一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法技术

一种低各向异性变形Mg‑6Zn‑0.45Zr合金制备方法，包括合金的热处理和热加工，所述合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷；所述合金的热加工温度为300±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。本发明专利技术通过高温短时热处理获得且近似固溶体组织，利用高速变形的温升效应弥补散热导致的温度下降，道次间无须加热，小道次应变三向循环载荷避免严重的各向异性，加工周期短，适于低各向异性块体Mg‑6Zn‑0.45Zr合金的生产。

【技术实现步骤摘要】
一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法
本专利技术涉及一种变形Mg-6Zn-0.45Zr镁合金制备方法，具体涉及一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金块体材料制备方法。
技术介绍
镁合金是最轻的金属结构材料，具有高比强度、高比刚度、良好的减振能力、优良的导热性和导电性、良好的尺寸稳定性、电磁屏蔽性和易于回收等特性。近年来，随着能源和环境问题的日益突出，镁合金作为新型工程材料迅速崛起，逐渐成为铝合金、钢铁和工程塑料等工程材料的理想替代品，在航空航天、交通运输、武器装备和电子电器等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。由于铸造镁合金的晶粒组织和第二相比较粗大，且存在气孔、缩孔等缺陷，其力学性能不够理想，难以满足高性能结构材料的需求，因此变形镁合金的研究和开发成为其满足工业需求的重要发展方向。镁合金塑性加工过程中，可以启动的滑移系有限，导致了其在塑性变形后容易形成较强的各向异性，一定程度上限制了变形镁合金的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，该方法工艺简单，加工效率高，制备的产品性能优异。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，包括合金的热处理和热加工，所述合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷；所述合金的热加工温度为300±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。进一步，所述合金为镁合金块体材料。进一步，所述合金的热处理保温温度为330±2℃，更优选330℃。进一步，所述合金的热处理保温时间为10±0.2小时，更优选10小时。进一步，所述合金的热加工温度为300±2℃，更优选300℃。进一步，热加工前保温时间为10±0.5分钟，更优选10分钟。进一步，道次应变量为10±0.2％，更优选10％。本专利技术的有益效果在于：(1)合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷，此时合金晶界上连续网状分布的第二相基本溶入基体中，并在快速冷却的过程中来不及析出，基本获得单相固溶体，保证合金的塑性成形能力。(2)合金的热加工温度为300±5℃，加工前保温时间为10±1分钟，在此温度下变形可以同时启动基面滑移、柱面滑移和锥面滑移，在保证后续成形的顺利进行的同时，尽可能避免强烈织构的形成。(3)热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％；在三向载荷循环作用可有效的降低材料各向异性；采用10±0.5％的小道次应变量，可保证锻造后合金不会形成强烈的基面织构，有利于降低各向异性；另外，采用空气锤进行锻造，还可以利用高速变形的温升效应弥补散热导致的温度下降，省去道次间加热工艺，缩短加工周期。附图说明图1为合金热处理前的微观组织形貌；图2为合金热处理后的微观组织形貌；图3为小道次应变高应变速率三向锻造工艺示意图；图4为实施例1各向异性测试样品示意图；图5为实施例1中Mg-6Zn-0.45Zr合金各方向室温拉升曲线。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本实施例所选合金为Mg-6Zn-0.45Zr，热加工前样品长宽高分别为70mm、70mm、80mm。一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，包括以下步骤：1)热处理工艺：将样品置于铁盒内用含有石墨的沙子覆盖，放入热处理炉内进行加热保温，加热温度设定为330℃，达到设定温度后保温10小时，使连续网状分布的第二相基本溶入基体中，取出样品空冷，使第二相来不及析出，获得性能基本均匀的单相固溶体，热处理前后的合金微观组织如图1、图2所示；2)热加工加热工艺：成形加工前将样品置于加热炉内进行加热保温，加热温度设定为300℃，保温时间为10分钟，使样品受热均匀，在不发生晶粒长大的情况下保证材料芯部和表面温度的一致；3)小道次应变高应变速率三向锻造：热加工成形在空气锤上进行，空气锤的锻打次数为200次/min，锻打速度为5m/s，采用一次加热成形，即道次间不进行加热，三向锻造工艺如图3所示，锻打面按A-B-C-A…顺序进行，每锻一个面计作一道次，道次变形量为10％，热加工完成后对试样进行空冷以保留高温变形组织。热加工后样品表面良好，没有明显裂纹，没有明显的宏观损耗。4)力学性能测试：根据国标GB228-2002的标准，将本专利技术实施例所述合金按图4所示加工成标准拉伸试样进行室温拉伸实验，所测得合金各方向室温拉升曲线如图5所示，其力学性能见表1。表1实施例加工样品各方向的室温力学性能实施例1屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)延伸率(％)D1215.8323.921.9D2211.7317.922.8D3214.2321.626.3D4198.5313.925.7D5194.8314.525.4D6191310.632.4D7200.5314.621.9D8202.4318.924.2D9205.9320.729.7从图5和表1可以看出，运用本专利技术制备的Mg-6Zn-0.45Zr合金虽然存在一定的各向异性，但材料各方向抗拉强度在310.6～323.9MPa之间，而延伸率在21.9～32.4％之间。与其他常用的加工方法如挤压和轧制所生产的产品相比，本专利技术制备的产品各向异性较小，是制备低各向异性变形镁合金的理想工艺。本专利技术所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，通过高温短时热处理，获得近似固溶体组织；利用三向载荷循环作用有效的降低材料各向异性；采用10±0.5％的小道次应变量，保证锻造后合金不形成强烈的基面织构，进一步保证低各向异性；此外，本专利技术利用高速变形的温升效应弥补散热导致的温度下降，道次间无须加热，加工周期短，适于低各向异性块体Mg-6Zn-0.45Zr合金的生产。最后，需要指出的是，以上实施例只是用于说明本专利技术而非限制，事实上，本专利技术的方法对其他合金也同样适用；本领域技术人员在本专利技术的教导下对产品做简单替换时，仍属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低各向异性变形Mg‑6Zn‑0.45Zr合金制备方法，其特征在于：包括合金的热处理和热加工，所述合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷；所述合金的热加工温度为300±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。

【技术特征摘要】
1.一种低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：包括合金的热处理和热加工，所述合金的热处理保温温度为330±5℃，保温时间为10±0.5小时，冷却方式为空冷；所述合金的热加工温度为300±5℃，热加工前保温时间为10±1分钟，热加工方式为小道次应变高应变速率三向锻造，锻造设备为空气锤，道次间不重复加热，道次应变量为10±0.5％，变形道次为24道次，冷却方式为空冷。2.根据权利要求1所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金为镁合金块体材料。3.根据权利要求1或2所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金的热处理保温温度为330±2℃。4.根据权利要求3所述的低各向异性变形Mg-6Zn-0.45Zr合金制备方法，其特征在于：所述合金的热处理保温温度为330℃。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴远志，刘伟，邓彬，叶拓，周小桃，李庆芬，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43