本发明属于镁合金加工技术领域，具体涉及一种制备高强高韧变形镁合金的挤压方法及产品。
背景技术：
镁合金具有比强度高、刚性优良、密度小的特点，被誉为21世纪绿色可回收且不污染环境的清洁材料。近年来，航天航空、3c电子产品及军工领域对镁合金的需求日益增长，铸造镁合金的力学性能已无法满足需求，通过挤压、轧制、锻造等塑性加工方法变形后，镁合金的综合力学性能得到改善。但由于镁合金的密排六方结构，镁合金具有强烈的各向异性和较差的塑性变形能力，这两方面的问题都严重限制了镁合金作为结构承重件的应用。
根据文献报道，镁合金在热变形过程中会动态析出细小第二相，细小第二相可以显著地增加动态再结晶形核点，钉扎晶界迁移，起到细化镁合金微观结构的作用，进而改善了镁合金的综合力学性能。因此，充分利用析出相来细化晶粒组织对于提升镁合金的综合性能和改善后续的加工成形都具有十分重大的意义。
近年来，学者们开展了一系列利用细小析出相细化镁合金晶粒组织的研究工作，其中有显著突出效果的是挤压前预时效(ape)，该工艺是在镁合金进行热变形之前进行长时间的时效处理，使得镁合金在时效处理过程中析出细小且弥散分布的第二相，进而在后续的热变形过程中细化合金组织。但是该工艺对时效时间和时效温度非常敏感，若时效工艺不当则易形成粗大的第二相颗粒，反而降低了镁合金的力学性能。并且，该工艺针对不同的合金需要探索不同的峰值时效时间，对于组织稳定好的镁合金，如mg-sn合金，峰值时效时间一般为300h，该工艺耗时较长，不适合商业化生产。因此，急需一种在短时间内能够促进镁合金析出大量细小第二相且能够通用于提升多种镁合金机械性能的形变热处理工艺。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种制备高强高韧变形镁合金的挤压方法；目的之二在于提供一种高强高韧变形镁合金。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种制备高强高韧变形镁合金的挤压方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将镁合金坯料固溶处理后冷却，随后再进行挤压前预热处理，得到温度均匀分布的挤压坯料；
(2)将步骤(1)中的挤压坯料放入挤压筒中，挤压镦粗至填满挤压筒；
(3)对经步骤(2)处理后的挤压坯料进行静态高压处理，使每单位面积的所述挤压坯料在挤压方向上所承受压强为30-70mpa，保载时间为4-10min；
(4)将经步骤(3)处理后的挤压坯料挤压成型，空冷后制得高强高韧变形镁合金。
进一步，步骤(1)中，所述固溶处理具体为420℃下保温14h。
进一步，步骤(1)中，所述预热处理具体为在300-420℃下预热40min。
进一步，步骤(3)中，所述静态高压处理，使每单位面积的所述挤压坯料在挤压方向上所承受压强为40-50mpa。
进一步，步骤(3)中，所述保载时间为5-8min。
进一步，步骤(4)中，所述挤压成型的过程中，挤压速度为2-20mm/s。
进一步，步骤(1)中，所述镁合金坯料由如下组分组成：zn5.45wt％，mn0.45wt％，不可避免杂质≤0.10wt％，余量为mg。
进一步，步骤(1)中，所述镁合金坯料直径为70-80mm。
进一步，步骤(2)中，所述挤压筒的直径为85mm。
2、由所述的挤压方法制备的高强高韧变形镁合金。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种制备高强高韧变形镁合金的挤压方法及产品，该方法相比常规方法，增加了静态高压处理工艺，在这一过程中，每单位面积的镁合金挤压坯料在挤压方向上所承受压强为30-70mpa，并保持4-10min，可以有效诱导镁合金中第二相更快速地析出，促进了析出动力学。同时能够改变析出相的取向和形貌等特征，使得析出相长轴垂直于镁合金基体的基面，从而能够更好地强化合金。此外，随着析出相体积百分数的增大，在挤压过程中能够破碎成为更多细小的第二相颗粒，对晶界迁移起到了阻碍作用，同时析出的第二相颗粒也起到了充当动态再结晶形核点的作用，增大形核速率，使其具有更加细小均匀的晶粒组织，从而制得综合力学性能优良的变形镁合金制品。进一步，该方法既无需特殊的加热设备，也无需挤压前漫长的时效处理工艺，在挤压制备变形镁合金的同时即可完成，大大地降低了生产成本，节约了生产时间，适合大规模的工业化生产。
附图说明
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：
图1为实施例1和对比实施例1中制备的镁合金板材的力学性能测试曲线图；
图2为实施例1中制备的镁合金板材的微观组织结构图；
