一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法技术

本发明专利技术提供一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法，即将镁合金试样用液氮按照一定降温速度降低到超低温后进行恒低温下磁场处理，然后在恒低温下保温一定时间，然后，以一定的升温速度回复到室温后加热升温到回火温度，回火保温时间到后随炉冷至室温；本发明专利技术利用特殊的深冷处理及深冷下的磁场复合处理方法，特别是深冷和磁场耦合作用时弱化镁合金基面织构来实现提高镁合金室温塑性加工性能，具有投入低，效果显著的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法
本专利技术涉及提高镁合金塑性加工性能的方法，特别涉及到一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法，属新材料加工制备

技术介绍
镁及镁合金以其良好的综合性能成为了目前工程结构材料应用中最轻量的金属之一，其密度较小，比强度、比刚度、弹性模量都较高，导热导电、阻尼减震以及电磁屏蔽等性能比较优越，在工业生产中被广泛使用。由于镁合金的晶体结构主要为密排六方，最常见的滑移系为a/3<11-20>柏氏矢量的基面滑移系({0001}<11-20>)和柱面滑移系({1-100}<11-20>)，基面滑移提供3个几何滑移系，其中只有2个独立的滑移方式；柱面滑移系在常温下难以启动，所以镁合金在中、低温及室温下的塑性、加工性能和成形性能都很差，严重限制了它的应用范围。因此，人们在改善镁合金室温塑性方面做了大量工作，这些工作主要是通过添加合金元素、改变加工方式等来获得弱基面织构的镁合金变形材，以提高其室温塑性，申请号为CN200810058278.9的专利提供了一种利用热挤压加工制备具有高室温塑性镁合金板材的方法，采用带有特殊形状模具孔的挤压模具进行热挤压制备镁合金板材，这种具有上下不对称结构的模具孔可在镁合金板材热挤压过程中产生切应力，有利于镁合金在热挤压过程中产生剪切塑性变形，使得热挤压后的镁合金板材具有强度较低的{0002}基面织构，由此提高了镁合金板材的室温塑性，申请号为CN200910011111.1的专利针对目前镁合金板材存在的室温塑性差、各向异性大、应变硬化指数低的缺点，提供一种弱基面织构和低各向异性具有室温成形性的新型镁合金的成分及其板材制备的热轧工艺，该工艺制备的Mg-Zn-RE镁合金板材具有弱的基面织构、高的应变硬化指数和低的各向异性因子，室温伸长率30～45％，其中沿横向和纵向分别为30～40％和35～46％，通过这些方法获得的弱基面织构的镁合金变形材虽然具有较高的室温塑性，但是其强度很低，屈服强度<160MPa，抗拉强度<230MPa，不仅远低于工业上广泛使用的铝合金板材，而且低于工业用(常规轧制或挤压)AZ31镁合金板材(屈服强度>180MPa，抗拉强度>260MPa)，大大降低了这种弱基面织构的镁合金变形材的竞争力，并限制了其广泛应用。本课题组前期专利研究申请号为CN201310686562.1的专利提供了一种提高铝基复合材料塑性变形能力的方法，该方法主要提及了磁场对铝基复合材料塑性变形能力的影响；专利技术人最新研究表明，对于镁及镁合金材料，在特别的快速冷却降温过程及在超低温度下施加磁场，可以使镁及合金的晶粒发生取向转动，该作用可以使镁合金的屈服强度和抗拉强度及延伸性能提高，特别是在超低温度下，对于镁合金这样的顺磁性材料，在一定的超低温条件下，施加磁场对镁合金的织构有显著促进作用，外加磁场时因为磁各向异性晶体在磁场中受到磁力矩的作用，晶体磁化的方向与磁场方向不平行时，会使晶体发生转动形成织构，本专利技术通过综合运用深冷与磁场的作用效果实现弱化镁合金基面织构的目的，提出了一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法，即将镁合金试样用液氮按照一定降温速度降低到超低温后进行恒低温下磁场处理，然后在恒低温下保温一定时间，然后，以一定的升温速度回复到室温后加热升温到回火温度，回火保温时间到后随炉冷至室温；本专利技术利用特殊的深冷处理及深冷下的磁场复合处理方法，特别是深冷和磁场耦合作用时弱化镁合金基面织构来实现提高镁合金室温塑性加工性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法，其特征在于：首先将镁合金试样用液氮按照一定的降温速度将试样温度降低到-140℃～-196℃的超低温，然后在-140℃～-196℃温度范围内进行恒低温下的外加磁场处理，磁场处理后再在-140℃～-196℃温度范围内进行恒低温下保温12～36h，然后，以微波加热的方法将镁合金试样以一定的升温速度加热升温回复到室温后再加热升温到回火温度176℃后保温，回火保温的时间4小时，最后将镁合金试样随炉冷至室温，即完成试样的深冷磁场处理。