专利名称：高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种异质镁合金层状复合材料的制备方法。
背景技术：
现有的高强结构镁合金，如Mg-Al-Zn、 Mg-Zn-Zr以及Mg-RE-Zr等系列 的镁合金，其强化机制主要为固溶强化、析出强化等，这些方法导致镁合金阻 尼性能大大降低。合金化是提高镁合金强度和阻尼性能的方法之一，但采用该 方法时可选择的合金元素不多，且合金的力学性能提高有限。复合化即向镁合 金中添加增强相制备镁基复合材料，但该工艺较复杂、成本高，对镁合金阻尼 性能的改善，且通常导致合金的塑性和成形性能显著降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有镁合金阻尼性能低的问题，提 供了一种高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法。
本发明高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下一、 将清理后的镁板或高阻尼镁合金板与高强镁合金板交替叠放2+m层得到厚度 小于20mm的复合板材；二、将复合板材在温度为20(TC 40(TC的条件下保温 5min 60min,然后进行退火处理；三、将加热后的复合板材在温度为 25°C~350°C、压下量为50%的条件下轧制1道次；四、将轧制后的复合板材 等分后叠放、在温度为200°C~400°C的条件下保温5min 60min后进行退火处 理，然后在温度为25'C 350"C、压下量为50%的条件下进行n道次累积叠轧 至累积应变量^为0.5n 2n;五、将累积叠轧后的复合板材在100"C 50(TC的 条件下保温5min 120min，然后进行退火处理，即得高强韧高阻尼超细晶异 质镁合金层状复合板；其中步骤一中所述的镁板的厚度为0.5mm 5mm,高阻 尼镁合金板的厚度为0.5mm 5mm，高强镁合金板的厚度为0.5mm 5mm; 步骤一中镁板与高强镁合金板厚度比为1 100:2，步骤一中高阻尼镁合金板与 高强镁合金板厚度比为1 100:2;步骤一中m为自然数；步骤四中n为正整数。
本发明方法步骤一中所述的高阻尼镁合金板为Mg-Zr合金板或Mg-Cu-Mn合金板；所述的高强镁合金板为Mg-Zn-Zr-RE系镁合金板或 Mg-Al-Zn系镁合金板；所述的Mg-Zn-Zr-RE系镁合金为ZK60镁合金或ZK61 镁合金；所述的Mg-Al-Zn系镁合金为AZ61镁合金或AZ91镁合金。
本发明的方法可以通过调整原材料镁合金的成分、高阻尼镁合金与高强 镁合金的厚度、叠层顺序以及数目进行设计，以满足实际应用的需求。
本发明采用累积叠轧(ARB)这种剧烈塑性变形工艺，在轧制结合及退火 过程中，高阻尼镁合金与高强镁合金之间会发生元素的相互扩散，在界面附近 形成扩散层，从而增加了异质合金界面的结合强度，提高了所得高强韧高阻尼 超细晶异质镁合金层状复合板的性能。本发明方法工艺简单，所采用的设备均 属常规设备，成本低廉，本方法制备的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复 合板的阻尼值Q"X).01、抗拉强度为250MPa 500MPa、屈服强度为180 MPa 350MPa、延伸率为10% 20%。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方 式间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复 合板的制备方法如下 一、将清理后的镁板或高阻尼镁合金板与高强镁合金板 交替叠放2+m层得到厚度小于20mm的复合板材；二、将复合板材在温度为 20(TC 400。C的电阻炉中保温5min 60min，然后进行退火处理；三、取出加 热后的复合板材置于轧机上，在温度为25°C 350°C、压下量为50%的条件下 轧制l道次；四、将轧制后的复合板材等分后叠放、在温度为20(TC 40(TC的 电阻炉中保温5min 60min后进行退火处理，然后在温度为25°C~350°C、压 下量为50%的条件下进行n道次累积叠轧至累积应变量sn为0.5n~2 n;五、将 累积叠轧后的复合板材置于电阻炉中，在10(TC 50(TC的条件下保温5min 120min，然后进行退火处理，即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板； 其中步骤一中所述的镁板的厚度为0.5mm 5mm,高阻尼镁合金板的厚度为 0.5mm 5mm，高强镁合金板的厚度为0.5mm 5mm;步骤一中镁板与高强镁 合金板厚度比为1 100:2，步骤一中高阻尼镁合金板与高强镁合金板厚度比为 1 100:2;步骤一中m为自然数；步骤四中n为正整数。 本实施方式步骤一中将叠放后的镁合金板铆接。本实施方式中步骤一中镁合金板清理方法如下首先用丙酮擦洗镁合金板 表面10min 30min，然后将镁合金板放入NaOH溶液中清洗10min 30min， 再用去离子水冲洗10min 30min后晾干，最后用钢丝刷将晾干后的镁合金板 表面打磨至光滑。
本实施方式中NaOH溶液为任意浓度。
本实施方式所得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的阻尼值Q" >0.01、抗拉强度为250MPa 500MPa、屈服强度为180MPa 350MPa、延伸 率为10% 20%。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中所述的 高阻尼镁合金板为Mg-Zr合金板或Mg-Cu-Mn合金板。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中所述的 高强镁合金板为Mg-Zn-Zr-RE系镁合金板或Mg-Al-Zn系镁合金板。其它与具 体实施方式一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三不同的是所述的 Mg-Zn-Zr-RE系镁合金为ZK60镁合金或ZK61镁合金。其它与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
三不同的是所述的 Mg-Al-Zn系镁合金为AZ61镁合金或AZ91镁合金。其它与具体实施方式
三相 同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五不同的 是步骤一中所述的镁板与高强镁合金板厚度比为l"。其它与具体实施方式
一、 二、三、四或五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五不同的 是步骤一中所述的高阻尼镁合金板与高强镁合金板厚度比为1:1。其它与具体 实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中镁板与 高强镁合金板厚度比为5 90:2。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中镁板与 高强镁合金板厚度比为30 70:2。其它与具体实施方式
一相'同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中镁板与
高强镁合金板厚度比为55 60:2。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中镁合 金板与高强镁合金板厚度比为20 80:2。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中镁合 金板与高强镁合金板厚度比为30 70:2。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中镁合 金板与高强镁合金板厚度比为40:2。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中将复 合板材在温度为25(TC 35(TC的条件下保温。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中将复 合板材在温度为30(TC的的条件下保温。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中复合
