镁合金板材挤压成型方法
【专利摘要】本发明公开了一种镁合金板材挤压成型方法，包括坯料和模具预处理以及挤压步骤，挤压时挤压速度为18-22mm/s，挤压比为95:1～110:1，挤压通道内的镁合金板材的厚度为0.8-1.2mm，通道内的镁合金板材上下表面沿挤压方向存在1.5-3.0的流速比。本发明挤压加工镁合金板材过程中，板材的上下面存在一定的速度差，这种速度差将在板材的厚度方向上引入切应力，使镁合金基面发生倾斜并且细化其晶粒，能够良好改善板材组织，提高板材性能，本发明公开的挤压速度、挤压比与挤压过程中板材上下表面的速度差相对应，三者协同作用，降低板材基面织构和细化板材晶粒的效果更为显著。
【专利说明】镁合金板材挤压成型方法
【技术领域】
[0001]本发明属于镁合金塑性加工领域，涉及一种挤压加工镁合金的方法。
【背景技术】
[0002]镁合金性能优异，运用领域广泛，目前普遍采用塑形加工的方法提升镁合金的各项力学性能。在镁合金的塑形加工技术中，挤压加工获得了长足的发展，挤压工艺将圆铸锭直接挤压得成厚度为0.8-3mm的薄板坯，而且所得板坯质量好，有利于后续轧制加工。但是，由于镁合金为立方晶系，其基面是最密排面，滑移所需的临界切应力最小，导致镁合金晶粒基面沿挤压方向排列，形成非常强烈的基面织构，在后续轧制过程中，这种基面织构会进一步加强，严重影响镁合金板材的性能。
[0003]有鉴于此，本专利发明了一种在挤压过程中引入大应变剪切挤压作用的新方法，该方法在挤压过程中，沿着板材厚度方向流速发生变化并增大其应变，产生额外的剪切力，使镁合金基面发生倾斜并且细化其晶粒，能够良好改善板材组织，提高其强度。同时，薄板坯的挤压加工可在通常的挤压机上进行，可实现挤压板带坯的连续成卷，使加工流程短，力口工效率大幅度提高，所得镁合金板带材成本较低。
[0004]有鉴于此，本发明提供一种新的挤压加工镁合金的方法，该方法能够显著改善板材基面织构并有效细化合金板材的晶粒，提高板材的综合力学性能。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁合金板材挤压成型方法。
[0006]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]镁合金板材挤压成型方法，包括镁合金坯料预处理、挤压模具预处理和挤压步骤，挤压时，位于挤压通道内的镁合金板材上下表面沿挤压方向的流速比为1.5-3.0。
[0008]作为本发明的另一种优选，镁合金坯料预处理包括将坯料加热至410_430°C保温1.8-2.5小时的步骤。
[0009]作为本发明的进一步优选，挤压模具预处理包括将模具加热至400-430°C预热。
[0010]作为本发明的进一步优选，挤压时挤压速度为18-22mm/s，挤压比为95:1?110:1。
[0011]作为本发明的进一步优选，挤压时，位于挤压通道内的镁合金板材的厚度为
0.8-1.2mm。
[0012]本发明的有益效果在于:与传统的挤压加工方法不同，本发明挤压加工镁合金板材过程中，板材的上下面存在一定的速度差，这种速度差在板材的厚度方向上引入剪切应力，使镁合金基面发生倾斜并且细化其晶粒，能够良好改善板材组织，提高板材性能。
[0013]本发明进一步公开了挤压过程中上下表面的速度比值，在引入剪切应力的同时避免切应力过大对板材晶粒尺寸造成的不利影响，有助于综合控制板材各项性能。
[0014]本发明进一步公开了挤压速度和挤压比，合理的挤压比和挤压速度有助于在引入 剪切应力的同时细化晶粒尺寸，提高镁合金板材的表面质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
[0016]图1为实施例1挤压所得到的镁合金板材的金相照片；
[0017]图2为对比实施例1挤压所得到的镁合金板材的金相照片；
[0018]图3为实施例1和对比实施例挤压所得镁合金的压力应变曲线；
[0019]图4a和4b分别为实施例1和对比实施例1的(0002)基面织构图。
【具体实施方式】
[0020]下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0021]实施例1:
[0022]本实施例镁合金板材挤压成型方法，包括以下步骤:
[0023]a)取圆柱形AZ31镁合金铸锭，其尺寸为Φ82πιπι，经测定，该合金的化学成份为:Al:3.07%wt, Zn:0.78% ；Mn:0.38%，其余为镁；
[0024]b)将所选铸锭加热到420°C保温2h，进行均匀化处理；
[0025]c)选取挤压设备并进行预处理，本实施例所选挤压设备为XJ-500卧式挤压机，其最大挤压力为500T，挤压筒尺寸为450X85mm (长X直径)，将挤压筒和挤压模具预热到410。。；
