专利名称：一种镁合金块的双向往复挤压增强方法
技术领域：
本发明涉及一种镁合金块的双向往复挤压增强方法，属有色金属块体状材料的塑性变形及应用的技术领域。
背景技术：
有色金属镁合金是一种轻金属结构材料，易于进行机械加工，在电子、航空、航天、仪表工业领域得到了较广泛应用；由于镁基合金强度低、耐磨性及耐腐蚀性差，在工业应用 中受到了很大限制，必须对镁合金进行增强处理，才能扩展镁合金的使用范围。剧烈塑性变形-Severe Plastic Deformarion, SF1D技术,可以将金属材料的
晶粒尺寸细化到亚微米甚至纳米级，目前常见的剧烈塑性变形技术有等径角挤压、累积叠车U等通道轧制等，可以获得致密的块体材料，具有重要的应用价值，但这些变形方法仍存在诸多技术问题和不足。
发明内容
发明目的
本发明的目的是针对背景技术的情况，在卧式液压挤压机上，在筒形挤压模具内、在加热状态下，对镁合金块进行双向往复挤压塑性变形，使镁合金块的晶粒组织细化、致密，以提高镁合金块的强度。技术方案
使用的化学物质材料为镁合金块、乙醇、去离子水、砂纸，其准备用量如下以毫米、毫升为计量单位
镁合金块ΑΖ31，Φ IOOmmX 200mm，I 块 乙醇CH3CH2OH, 500ml ±5ml 去离子水H20，1000ml 土 IOml 砂纸:SiC，800目，2张 制备方法如下
(1)精选化学物质材料
对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制
镁合金块固态块体，含镁量96%，含铝量3. 0%，含锌量I. 0%
乙醇液态液体，99. 0%
去离子水液态液体，99. 9%
砂纸固态固体
(2)清洗镁合金块
量取乙醇200ml，将镁合金块浸泡于乙醇中，进行浸泡洗涤，时间30min，浸泡洗涤后将镁合金块置于干燥架上晾干；(3)预热镁合金块
将镁合金块置于预热炉中，进行预热，预热温度300° C，预热时间ISOmin ；
(4)双向往复挤压镁合金块
镁合金块的双向往复挤压是在卧式挤压机上进行的，是在筒形模具内、在加热、在左右挤压伸缩压头和压环的作用下完成的；
①制作双向往复挤压筒形模具
双向往复挤压筒形模具用铬钨锰钢制作，呈圆筒形，壁厚为50mm，内圆光滑，内圆表面粗糙度为 RaO. 16-0. 32 μ m ; ②固定双向往复挤压筒形模具
将双向往复挤压筒形模具置于卧式挤压机的模具固定架内，并置于加热套内；
③开启加热套，加热筒形模具，加热温度为300°C，并保温；
④置放镁合金块、并固定
将预热后的镁合金块置于筒形模具内；
将挤压机的左右挤压头和挤压环伸入筒形模具两端内部，并接触镁合金块；
⑤同时开启左右挤压头和挤压环，挤压头挤压镁合金块中间部，挤压头挤压压强为800MPa，挤压环挤压镁合金块外圈部，挤压环挤压压强为lOOMPa，挤压时间均为lOmin，在此过程中，左右挤压头向里运动，左右挤压环向外运动，镁合金块由圆柱形逐渐变形为圆筒形；
⑥开启往复挤压调控器，进行瞬时往复挤压，此时，挤压头挤压压强为lOOMPa，挤压环挤压压强为800MPa，挤压时间均为lOmin，在此过程中，左右挤压头向外运动，左右挤压环向里运动，镁合金块由圆筒形又逐渐变形为圆柱形，往复挤压次数为14次；在左右挤压头和左右挤压环的循环往复挤压作用下，镁合金块将发生塑性变形，金相组织细化、致密，变形率为90%，镁合金块的形状在圆筒形和圆柱形之间反复变化，完成塑性变形挤压动作；
⑦往复挤压变形后，关闭加热套，关闭往复挤压调控器，使镁合金块在筒形模具内静置2min ；
⑧退出左右挤压头和挤压环，取出往复挤压后的镁合金块，在空气中冷却至25。C；
(5)低温回火
将往复挤压后的镁合金块置于回火热处理炉内，进行低温回火处理，回火温度100° C，回火时间lOmin，回火后的镁合金块即为终产物；
(6)表面砂光、清洗
将回火后的镁合金块用砂纸打磨，使表面光洁，然后用去离子水清洗，并晾干；
(7)检测、分析、表征
对挤压增强的镁合金块的金相组织、力学性能要进行检测、分析、表征；
用扫描电子显微镜进行金相组织分析；
用拉伸试验机进行力学性能分析；