图3为对比实施例1中制备的镁合金板材的微观组织结构图；
图4为实施例2和对比实施例2中制备的镁合金棒材的力学性能测试曲线图；
图5为实施例2中制备的镁合金棒材的微观组织结构图；
图6为对比实施例2中制备的镁合金棒材的微观组织结构图。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
制备高强高韧变形镁合金板材
(1)将直径为80mm的镁合金坯料在420℃下保温14h后水冷，然后在380℃下预热40min，得到温度均匀分布的挤压坯料，该镁合金坯料由如下组分组成：zn5.45wt％，mn0.45wt％，不可避免杂质≤0.10wt％，余量为mg；
(2)将步骤(1)中的挤压坯料放入直径为85mm的挤压筒中，挤压镦粗至填满挤压筒；
(3)对经步骤(2)处理后的挤压坯料进行静态高压处理，使每单位面积的所述挤压坯料在挤压方向上所承受压强为47mpa，保载时间为6min；
(4)将经步骤(3)处理后的挤压坯料按20mm/s的挤压速度挤压成厚度为3mm、宽度为60mm的变形镁合金板材，空冷后制得高强高韧变形镁合金板材。对该镁合金板材进行力学性能测试，测试结果如图1中a曲线所示，由图1中a曲线可知，镁合金板材的抗拉强度达到348mpa，屈服强度达到217mpa，延伸率达到5.7％。利用光学显微镜观察该镁合金板材的微观组织结构，结果如图2所示，由图2可知，该镁合金板材在挤压过程中发生了完全动态再结晶，组织均匀，其平均晶粒尺寸约为15μm。
对比实施例1
(1)将直径为80mm的镁合金坯料在420℃下保温14h后水冷，然后在380℃下预热40min，得到温度均匀分布的挤压坯料，该镁合金坯料由如下组分组成：zn5.45wt％，mn0.45wt％，不可避免杂质≤0.10wt％，余量为mg；
(2)将步骤(1)中的挤压坯料放入直径为85mm的挤压筒中，挤压镦粗至填满挤压筒；
(3)将经步骤(2)处理后的挤压坯料按20mm/s的挤压速度挤压成厚度为3mm、宽度为60mm的变形镁合金板材，空冷后制得高强高韧变形镁合金板材。对该镁合金板材进行力学性能测试，测试结果如图1中b曲线所示，由图1中b曲线可知，通过传统挤压方法制得镁合金板材的屈服强度为297mpa，屈服强度为176mpa，延伸率为4.4％。利用光学显微镜观察该镁合金板材的微观组织结构，结果如图3所示，由图3可知，合金组织为未完全动态再结晶，晶粒组织不均匀，其平均晶粒尺寸约为26μm。
实施例2
制备高强高韧变形镁合金棒材
(1)将直径为80mm的镁合金坯料在420℃下保温14h后空冷，然后在300℃下预热40min，得到温度均匀分布的挤压坯料，该镁合金坯料由如下组分组成：zn5.45wt％，mn0.45wt％，不可避免杂质≤0.10wt％，余量为mg；
(2)将步骤(1)中的挤压坯料放入直径为85mm的挤压筒中，挤压镦粗至填满挤压筒；
(3)对经步骤(2)处理后的挤压坯料进行静态高压处理，使每单位面积的所述挤压坯料在挤压方向上所承受压强为45mpa，保载时间为5min；
(4)将经步骤(3)处理后的挤压坯料按20mm/s的挤压速度挤压成直径为16mm的变形镁合金棒材，空冷后制得高强高韧变形镁合金棒材。对该镁合金棒材进行力学性能测试，测试结果如图4中a曲线所示，由图4中a曲线可知，镁合金棒材的抗拉强度达到327mpa，屈服强度达到226mpa，延伸率达到18.2％。利用光学显微镜观察该镁合金棒材的微观组织结构，结果如图5所示，由图5可知，该镁合金棒材在挤压过程中发生了完全动态再结晶，组织均匀，其平均晶粒尺寸约为29μm。
对比实施例2
(1)将直径为80mm的镁合金坯料在420℃下保温14h后空冷，然后在300℃下预热40min，得到温度均匀分布的挤压坯料，该镁合金坯料由如下组分组成：zn5.45wt％，mn0.45wt％，不可避免杂质≤0.10wt％，余量为mg；
(2)将步骤(1)中的挤压坯料放入直径为85mm的挤压筒中，挤压镦粗至填满挤压筒；
(3)将经步骤(2)处理后的挤压坯料按20mm/s的挤压速度挤压成直径为16mm的变形镁合金棒材，空冷后制得高强高韧变形镁合金棒材。对该镁合金棒材进行力学性能测试，测试结果如图4中b曲线所示，由图4中b曲线可知，镁合金棒材的抗拉强度为278mpa，屈服强度为216mpa，延伸率为9.8％。利用光学显微镜观察该镁合金棒材的微观组织结构，结果如图6所示，由图6可知，合金组织为未完全动态再结晶，晶粒组织不均匀，其平均晶粒尺寸约为31μm。
最后说明的是，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。