本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種鎂合金多面循環(huán)軋制方法，使軋制得到的鎂合金晶粒更細小、強度和延伸率更高，實現(xiàn)了鎂合金的組織細化和力學性能的改善。本發(fā)明專利技術(shù)的解決方案為：將切割好的鎂合金板材進行第一次軋制后繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，對合金進行第二次軋制，并構(gòu)成一個軋制循環(huán)；或?qū)⑶懈詈玫逆V合金板材進行第一次軋制后連續(xù)進行多道次軋制，后將板材繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，再次進行多道次軋制。本發(fā)明專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有益效果：本發(fā)明專利技術(shù)在不同作用面的壓力作用下最大限度的激發(fā)孿晶，引入了孿晶界面強化，極大提高了鎂合金的屈服強度，且制備方法簡單。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)公開了一種超細晶金屬材料制備方法，涉及成型
，具體是一種AZ31鎂合金多面循環(huán)軋制方法。二
技術(shù)介紹
鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強度、比剛度、減振性、導熱性、可切削加工性和可回收性，因而被稱為21世紀的“綠色工程材料”。尤其是隨著汽車工業(yè)及電子行業(yè)的迅速發(fā)展，大量的鎂合金構(gòu)件應(yīng)運而生，部分代替了塑料、鋁合金甚至鋼鐵材料，預計鎂合金將成為本世紀最重要的商用輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料之一。但是到目前為止，鎂合金的應(yīng)用規(guī)模遠未達到預期，一個主要的限制因素就是較低的強度值。因此，提高鎂合金的強度成為鎂合金領(lǐng)域的核心問題之一。 在工程應(yīng)用中，晶粒大小是影響金屬材料力學性能的重要因素。隨著晶粒尺寸的減小，大量晶界的出現(xiàn)限制或釘扎了位錯的運動，借此提高了材料的強度，可由著名的Hall-Petch 公式(σ = σα ^ktTiri)來描述。因此，通過細晶化提高鎂合金強度是有效的手段之一。目前，微納米金屬材料的制備工藝主要包括(I)惰性氣體冷凝法將材料在惰性氣體氣氛下蒸發(fā)，蒸發(fā)出的金屬原子與惰性氣體碰撞后動能降低，通過熱對流輸運到液氮冷卻的旋轉(zhuǎn)冷底板的表面，形成疏松粉末。收集后的粉末在高真空下冷壓制成塊體材料。(2)機械球磨法通過磨球與料罐之間的碰撞，使粉末發(fā)生塑性變形、加工硬化和破碎。粉碎的粉末在隨后的球磨過程中發(fā)生冷焊合，再次被破碎，合金化并使晶粒不斷細化至納米級。隨后將粉末加壓成型便可制得納米塊體材料。(3)非晶晶化法將非晶材料作為前驅(qū)材料，經(jīng)過適當熱處理，使其轉(zhuǎn)變成納米尺度的多晶材料材料。(4)電解沉積法通過在陰\陽極之間施加電壓(直流、脈沖)，沉積納米量級的金屬。上述方法工藝簡單，對設(shè)備要求不高，生產(chǎn)效率較高，適用材料范圍廣，經(jīng)濟性好，比較適合于科學研究，但是其產(chǎn)物尺寸較小，均以薄膜形式存在，難以在工業(yè)上獲得應(yīng)用。為了獲得塊體納米金屬材料，目前多采用劇烈塑性變形法，主要制備手段包括等徑角變形(Equal channel Angular Pressing, ECAP),大比率擠壓(擠壓比100以上)，旋壓法(Torsion Straining),循環(huán)擠壓法(Cyclic Extrusion,CEC)等。上述方法均可以制備出塊體材料，但對設(shè)備要求較高，制備的材料均勻性較差，晶粒分布不均勻且多屬于微米尺度范圍，同時易于在材料中引入織構(gòu)，降低了材料了應(yīng)用價值。因此，必須改進和開發(fā)新的超細晶結(jié)構(gòu)材料的制備技術(shù)。三