结论往复挤压的镁合金块金相组织细化、致密，平均晶粒尺寸为500nm，抗拉强度为600MPao有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对镁合金块强度低的情况，采用双向往复挤压法进行塑性变形，有效提高了镁合金块的抗拉强度，抗拉强度可达600MPa，可用来制造多种工业零件，此往复挤压增强方法工艺先进，数据翔实准确，往复挤压变形均匀，是十分理想的镁合金块的双向往复挤压增强方法。
图I为镁合金块的双向往复挤压状态图 图2为筒形模具结构主视图 图3为筒形模具结构侧视图 图4为镁合金块挤压后的金相组织图 图中所示，附图标记清单如下
I、往复挤压机，2、筒形模具，3、显示屏，4、指示灯，5、电源开关，6、往复挤压调控器，7、左液压泵站开关，8、右液压泵站开关，9、左挤压头调控器，10、右挤压头调控器，11、左液压泵站，12、右液压泵站，13、左液压管路，14、右液压管路，15、左液压伸缩腔，16、右液压伸缩 腔，17、左挤压头，18、右挤压头，19、左固定架，20、右固定架，21、镁合金块，22、模具内壁部，23、模具外圆部，24、左挤压环调控器，25、右挤压环调控器，26、左挤压环，27、右挤压环，28、加热套，29、加热温度调控器。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步说明
图I所示，为镁合金块双向往复挤压状态图，各部位置、连接关系要正确，按序操作。往复挤压镁合金块使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升、晕米为计量单位。镁合金块的双向往复挤压是在卧式往复挤压机上进行的，是在筒形模具内、在加热、在左右挤压头和挤压环的作用下完成的；
往复挤压机I为卧式，在往复挤压机I的控制台上设有显示屏3、指示灯4、电源开关5、往复挤压调控器6、左液压泵站开关7、右液压泵站开关8、左挤压头调控器9、右挤压头调控器10、左挤压环调控器24、右挤压环调控器25、加热温度调控器29 ;在往复挤压机I的上部中间位置设有左固定架19、右固定架20，在左右固定架19、20之间置放筒形模具2，在筒形模具2的外部为加热套28 ;筒形模具2内中间部位置放镁合金块21，镁合金块21左部接触左挤压头17和左挤压环26，左挤压头17和左挤压环26联接左液压伸缩腔15，左液压伸缩腔15通过左液压管路13联接左液压泵站11 ;镁合金块21右部接触右挤压头18和右挤压环27，右挤压头18和右挤压环27联接右液压伸缩腔16，右液压伸缩腔16通过右液压管路14联接右液压泵站12 ;左右挤压头17、18和左右挤压环26、27按预设程序做往复挤压动作，完成对镁合金块的往复挤压变形。图2、3所示,为筒形模具结构图，由模具外圆部23、模具内壁部22组成，内壁部表面粗糙度为RaO. 16-0. 32 μ m。图4所示，为镁合金块挤压后的金相组织图，经过双向往复挤压变形14次后，镁合金块的平均晶粒尺寸达到500nm，晶粒得到了很大程度的细化。
权利要求
1.一种镁合金块的双向往复挤压增强方法，其特征在于使用的化学物质材料为镁合金块、乙醇、去离子水、砂纸，其准备用量如下以毫米、毫升为计量单位镁合金块ΑΖ31，Φ IOOmmX 200mm，I 块乙醇CH3CH2OH, 500ml ±5ml 去离子水H20，1000ml 土 IOml砂纸:SiC，800目，2张 制备方法如下(1)精选化学物质材料 对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制 镁合金块固态块体，含镁量96%，含铝量3. 0%，含锌量I. 0% 乙醇液态液体，99. 0% 去离子水液态液体，99. 9%砂纸固态固体(2)清洗镁合金块 量取乙醇200ml，将镁合金块浸泡于乙醇中，进行浸泡洗涤，时间30min，浸泡洗涤后将镁合金块置于干燥架上晾干；(3)预热镁合金块将镁合金块置于预热炉中，进行预热，预热温度300° C，预热时间ISOmin ；(4)双向往复挤压镁合金块 镁合金块的双向往复挤压是在卧式挤压机上进行的，是在筒形模具内、在加热、在左右挤压伸缩压头和压环的作用下完成的； ①制作双向往复挤压筒形模具 双向往复挤压筒形模具用铬钨锰钢制作，呈圆筒形，壁厚为50mm，内圆光滑，内圆表面粗糙度为 RaO. 16-0. 