一种高性能镁合金挤压型材的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度高塑性镁合金挤压型材的制备方法，本发明专利技术采用的技术方案为：对镁合金坯料挤压前先进行深冷处理；然后进行热挤压成形，最后根据性能需求对镁合金型材可进行后续的固溶、时效或深冷处理。本发明专利技术结合深冷处理与热挤压使镁合金型材强度与塑性得到双重提高，克服了现有技术中强度和塑性难以同时提高的技术障碍，和现有技术相比，本发明专利技术是一种高效、低能耗加工高性能镁合金型材的方法，能更好地满足工业化生产的需要，实现大规模生产，极具应用前景。

Preparation of a High Performance Magnesium Alloy Extruded Profile

The invention relates to a preparation method of high strength and high plasticity magnesium alloy extrusion profiles. The technical scheme of the invention is that the magnesium alloy billet is subjected to cryogenic treatment before extrusion, then hot extrusion forming, and finally the magnesium alloy profiles can be subjected to subsequent solution, aging or cryogenic treatment according to the performance requirements. The present invention combines cryogenic treatment and hot extrusion to double improve the strength and plasticity of magnesium alloy profiles, overcomes the technical obstacles that the strength and plasticity of magnesium alloy profiles are difficult to improve at the same time in the existing technology. Compared with the existing technology, the present invention is an efficient and low-energy-consuming method for processing high-performance magnesium alloy profiles, which can better meet the needs of industrial production and realize large-scale production. Use the future.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能镁合金挤压型材的制备方法
本专利技术属于镁合金热加工
，具体涉及一种高性能镁合金挤压型材的制备方法。
技术介绍
近年来车辆节能减排日益重要，轻量化的新型能源车辆是我国汽车行业的重点发展方向。镁合金是是最轻的金属结构材料之一，具有比强度和比刚度高、阻尼减振降噪性佳、零件尺寸稳定、电磁屏蔽能力强等一系列优点，制备高性能镁合金是未来新能源汽车结构材料的重要发展方向。深冷处理技术是一种改善金属制件性能的类热处理工艺技术，处理的温度一般在-30℃至-196℃之间，它能有效地改善工件的力学性能，其机理是通过降低金属工件的温度使金属内部的晶格改变，产生压应力使组织发生转变；在镁合金中，深冷处理主要是为了细小弥散的第二相或GP区的析出，弥散析出相对位错运动的阻碍效果明显，使镁合金兼具高强度和高塑性，尤其是能够有效地改善镁合金均匀变形的程度；同时，深冷处理也有助于提高镁合金工件的硬度、耐磨性、疲劳寿命，并消除残余应力、稳定工件尺寸。