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)在于提供，使軋制得到的鎂合金晶粒更細小、強度和延伸率更高，實現(xiàn)了鎂合金的組織細化和力學性能的改善。實現(xiàn)本專利技術(shù)目的的技術(shù)解決方案為，包含以下步驟 第一步采用線切割切取方形橫截面的鎂合金板材； 第二步采用二輥軋機對合金進行第一次軋制； 第三步將第一次軋制后的板材繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，對合金進行第二次軋制，再將第二次軋制后的板材繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，對合金進行第三次軋制，如此構(gòu)成一個軋制循環(huán)，軋制工藝完成；或者，將第一次軋制后的板材繼續(xù)進行多道次軋制后，繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，再對板材繼續(xù)進行多道次軋制，軋制工藝完成。通過循環(huán)軋制，可以得到比較均勻的等軸組織，晶粒尺寸得到進一步細化，同時織構(gòu)強度明顯弱化。循環(huán)軋制得到的AZ31合金晶粒平均尺寸為7Mm，力學性能可達到延伸率13%,屈服強度330MPa，抗拉強度360MPa。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果 (I)具有優(yōu)良性能。本專利技術(shù)利用孿生極性，在不同作用面的壓力作用下最大限度的激發(fā)孿晶，引入了孿晶界面強化，極大提高了鎂合金的屈服強度，而保持了足夠的塑性；通過不同方向的軋制，弱化了變形織構(gòu)。(2)制備方法簡單。本專利技術(shù)利用傳統(tǒng)的軋制技術(shù)，只需改進工藝條件，控制適當?shù)臏囟群蛙堉频来渭纯色@得高強高塑鎂合金；工藝簡單，對設(shè)備要求不高，易于工業(yè)化生產(chǎn)。四附圖說明 圖1循環(huán)軋制方法示意 圖2循環(huán)軋制鎂合金微觀組織； 圖3循環(huán)軋制鎂合金力學曲線(一) 圖4循環(huán)軋制鎂合金力學曲線(二) 五具體實施例方式 ，包括兩種方案，具體如下 方案一 第一步采用線切割切取方塊界面的AZ31鎂合金板材，板材尺寸長約25-35mm，橫截面尺寸約 10_15mmX 10-1 5mm ; 第二步采用二輥軋機對合金進行第一次軋制，其中，軋輥溫度設(shè)定為室溫，板材預先進行加熱保溫，出爐溫度設(shè)定在300-450°C ;下壓量為板材厚度的10%-15% ； 第三步將試樣繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，對合金進行第二次軋制，其中，軋輥溫度設(shè)定為室溫，軋制溫度設(shè)定了 300-450°C ;下壓量為棒材厚度的10%-15%; 第二步與第三步構(gòu)成一個軋制循環(huán)，完成軋制循環(huán)數(shù)設(shè)定為15-20，軋制工藝完成。方案二 第一步采用線切割切取方塊界面的AZ31鎂合金板材，板材尺寸長約25-35mm，橫截面尺寸約 10_15mmX 10-1 5mm ; 第二步采用二輥軋機對合金進行第一次軋制，其中，軋輥溫度設(shè)定為室溫，板材預先進行加熱保溫，出爐溫度設(shè)定在300-450°C ;下壓量為總長度的10%-15% ； 第三步繼續(xù)對同一軋制面連續(xù)進行5-10道次的軋制，每次下壓量依舊為總長度的10%-15%，隨后將該樣品繞軋制方向旋轉(zhuǎn)90°后，對合金在新的軋制面上進行另外5 —10道次的軋制。下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)的制備方法進行詳細說明。實施例11、米用線切割切取方塊橫截面的AZ31鎂合金板材,板材尺寸長25mm,橫截面尺寸為IOmmX 10mm,并對合金進行坐標標定； 2、采用二輥軋機對合金進行第一次軋制，下壓量為1_，其中，軋輥溫度設(shè)定為室溫，軋制棒材溫度設(shè)定為300°C ； 3、以上一道次的軋制方向為軸，將試樣順時針旋轉(zhuǎn)90°后，對合金進行第二次軋制，下壓量相同，其中，軋輥溫度設(shè)定為室溫，軋制棒材溫度設(shè)定為300°C ； 第二步與第三步構(gòu)成一個軋制循環(huán)，完成軋制循環(huán)數(shù)設(shè)定為15道次，軋制工藝完成。