32 μ m ; ②固定双向往复挤压筒形模具 将双向往复挤压筒形模具置于卧式挤压机的模具固定架内，并置于加热套内； ③开启加热套，加热筒形模具，加热温度为300°C，并保温； ④置放镁合金块、并固定 将预热后的镁合金块置于筒形模具内； 将挤压机的左右挤压头和挤压环伸入筒形模具两端内部，并接触镁合金块； ⑤同时开启左右挤压头和挤压环，挤压头挤压镁合金块中间部，挤压头挤压压强为800MPa，挤压环挤压镁合金块外圈部，挤压环挤压压强为lOOMPa，挤压时间均为lOmin，在此过程中，左右挤压头向里运动，左右挤压环向外运动，镁合金块由圆柱形逐渐变形为圆筒形； ⑥开启往复挤压调控器，进行瞬时往复挤压，此时，挤压头挤压压强为lOOMPa，挤压环挤压压强为800MPa，挤压时间均为lOmin，在此过程中，左右挤压头向外运动，左右挤压环向里运动，镁合金块由圆筒形又逐渐变形为圆柱形，往复挤压次数为14次；在左右挤压头和左右挤压环的循环往复挤压作用下，镁合金块将发生塑性变形，金相组织细化、致密，变形率为90%，镁合金块的形状在圆筒形和圆柱形之间反复变化，完成塑性变形挤压动作； ⑦往复挤压变形后，关闭加热套，关闭往复挤压调控器，使镁合金块在筒形模具内静置2min ；⑧退出左右挤压头和挤压环，取出往复挤压后的镁合金块，在空气中冷却至25。C；(5)低温回火 将往复挤压后的镁合金块置于回火热处理炉内，进行低温回火处理，回火温度100° C，回火时间lOmin，回火后的镁合金块即为终产物； (6)表面砂光、清洗 将回火后的镁合金块用砂纸打磨，使表面光洁，然后用去离子水清洗，并晾干；(7)检测、分析、表征 对挤压增强的镁合金块的金相组织、力学性能要进行检测、分析、表征； 用扫描电子显微镜进行金相组织分析； 用拉伸试验机进行力学性能分析； 结论往复挤压的镁合金块金相组织细化、致密，平均晶粒尺寸为500nm，抗拉强度为600MPao
2.根据权利要求I所述的一种镁合金块的双向往复挤压增强方法，其特征在于镁合金块的双向往复挤压是在卧式往复挤压机上进行的，是在筒形模具内、在加热、在左右挤压头和挤压环的作用下完成的； 往复挤压机(I)为卧式，在往复挤压机(I)的控制台上设有显示屏(3)、指示灯(4)、电源开关(5)、往复挤压调控器(6)、左液压泵站开关(7)、右液压泵站开关(8)、左挤压头调控器(9)、右挤压头调控器(10)、左挤压环调控器(24)、右挤压环调控器(25)、加热温度调控器(29 );在往复挤压机(I)的上部中间位置设有左固定架(19 )、右固定架(20 )，在左右固定架(19)、(20)之间置放筒形模具(2)，在筒形模具(2)的外部为加热套(28);筒形模具(2)内中间部位置放镁合金块(21 )，镁合金块(21)左部接触左挤压头(17)和左挤压环(26)，左挤压头(17)和左挤压环(26)联接左液压伸缩腔(15)，左液压伸缩腔(15)通过左液压管路(13)联接左液压泵站(11);镁合金块(21)右部接触右挤压头(18)和右挤压环(27)，右挤压头(18)和右挤压环(27)联接右液压伸缩腔(16)，右液压伸缩腔(16)通过右液压管路(14)联接右液压泵站(12);左右挤压头(17)、(18)和左右挤压环(26)、(27)按预设程序做往复挤压动作，完成对镁合金块的往复挤压变形。
全文摘要
本发明涉及一种镁合金块的双向往复挤压增强方法，在往复挤压机上，在筒形模具内，在加热状态下，采用双向往复挤压变形法对镁合金块进行增强挤压，挤压后镁合金块的金相组织将发生改变，提高了镁合金块的强度，抗拉强度可达600MPa，可用来制造加工多种工业零件，此增强方法工艺先进，数据翔实准确，往复挤压均匀，是十分理想的镁合金块的往复挤压增强方法。
文档编号C22F1/06GK102766832SQ20121022360
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者方爽, 樊建锋, 董洪标, 许并社 申请人:太原理工大学