近年来，随着镁合金加工技术的不断发展，虽然深冷处理技术已经逐渐在镁合金中得到了应用，但其在镁合金的挤压型材中的应用尚不多见，现有技术公开了一些采用深冷技术处理镁合金的方法，如专利CN103469132B公开了一种提高镁合金材料强度和韧性的处理方法，针对镁基颗粒增强复合材料，通过固溶-时效-深冷-超声冲击处理。使位错强化、纳米孪晶强化的效果增强，使该镁合金材料的强韧性得到大幅度提高。专利CN106834988A公开了一种提高镁合金塑性加工性能的深冷磁场处理方法，通过对镁合金试样深冷及配合磁场处理，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。专利CN103276327A公开一种挤压镁-锌系镁合金的深冷处理方法，将镁-锌合金的挤压型材放入低温液氮或者低温氦气中深冷处理，处理后抗磨损性能得到提升。专利CN102296257B公开了一种纳米晶态多晶镁材的制备方法，针对镁合金及其复合材料，经过铸造或者挤压成形后，进行深冷-低热循环处理，通过控制处理温度、时间和次数等参数，镁材可具纳米晶的微观组织及相应高的强度和塑性。专利CN102127725A公开了一种高强度高韧性镁合金板带材的制备方法，针对热变形或热处理后的镁合金板材、带材，通过后续的深冷、冷变形及时效处理，引入大量位错和孪晶，促进析出细小、弥散的第二相，以此提高板、带材的强度、硬度和塑性。综上可知，上述现有技术中，利用深冷处理改善镁合金力学性能仍存在以下三个问题：(1)没有控制细化动态再结晶晶粒尺寸与分布的效果，限制了冷处理技术对镁合金力学性能进一步的改善；(2)在深冷处理后，常配合固溶、时效处理等后续热处理，不仅耗费能源，而且工艺繁琐，影响镁合金的加工效率。(3)后续固溶、时效处理后，虽然提高了镁合金型材的强度，但引起了晶粒长大，导致塑性下降，使得镁合金的强度和塑性难以得到同步提高。另外，镁合金的耐腐蚀性能较差一直是限制其在航空航天、汽车、电子产品领域应用的一大障碍，腐蚀往往会破坏晶粒间的结合，大大降低合金的机械强度，而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化,不能经受敲击，是非常危险的。因此，改善镁合金的耐腐蚀性能显得尤为重要，现有技术公开了一些改善镁合金耐腐蚀性能的方法，如专利CN107083508A公开了一种多元增强的耐热耐蚀镁合金及其制造方法，包括如下步骤：1)准备配料；2)纳米级NdN颗粒的预处理和包覆；3)配料预热；4)熔炼；5)精炼；6)掺杂；7)浇注；8)分段固溶处理；9)人工时效处理；最终得到具有细小弥散分布的纳米析出相显微组织的耐热耐蚀镁合金成品。专利CN107058836A公开了一种机械外壳用高耐腐蚀性镁合金及其制备方法，制备方法包括将原料预热、熔融、浇注成型等步骤。专利CN106756371A与CN106834852A都公开了一种高耐蚀镁合金，采用添加Sc元素的方法，在镁基体表面形成致密的氧化膜，使电位升高，大幅降低了镁合金的腐蚀速率。专利CN107083508A专利公开了一种多元增强的耐热耐蚀镁合金及其制造方法，通过添加Gd、Y和Nd三种稀土元素，配合熔炼、固溶和时效处理，获得具有细小弥散分布的纳米析出相显微组织的镁合金，从而提升合金的耐热、耐蚀性能。专利CN106834852A公开了一种高强耐蚀镁合金，1)备料和炉子清理；2)镁锭熔化；3)加入中间合金；4)合金精炼；5)合金挤压。专利CN102409274A公开了一种利用深冷处理提高镁合金耐蚀性的工艺，通过对固溶-时效-深冷处理，提高合金的耐蚀性能，避免了表面涂镀层处理的结合力不良及涂镀层破损等缺点。尽管深冷处理技术已经被用于提升镁合金的力学性能，但应用其改善镁合金耐腐蚀性能的报道尚不多见，因此，本专利技术还设想将预先深冷处理与热挤压结合，用于改善镁合金耐腐蚀性能，其基本原理是：通过降低镁合金的温度使合金内部的晶格改变，产生压应力使组织发生转变；从而促进细小弥散的第二相或GP区的析出，弥散析出相有助于细化晶粒，使晶粒内部大量析出特殊位相的第二相，缩小第二相与基体的电位差别，降低晶间腐蚀速率，从而提升镁合金的耐腐蚀性能。综上可知，现有技术中制备耐腐蚀性镁合金的方法存在以下几个问题：(1)工艺不够完善：在热挤压过程中没有控制细化动态再结晶晶粒尺寸与分布，导致镁合金晶粒粗大，容易发生晶间腐蚀；(2)需要添加耐蚀性元素，并配合固溶、时效处理等后续热处理，不仅耗费能源，而且工艺繁琐，影响镁合金的加工效率。(3)耐腐蚀性能的改善不明显。