光學顯微鏡觀察表明鎂合金材料內(nèi)部存在大量的孿晶片，且兩套孿晶束相互正交，晶粒大小約為7Mm，力學性能可達到延伸率12%，屈服強度320MPa，抗拉強度360MPa。實施例2 1、米用線切割切取方塊橫截面的AZ31鎂合金板材,板材尺寸長30mm,橫截面尺寸為12mmX 12mm,并對合金進行坐標標定； 2、采用二輥軋機對合金進行第一次軋制，下壓量約為1.2mm，其中，軋輥溫度設(shè)定為室溫，軋制棒材溫度設(shè)定為350°C ； 3、以上一道次的軋制方向為軸，將試樣順時針旋轉(zhuǎn)90°后，對合金進行第二次軋制，下壓量相同，其中，軋輥溫度設(shè)定為室溫，軋制棒材溫度設(shè)定為350°C ； 第二步與第三步構(gòu)成一個軋制循環(huán)，完成軋制循環(huán)數(shù)設(shè)定為18道次，軋制工藝完成。光學顯微鏡觀察表明鎂合金材料內(nèi)部仍存在大量的孿晶片，且兩套孿晶束相互正交，晶粒大小約為7Mm (如圖2所示)，力學性能可達到延伸率13%，屈服強度330MPa，抗拉強度360MPa (如圖3所示)。實施例3 1、米用線切割切取方塊橫截面的AZ31鎂合金板材,板材尺寸長35mm,橫截面尺寸為15mm X 15mm,并對合金進行坐標標定； 2、采用二輥軋機對合金進行第一次軋制，下壓量為本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種鎂合金多面循環(huán)軋制方法，其特征是：包含以下步驟：第一步：采用線切割切取方形橫截面的鎂合金板材；第二步：采用二輥軋機對合金進行第一次軋制；第三步：將第一次軋制后的板材繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，對合金進行第二次軋制，再將第二次軋制后的板材繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，對合金進行第三次軋制，如此構(gòu)成一個軋制循環(huán)，軋制工藝完成；或者，將第一次軋制后的板材繼續(xù)進行多道次軋制后，繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，再對板材繼續(xù)進行多道次軋制，軋制工藝完成。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種鎂合金多面循環(huán)軋制方法，其特征是包含以下步驟第一步采用線切割切取方形橫截面的鎂合金板材；第二步采用二輥軋機對合金進行第一次軋制；第三步將第一次軋制后的板材繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，對合金進行第二次軋制，再將第二次軋制后的板材繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，對合金進行第三次軋制，如此構(gòu)成一個軋制循環(huán)，軋制工藝完成；或者，將第一次軋制后的板材繼續(xù)進行多道次軋制后， 繞軋制軸方向順時針旋轉(zhuǎn)90°，再對板材繼續(xù)進行多道次軋制，軋制工藝完成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金多面循環(huán)軋制方法，其特征是第一步中切割的鎂合金板材尺寸長約25_35mm,橫截面尺寸約10_15mmX 10_15mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金多面循環(huán)軋制方法，其特征是軋輥溫度設(shè)定為室溫；板材預先進行加熱保溫，出爐溫度設(shè)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱榮，武艷軍，嵇文青，蔡霄天，劉玲麗，
申請(專利權(quán))人：南京理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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