需要特别说明的处理过程的特征是：1)在深冷处理的降温阶段，镁合金试样用液氮降温到-140℃～-196℃的超低温过程中的降温速度采用分阶段降温速度：从室温降低到-100℃的过程中降温速度为10℃/min；从-100℃降温至-140℃的过程中降温速度为5℃/min；温度低于-140℃后的降温速度为1℃/min，这样的降温速度才能保证镁合金的微结构向材料塑性提高的方向发生转变。2)深冷及磁场处理过程，即所述的在-140℃～-196℃温度范围内进行恒低温下的磁场处理，研究表明，在该温度范围内施加磁场处理，对提高磁场的作用效果具有非常明显的作用；同时，所采用的磁场可以是直流稳恒强磁场，磁场强度为1～10T，施加磁场处理的时间10s～500s；所采用的磁场也可以是脉冲强磁场，磁场强度为1～10T，连续施加的脉冲个数10～200个。3)深冷及磁场处理结束后，镁合金试样要快速回温到室温，并升温进行回火处理，为快速升温，采用微波加热的方法将镁合金试样以10℃/min的升温速度回复到室温后再以5℃/min的升温速度加热升温到回火温度176℃，然后在176℃下保温4小时后，结束回火处理，镁合金试样随炉冷却至室温，即完成本专利技术方法的处理。本专利技术的优点是：本专利技术可实现提高镁合金强度的同时提高其室温塑性加工性能，可实现镁合金在室温条件下的塑性加工；本专利技术提出的方法，相对于不控制降温过程的深冷处理、低温处理过程不施加磁场、不控制回温速度的回温和回火处理对材料的拉伸性能具有显著作用，具体的数据指标，在具体实施方式中有详细的对比分析。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步的阐述；实施例仅用于说明本专利技术，而不是以任何方式来限制本专利技术。实施例一选取AZ31镁合金(Al3.19％，Zn0.81％，Mn0.334％，余量为Mg)板材通过线切割成45mm的标准片状拉伸试样，为比较说明采用本专利技术的效果，对该标准片状拉伸试样在不经过任何处理的情况下进行拉伸性能测试，作为对比例1，其结果如下：延伸率7.5％，抗拉强度220Mpa，屈服强度160MPa；其余试样在拉伸试验前经过本专利技术的方法进行深冷磁场及回火处理，处理过程及采用的参数如下。首先将镁合金试样用液氮按照设定的降温速度进行降温至-145℃，即从室温降低到-100℃的过程中降温速度为10℃/min，从-100℃降温至-140℃的过程中降温速度为5℃/min，温度低于-140℃后的降温速度为1℃/min，降至-145℃后恒定温度，然后再进行恒低温下的外加磁场处理，所采用的磁场直流稳恒强磁场，磁场强度为1T，施加磁场处理的时间200s，磁场处理后再在-145℃下进行恒低温下保温12h，然后，以10℃/min的升温速度回复到室温后再以5℃/min的升温速度加热升温到回火温度176℃，然后在176℃下保温4小时后，结束回火处理，镁合金试样随炉冷却至室温，即完成处理。经过以上处理后，对试样进行拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法，其特征在于：首先将镁合金试样按照一定的降温速度将温度降低到‑140℃～‑196℃的超低温，然后在‑140℃～‑196℃温度范围内进行恒低温下的磁场处理，磁场处理后再在‑140℃～‑196℃温度范围内进行恒低温下保温12～36h，然后，将镁合金试样以一定的升温速度回复到室温后再加热升温到回火温度176℃，回火保温时间4小时后，将镁合金试样随炉冷至室温。

【技术特征摘要】
1.一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法，其特征在于：首先将镁合金试样按照一定的降温速度将温度降低到-140℃～-196℃的超低温，然后在-140℃～-196℃温度范围内进行恒低温下的磁场处理，磁场处理后再在-140℃～-196℃温度范围内进行恒低温下保温12～36h，然后，将镁合金试样以一定的升温速度回复到室温后再加热升温到回火温度176℃，回火保温时间4小时后，将镁合金试样随炉冷至室温。2.如权利要求1所述的一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法，其特征在于：镁合金试样降温到-140℃～-196℃的超低温是采用液氮降温，降温速度采用分阶段降温速度：从室温降低到-100℃的过程中降温速度为10℃/min；从-100℃降温至-140℃的过程中降温速度为5℃/min；温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏明，朱弋，范晓建，李桂荣，唐蔚，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32