专利名称：一种结合电流处理的镁合金热处理方法
技术领域：
本发明涉及一种镁合金热处理方法，属于镁合金热处理领域。
背景技术：
传统的固溶强化和时效处理的工艺方法能改善铸造合金的性能。镁合金经过固溶淬火后如果不进行时效，可以同时提高其抗拉强度和伸长率。但由于镁合金中合金元素的原子扩散较慢，因而需要较长的加热时间以保证强化相充分溶解。镁合金在固溶处理后如果接着进行人工时效，虽然会降低其部分塑性，但可以提高其屈服强度，但加热时间长同样是该过程存在的问题。在实际生产中应用这些工艺时，生产效率必然会受到这些因素的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结合电流处理的镁合金热处理方法，该方法可以缩短固溶强化或人工时效的时间，提高生产效率，减少镁合金因长期处在高温下时的氧化量；提高镁合金的性能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种结合电流处理的镁合金热处理方法，其特征在于传统的镁合金热处理过程中，采用下述四种方法之一对镁合金施加电流1)固溶淬火后不进行时效，在固溶过程中施加电流，采用的电流密度为2～20A/cm2；2)固溶淬火后进行时效，固溶过程中施加电流，采用的电流密度为2～20A/cm2；3)固溶淬火后进行时效，时效过程中施加电流，采用的电流密度为2～100A/cm2；4)固溶淬火后进行时效，固溶过程和时效过程中均施加电流，固溶过程中采用的电流密度变化范围为2～20A/cm2，时效过程中采用的电流密度变化范围为2～100A/cm2。
所述的镁合金制成圆棒，圆棒两端采用导电、耐氧化的夹具接入可调电流源的两电极。
所述的镁合金上覆盖硫铁矿。
这种结合电流处理的镁合金热处理方法的工作原理是镁合金在固溶强化或人工时效过程中，镁合金处于热处理制度规定的某一温度附近，这时让2～20A/cm2(时效过程中施加2～100A/cm2)的直流电流通过镁合金；镁合金中不同的相的电导率不同，另外，镁合金中存在着含有不同程度偏析的微区，它们的导电能力也是不同的；这样，当电流流经镁合金时，在不同的微区将产生不同的热效应，因电流大小合适，镁合金整体的温度仍处于原来的设定值附近，产生的热量只对微区的温度产生微小的扰动，有利于固溶强化时合金元素的扩散或人工时效时强化相的析出。因而与传统工艺相比，本发明的方法可以缩短加热所用时间，提高生产效率，减少镁合金因长期处在高温下时的氧化量。同时，在外场的作用下，镁合金中相的分布和微观结构也发生了改变，镁合金的性能比使用传统工艺时更优。
本发明方法实施过程中，在不使镁合金过烧的条件下，电流可以在较大的范围内进行调节。因为镁合金整体电阻率很小，通电时消耗的电功率小，选择低压、大电流、小功率的可调电流源即可，这样设备投资小，又节约了能源。通电电流大小可根据对材料性能和加热时间的要求合理调节，这样可以做到同时兼顾效率要求与质量要求两个方面。
图1为本发明方法实施时的装置示意图。
图中1-坩埚电阻炉，2-耐火砖，3-镁合金，4-可调电流源。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以对镁合金AZ91D进行热处理为例用无镍钢坩埚配制AZ91D合金，其合金成分质量百分数为Al(8.90)；Zn(0.637)；Mn(0.2085)；Be(0.0010)；Si(0.022)；Fe(0.0024)；Cu(0.0014)；Ni(0.0008)；Mg(其余)。用球墨铸铁金属型进行浇注，制得若干根φ10mm×120mm的圆棒。因为圆棒的横截面是一致的，所以保证了截面上电流密度在宏观上的一致性。