板材保温时间为10min 50min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中复合 板材保温时间为15min 45min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中复合 板材保温时间为20min 40min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
十九本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中复合 板材保温时间为25min 35min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
二十本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中复合 板材保温时间为30min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
二十一本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五不 同的是步骤二中将复合板材在温度为30(TC的电阻炉中保温8min。其它与具体 实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式
二十二本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在 温度为30°C~340°C、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方 式一相同。
具体实施方式
二十三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在 温度为35°C~320°C、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方
7式一相同。
具体实施方式
二十四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在 温度为45°C~290°C、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方 式一相同。
具体实施方式
二十五本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在 温度为60°C~270°C、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方 式一相同。
具体实施方式
二十六本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在 温度为70°C 250°C、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方 式一相同。
具体实施方式
二十七本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在 温度为90。C 20(TC、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方 式一相同。
具体实施方式
二十八本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在 温度为100°C 180°C、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方 式一相同。
具体实施方式
二十九本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在 温度为12(TC 17(TC、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方 式一相同。
具体实施方式
三十本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤三中在温 度为15(TC、压下量为50%的条件下轧制1道次。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三十一本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五 不同的是步骤三中将复合板材在温度为30(TC的条件下轧制。其它与具体实施 方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式
三十二本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤四中的 累积应变量8n为0.7n 1.9n。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三十三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤四中的 累积应变量8 为0.9n~l .5 n。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三十四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤四中的 累积应变量Sn为ln 1.2n。其它与具体实施方式
一相同。
8具体实施方式
三十五本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤四中的
累积应变量Sn为0.8n。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三十六本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中将
复合板材在12(TC 48(TC电阻炉中保温。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三十七本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中将
复合板材在140'C 45(TC电阻炉中保温。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三十八本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中将
复合板材在160'C 40(TC电阻炉中保温。其它与具体实施方式
」相同。
具体实施方式
三十九本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中将
复合板材在20(TC 38(TC电阻炉中保温。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中将累
复合板材在25(TC 35(TC电阻炉中保温。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十一本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中将
复合板材在30(TC电阻炉中保温。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十二本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中保 温时间为10min 110min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中保
温时间为20min 100min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中保 温时间为30min 90min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十五本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中保 温时间为40min 80min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十六本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中保