[0026]d)挤压成型:本实施例中板材出模口厚度为1mm，挤压速度为20mm/s,挤压比为100:1 ;挤压过程中控制位于挤压通道内的镁合金板材上下表面沿挤压方向的流速比为1.6。
[0027]实施例2:
[0028]本实施例镁合金板材挤压成型方法，包括以下步骤:
[0029]a)取圆柱形AZ31镁合金铸锭，其尺寸为Φ82πιπι，经测定，该合金的化学成份为:Al:3.07%wt, Zn:0.78% ；Mn:0.38%，其余为镁；
[0030]b)将所选铸锭加热到430°C保温2.5小时，进行均匀化处理；
[0031]c)选取挤压设备并进行预处理，本实施例所选挤压设备为XJ-500卧式挤压机，其最大挤压力为500T，挤压筒尺寸为450X85mm (长X直径)，将挤压筒和挤压模具预热到400 0C ；
[0032]d)挤压成型:本实施例中板材出模口厚度为1.2mm,挤压速度为18mm/s,挤压比为110:1 ;挤压过程中控制位于挤压通道内的镁合金板材上下表面沿挤压方向的流速比为
3.0。
[0033]实施例3:
[0034]本实施例镁合金板材挤压成型方法，包括以下步骤:
[0035]a)取圆柱形AZ31镁合金铸锭，其尺寸为Φ82πιπι，经测定，该合金的化学成份为:Al:3.07%wt, Zn:0.78% ；Mn:0.38%，其余为镁；
[0036]b)将所选铸锭加热到430°C保温1.8小时，进行均匀化处理；[0037]c)选取挤压设备并进行预处理，本实施例所选挤压设备为XJ-500卧式挤压机，其最大挤压力为500T，挤压筒尺寸为450X85mm (长X直径)，将挤压筒和挤压模具预热到400 0C ；
[0038]d)挤压成型:本实施例中板材出模口厚度为0.8mm，挤压速度为22mm/s，挤压比为95:1 ;挤压过程中控制位于挤压通道内的镁合金板材上下表面沿挤压方向的流速比为
1.5。
[0039]对比实施例1:
[0040]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例挤压过程中镁合金板材的上下表面的速度大致相同(采用常规挤压进行挤压)，而且板材内部在厚度方向上的流速也没有梯度。
[0041]下面结合附图对上述实施例的结果进行分析:
[0042]图1和图2分别为实施例1和对比实施例1所得板材的金相图，经对比可以发现，实施例1所得板材的晶粒尺寸明显低于对比实施例1，这说明实施例1引入在挤压成型过程中板材厚度方向引入切应力可以显著细化晶粒。
[0043]图3为实施例1和对比实施例1所得板材的压力应变曲线，经对比可以发现，实施例I所得板材的屈服强度和断裂强度均大于对比实施例1，这说明实施例1引入在挤压成型过程中板材厚度方向引入切应力可有效提高板材的力学性能。
[0044]图4a和4b分别为实施例1和对比实施例1的(0002)基面织构图，由图中可以看出:普通挤压(对比实施例1)得到的镁合金板材表现出较强的基面织构(22.6)，晶粒c轴平行于板材ND方向，而本发明实施例1引入速度梯度后板材的织构程度低且分散，说明本发明剪切过程中弓I入剪切应变后挤压产品的织构得明显改善。
[0045]最后说明的是，可以采用多种手段达到本发明在板材的上下面引入速度差的目的，例如改变挤压上下模口的材质、粗糙度或采用不同的润滑油，这对本领域技术人员来说是公知的。以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.镁合金板材挤压成型方法，包括镁合金坯料预处理、挤压模具预处理和挤压步骤，其特征在于:挤压时，位于挤压通道内的镁合金板材上下表面沿挤压方向的流速比为1.5_3.0 ο
2.根据权利要求1所述镁合金板材挤压成型方法，其特征在于:镁合金坯料预处理包括将坯料加热至410-430°C保温1.8-2.5小时的步骤。
3.根据权利要求1所述镁合金板材挤压成型方法，其特征在于:挤压模具预处理包括将模具加热至400-430°C预热。
4.根据权利要求1所述镁合金板材挤压成型方法，其特征在于:挤压时挤压速度为18-22mm/s，挤压比为 95:1 ?110:1。
5.根据权利要求1-4任意一项所述镁合金板材挤压成型方法,其特征在于:挤压时,位于挤压通道内的镁合金板材的厚度为0.8-1.2_。
【文档编号】B21C23/00GK103878195SQ201410125532
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】杨青山, 蒋斌, 潘复生, 程仁菊, 刘文君, 罗素琴, 董含武, 蒋显全 申请人:重庆市科学技术研究院