本发明方法实施时的装置如图1所示，圆棒两端采用导电性能良好的耐氧化的夹具接入可调电流源4的两电极，将圆棒(镁合金3)置入位于坩埚电阻炉1内的耐火砖2上，通电流时，保证整个热处理过程的顺利进行。本次热处理制度基于传统的热处理制度T6(固溶过程中采用420℃×16h，时效过程采用200℃×8h)，通电流时采用四种不同的具体工艺之一，其对应的工艺和处理结果如下一、固溶淬火后不进行时效，在固溶过程中施加电流，采用的电流密度变化范围为2～20A/cm2(电流密度的上下限以及其区间值都能实现本发明)；和不加电流的传统工艺相比，在缩短加热时间3～8h的情况下，处理后的合金抗拉强度提高3.5～18.9％，拉伸率提高5.3～21％，氧化消耗量减少18.5～41.2％。二、固溶淬火后进行时效，固溶过程中施加电流，采用的电流密度变化范围为2～20A/cm2(电流密度的上下限以及其区间值都能实现本发明)；和不加电流的传统工艺相比，在缩短固溶加热时间3～8h的情况下，处理后的合金抗拉强度提高8.9～23％，拉伸率提高9.3～31.2％，氧化消耗量减少10.3～32.6％。三、固溶淬火后进行时效，时效过程中施加电流，采用的电流密度变化范围为2～100A/cm2(电流密度的上下限以及其区间值都能实现本发明)；和不加电流的传统工艺相比，在缩短时效加热时间1～3.5h的情况下，处理后的合金抗拉强度提高5.1～12.3％，拉伸率提高6.4～15.6％，氧化消耗量减少5.2～11.2％。四、固溶淬火后进行时效，固溶过程和时效过程中均施加电流，固溶过程中采用的电流密度变化范围为2～20A/cm2(电流密度的上下限以及其区间值都能实现本发明)，时效过程中采用的电流密度变化范围为2～100A/cm2(电流密度的上下限以及其区间值都能实现本发明)；和不加电流的传统工艺相比，在同时缩短固溶加热时间2～7h和时效加热时间1.5～3h的情况下，处理后的合金抗拉强度提高16.4～31.4％，拉伸率提高14.5～35.2％，氧化消耗量减少7.8～17.5％。
在镁合金处理的过程中，应采取适当的防氧化措施，本实验中采用在镁合金上覆盖硫铁矿(FeS)的方法。具体工艺种类的选择、电流的大小与加热时间的选择应该根据效率和质量两个要求来综合考虑，提高效率可以通过适当加大电流，改善质量则采用相对长些的通电加热时间，长时间加热时宜采用相对较小的电流以防止局部产生热量积累而影响性能。
权利要求
1.一种结合电流处理的镁合金热处理方法，其特征在于传统的镁合金热处理过程中，采用下述四种方法之一对镁合金施加电流1)固溶淬火后不进行时效，在固溶过程中施加电流，采用的电流密度为2～20A/cm2；2)固溶淬火后进行时效，固溶过程中施加电流，采用的电流密度为2～20A/cm2；3)固溶淬火后进行时效，时效过程中施加电流，采用的电流密度为2～100A/cm2；4)固溶淬火后进行时效，固溶过程和时效过程中均施加电流，固溶过程中采用的电流密度变化范围为2～20A/cm2，时效过程中采用的电流密度变化范围为2～100A/cm2。
2.根据权利要求1所述的一种结合电流处理的镁合金热处理方法，其特征在于所述的镁合金制成圆棒，圆棒两端采用导电、耐氧化的夹具接入可调电流源的两电极。
3.根据权利要求1所述的一种结合电流处理的镁合金热处理方法，其特征在于所述的镁合金上覆盖硫铁矿。
全文摘要
本发明涉及一种镁合金热处理方法。一种结合电流处理的镁合金热处理方法，其特征在于传统的镁合金热处理过程中，采用下述四种方法之一对镁合金施加电流1)固溶淬火后不进行时效，在固溶过程中施加电流，采用的电流密度为2～20A/cm
文档编号C22F1/06GK1974833SQ200610125518
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者华林, 李继高, 金亚旭 申请人:武汉理工大学