温时间为50min 70min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十七本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤五中保 温时间为60min。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四十八本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五不 同的是步骤五中在23(TC的条件下保温15min。其它与具体实施方式
一、二、 三、四或五相同。
具体实施方式
四十九本实施方式与具体实施方式
一不同的是高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下 一、将清理后的镁板与ZK60 镁合金板叠放2层得到厚度小于20mm的复合板材；二、将复合板材在温度为 30(TC的电阻炉中保温10min，然后进行退火处理；三、取出加热后的复合板 材置于轧机上，在温度为30(TC、压下量为50%的条件下轧制1道次；四、将 轧制后的复合板等分后在温度为30(TC的电阻炉中保温10min，然后进行退火 处理，取出加热后的复合板材置于轧机上，在温度为30(TC、压下量为50%的 条件下进行3道次累积叠轧至累积应变量sn为0.8 n;五、将累积叠轧所得复 合板材置于电阻炉中，在23(TC的条件下保温15min，然后进行退火处理，即 得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板；其中步骤一中所述的镁合金板 的厚度为0.5mm 5mm，镁板的厚度为0.5mm 5mm;步骤二中镁板与ZK60 镁合金板厚度比为1:1。
本实施方式所得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的阻尼值Q" 为0.15、抗拉强度为310MPa、屈服强度为260MPa、延伸率为17%。
具体实施方式
五十本实施方式与具体实施方式
一不同的是高强韧高阻尼 超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下 一、将清理后的Mg-Zr镁合 金板和AZ91镁合金板交替叠放4层得到厚度小于20mm的复合板材；二、将 复合板材在温度为25(TC的电阻炉中保温10min，然后进行退火处理；三、取 出加热后的复合板材置于轧机上，在温度为25(TC、压下量为50%的条件下轧 制1道次；四、将轧制后的复合板材等分后在温度为250'C的电阻炉中保温 10min，然后进行退火处理，再在温度为250'C、压下量为50%的条件下进行 4道次累积叠轧至累积应变量8n为0.8n;五、将累积叠轧所得复合板材置于电 阻炉中，在25(TC的条件下保温20min，然后进行退火处理，即得高强韧高阻 尼超细晶异质镁合金层状复合板；其中步骤一中所述的镁合金板的厚度为 0.5mm 5mm;步骤二中相邻镁合金板厚度比为1:1。
本实施方式所得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的阻尼值Q'1 为0.12、抗拉强度为350MPa、屈服强度为290MPa、延伸率为20%。
10
权利要求
1、高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法，其特征在于高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法如下一、将清理后的镁板或高阻尼镁合金板与高强镁合金板交替叠放2+m层得到厚度小于20mm的复合板材；二、将复合板材在温度为200℃～400℃的条件下保温5min～60min，然后进行退火处理；三、将加热后的复合板材在温度为25℃～350℃、压下量为50％的条件下轧制1道次；四、将轧制后的复合板材等分后叠放、在温度为200℃～400℃的条件下保温5min～60min后进行退火处理，然后在温度为25℃～350℃、压下量为50％的条件下进行n道次累积叠轧至累积应变量εn为0.5n～2n；五、将累积叠轧后的复合板材在100℃～500℃的条件下保温5min～120min，然后进行退火处理，即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板；其中步骤一中所述的镁板的厚度为0.5mm～5mm，高阻尼镁合金板的厚度为0.5mm～5mm，高强镁合金板的厚度为0.5mm～5mm；步骤一中镁板与高强镁合金板厚度比为1～100∶2，步骤一中高阻尼镁合金板与高强镁合金板厚度比为1～100∶2；步骤一中m为自然数；步骤四中n为正整数。
2、 根据权利要求1所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的 制备方法，其特征在于步骤一中所述的高阻尼镁合金板为Mg-Zr合金板或 Mg-Cu-Mn合金板。
3、 根据权利要求1所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的 制备方法，其特征在于步骤一中所述的高强镁合金板为Mg-Zn-Zr-RE系镁合 金板或Mg-Al-Zn系镁合金板。
4、 根据权利要求3所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的 制备方法，其特征在于所述的Mg-Zn-Zr-RE系镁合金为ZK60镁合金或ZK61 镁合金。
5、 根据权利要求3所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的 制备方法，其特征在于所述的Mg-Al-Zn系镁合金为AZ61镁合金或AZ91镁合仝 口龙。
6、 根据权利要求1、 2、 3、 4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合 金层状复合板的制备方法，其特征在于步骤一中所述的镁板与高强镁合金板厚度比为1:1。
7、 根据权利要求1、 2、 3、 4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合 金层状复合板的制备方法，其特征在于步骤一中所述的高阻尼镁合金板与高强 镁合金板厚度比为1:1。
8、 根据权利要求1、 2、 3、 4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合 金层状复合板的制备方法，其特征在于步骤二中将复合板材在温度为30(TC的 电阻炉中保温8min。
9、 根据权利要求1、 2、 3、 4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合 金层状复合板的制备方法，其特征在于步骤三中将复合板材在温度为30(TC的 条件下轧制。
10、 根据权利要求l、 2、 3、 4或5所述的高强韧高阻尼超细晶异质镁合 金层状复合板的制备方法，其特征在于步骤五中在23(TC的条件下保温15min。
全文摘要
高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板的制备方法，它涉及一种异质镁合金层状复合材料的制备方法。本发明解决了现有镁合金阻尼性能低的问题。本方法如下将经过镁合金板交替叠放得到的复合板材在电阻炉中保温后进行退火处理，然后在温度为25℃～350℃、压下量为50％的条件下轧制1道次，再等分后进行n道次累积叠轧至累积应变量ε<sub>n</sub>为0.5n～2n，然后再保温、退火处理，即得高强韧高阻尼超细晶异质镁合金层状复合板。本发明方法工艺简单、成本低廉，所得复合板的阻尼Q<sup>-1</sup>＞0.01、抗拉强度为250MPa～500MPa、屈服强度为180MPa～350MPa、延伸率为10％～20％。
文档编号C21D1/26GK101514437SQ200910071718
公开日2009年8月26日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者昆 吴, 海 常, 超 徐, 胡小石, 郑明毅 申请人:哈尔滨工业大学