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的性能改善有限，强度和塑性难以同步提高，工艺繁琐、加工效率低等问题，本专利技术的目的在于提供一种高性能镁合金挤压型材的制备方法，本专利技术采用预先深冷处理与热挤压工艺，不仅大幅度提升了镁合金的力学性能，还使镁合金型材的耐腐蚀性也得到大幅度提升，和现有技术相比，本专利技术技术方案是一种工艺简单、操作方便、高效、低能耗的制备高性能镁合金型材的方法，能更好地满足工业化生产的需要，实现大规模生产，极具应用前景。为实现上述专利技术目的，具体的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开了一种高强度高塑性镁合金挤压型材的制备方法，所述方法包括：对镁合金坯料挤压前先进行深冷处理；然后进行热挤压成形，最后根据性能需求对镁合金型材可进行后续的固溶、时效或深冷处理。具体包括如下步骤：1)深冷处理：将原始状态或均匀化状态的镁合金坯料从室温开始，冷却到超低温下进行深冷处理，处理后将镁合金型材置于空气中，自然恢复到室温。2)热挤压：挤压前将步骤1)中镁合金坯料预热至一定温度进行保温，同时对挤压模具与挤压筒进行预热；然后在挤压模具中将预热后的镁合金挤压成型；最后将挤压型材进行空冷。3)固溶、时效或者深冷处理：根据镁合金材料特性与型材性能要求，对步骤2)中镁合金进行固溶、时效热或者深冷处理。所述步骤1)中，深冷处理的温度为：-26～-198℃，深冷处理的保温时间为：2～170h，深冷温度越低，冷却速度越快，挤压前深冷处理可布置细小、弥散的第二相于基体中。优选的，深冷处理的温度为：-196℃，深冷处理的保温时间为：10h。所述步骤1)中，深冷处理的冷却速度5～80℃/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能镁合金挤压型材的制备方法，其特征在于，包括：对镁合金坯料挤压前先进行深冷处理；然后进行热挤压成形，最后根据性能需求对镁合金型材可进行后续的固溶、时效或深冷处理；具体包括如下步骤：1)深冷处理：将原始状态或均匀化状态的镁合金坯料从室温开始，冷却到超低温下进行深冷处理，处理后将镁合金型材置于空气中，自然恢复到室温；2)热挤压：挤压前将步骤1)中镁合金坯料预热至一定温度进行保温，同时对挤压模具与挤压筒进行预热；然后在挤压模具中将预热后的镁合金挤压成型；最后将挤压型材进行空冷；3)固溶、时效或者深冷处理：根据镁合金材料特性与型材性能要求，对步骤2)中镁合金进行固溶、时效热或者深冷处理，深冷处理后将镁合金型材置于空气中，自然恢复到室温；所述步骤3)中，镁合金型材深冷处理的条件和步骤1)中相同。

【技术特征摘要】
1.一种高性能镁合金挤压型材的制备方法，其特征在于，包括：对镁合金坯料挤压前先进行深冷处理；然后进行热挤压成形，最后根据性能需求对镁合金型材可进行后续的固溶、时效或深冷处理；具体包括如下步骤：1)深冷处理：将原始状态或均匀化状态的镁合金坯料从室温开始，冷却到超低温下进行深冷处理，处理后将镁合金型材置于空气中，自然恢复到室温；2)热挤压：挤压前将步骤1)中镁合金坯料预热至一定温度进行保温，同时对挤压模具与挤压筒进行预热；然后在挤压模具中将预热后的镁合金挤压成型；最后将挤压型材进行空冷；3)固溶、时效或者深冷处理：根据镁合金材料特性与型材性能要求，对步骤2)中镁合金进行固溶、时效热或者深冷处理，深冷处理后将镁合金型材置于空气中，自然恢复到室温；所述步骤3)中，镁合金型材深冷处理的条件和步骤1)中相同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，深冷处理的冷却速度5～80℃/min；优选的，深冷处理的冷却速度40℃/min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，深冷处理的温度为：-26～-198℃，深冷处理的保温时间为：2～170h；优选的，深冷处理的温度为：-196℃，深冷处理的保温时...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，吴建华，刘洪涛，赵静蕊，刘玉，刘运腾，周吉学，
申请(专利权)人：山东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37