专利名称：Az61镁合金半固态坯料的制备方法
技术领域：
本发明属金属材料成形技术领域，涉及镁合金半固态坯料的制备方法。
背景技术：
近年来，随着镁合金生产技术的发展，镁合金的应用获得了人们的极大关注。尤其在结构材料方面的应用获得了极大的重视，过去镁合金主要是用于冶金行业，而在结构材料方面的应用仅仅局限于航天航空方面的少量要求。现在，随着半固态金属加工技术广泛应用和推广，以及汽车制造、航空航天、通讯、光学仪器和计算机领域的飞速发展，镁合金作为一种理想的工业材料倍受世人关注，被认为是二十一世纪最具有应用和开发前景的商用轻质材料。镁合金的开发应用，已成为当今材料领域研究的热点。
常用的镁合金有AZ91、AZ61、AZ31等。AZ91合金是铸造镁合金，AZ31合金是变形镁合金，AZ61合金既是变形镁合金也可作为铸造镁合金。因此，AZ61具有良好的强度、塑性和耐腐蚀的综合力学性能，同时，也具有良好的铸造性能，适合半固态成形。本发明提供一种制备AZ61镁合金半固态坯料方法。
目前，常用的制备半固态坯料的方法有机械搅拌法、电磁搅拌法和应变诱发熔体激活法SIMA(Strain Induced Melt Activation)等。SIMA法由于避免了金属液态处理步骤，与其它方法相比，工艺简单，设备费用投入少。因此，越来越受到人们的关注。
发明内容
本发明目的在于提供一种采用SIMA法是制备AZ61镁合金半固态坯料方法。
本发明是通过以下工序实现的。
首先将AZ61铸态棒料车削加工成坯料，然后进行预变形处理，预变形加热温度为300℃～400℃，使坯料温度达到一致后，在压力机上施压变形，变形量控制在5％～42％，实现AZ61镁合金组织由枝状晶逐渐演变为等轴晶或短树枝状晶过程。等温热处理加热温度为570℃～610℃，保温时间0min～40min，在此过程中，采取相应的措施防止镁合金氧化燃烧(阻燃)。促使坯料中的等轴晶或短树枝状晶演变为球状组织，从而得到AZ61半固态镁合金坯料。
本发明所述的预变形以加热温度350℃～390℃，变形量20％～40％为最佳。
本发明所述的等温热处理以加热温度585℃～595℃，保温时间30min～40min为最佳。
本发明所述的防止镁合金氧化燃烧的方法，可以采用通入氩气的方法，也可以在镁合金坯料上覆盖石墨防止其氧化燃烧。后者与前者相比，简化了生产设备，降低了生产费用。
该方法采用预变形处理，实现AZ61镁合金组织由枝状晶逐渐演变为等轴晶或短树枝状晶，并且一次枝晶出现碎断、扭曲和粗化。合金在预加热变形后，晶粒内产生大量的位错，晶界总面积增加，使体系自由能增大。并在空冷过程中，发生回复与再结晶，使一次枝晶碎断。为了进一步降低体系自由能，二次枝晶臂合并长大。变形越大，上述演化的驱动力越大，回复与再结晶和二次枝晶臂合并长大愈易进行。
本发明在半固态温度区间进行等温热处理，随着温度的提高和保温时间延长，一方面原子的动能增加，使位错的攀移和滑移易于进行，促进原子的扩散。另一方面，位错为热激活的原子提供了便捷的通道。原有的晶界处低熔点共晶组织首先熔化，促使晶粒的漂移，当热力学条件成熟时便结合在一起生成大颗粒。而随着保温时间的延长，大部分颗粒演变为近似圆球形的颗粒。
本发明所述的制备方法制备出的AZ61镁合金半固态坯料，其球状晶粒组织细小，园整度较好，其晶粒组织的等积圆直径大部分位于90um～150um之间，且晶粒组织的圆度主要在1.2～1.8范围，完全满足其触变成形的要求，而且工艺简单、安全可靠，无三废污染。
图1为本发明实施例1所述的工艺过程所形成的AZ61镁合金半固态坯料组织结构图。
图2为本发明实施例2所述的工艺过程所形成的AZ61镁合金半固态坯料组织结构图。
图3为本发明实施例3所述的工艺过程所形成的AZ61镁合金半固态坯料组织结构图。
图4为本发明实施例4所述的工艺过程所形成的AZ61镁合金半固态坯料组织结构图。
图5为本发明制备的AZ61镁合金半固态坯料组织的等积圆直径(图a)及圆度(图b)的分布曲线图，其中图a的横坐标为等积直径d/μm，纵坐标为初生相百分比λ/％，图b的横坐标为圆度a，纵坐标为初生相百分比λ/％。
具体实施例方式
本发明将通过以下实施例作进一步的说明。
实施例1。
首先将AZ61铸态坯料加热到370℃，保温40min，然后进行预变形处理，变形量控制在40％，再进行等温热处理，覆盖石墨阻燃，加热温度585℃，保温时间20min后，即可获得AZ61半固态镁合金坯料。
实施例2。
首先将AZ61铸态坯料加热到350℃，保温50min，然后进行预变形处理，变形量控制在22％，再进行等温热处理，覆盖石墨阻燃，加热温度595℃，保温时间40min后，即可获得AZ61半固态镁合金坯料。
实施例3。
首先将AZ61铸态坯料加热到300℃，保温30min，然后预变形处理，变形量控制在5％，再进行等温热处理，通入氩气阻燃，加热温度610℃，保温时间0min，即可获得AZ61半固态镁合金坯料。
实施例4。
首先将AZ61铸态坯料加热到380℃，保温35min，然后预变形处理，变形量控制在16％，再进行等温热处理，覆盖石墨阻燃，加热温度592℃后，保温时间35min后，即可获得AZ61半固态镁合金坯料。
权利要求
1.一种AZ61镁合金半固态坯料的制备方法，由预变形、等温热处理工艺流程组成，其特征是预变形加热温度300℃～400℃，变形量控制在5％～42％；阻燃，等温热处理加热温度570℃～610℃，保温时间为0min～40min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是预变形加热温度350℃～390℃，预变形量控制在20％～40％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是等温热处理加热温度585℃～595℃，保温时间为30min～40min。
4.按权利要求1、3所述的制备方法，其特征是采取在镁合金上覆盖石墨的方法进行阻燃。
全文摘要
一种AZ61镁合金半固态坯料的制备方法，由预变形、等温热处理工艺流程组成，其特征是预变形加热温度为300℃～400℃，变形量控制在5％～42％，然后采取阻燃措施，进行等温热处理，加热温度为570℃～610℃，保温时间0min～40min，本发明所述的制备方法制备出的AZ61镁合金半固态坯料，其球状晶粒组织细小，圆整度较好，其晶粒组织的等积圆直径大部分位于90um～150um之间，且晶粒组织的圆度主要在1.2～1.8范围，完全满足其后续触变成形的要求，而且工艺简单、安全可靠，无三废污染。
文档编号C22F1/06GK1654699SQ20051006394
公开日2005年8月17日 申请日期2005年3月28日 优先权日2005年3月28日
发明者闫洪, 张发云, 揭小平, 陈国香, 罗忠民 申请人:南昌大学