預(yù)置孿晶，預(yù)變形溫度為20°C至225°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，其特征是所述預(yù)變形方法包括預(yù)鍛造、預(yù)壓縮、預(yù)擠壓與預(yù)軋制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，其特征是所述低溫退火是通過(guò)低溫退火消除位錯(cuò)影響且保留孿晶組織，低溫退火溫度為180°C至250°C，低溫退火時(shí)間為4h至 12h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，其特征是所述低溫?zé)嶙冃问抢妙A(yù)置孿晶加速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，低溫?zé)嶙冃螠囟葹?50°C至250°C，應(yīng)變速率為10?至10?，變形量為20%至80%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鎂合金晶粒細(xì)化方法，其特征是所述低溫?zé)嶙冃伟ㄥ懺臁嚎s、擠壓與軋制工藝。
【文檔編號(hào)】C22F1/06GK103898424SQ201410118602
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】張華 , 樊建鋒, 許并社, 董洪標(biāo) 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)