一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺制造技术

本发明专利技术涉及镁锂合金加工技术领域，特别是涉及一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺，目的是为了提供一种比传统轧制变形工艺更为优异的高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺。该工艺包括如下步骤：按照合金成分及含量配置原料、熔炼获得镁锂合金铸锭并均匀化处理、深冷轧制镁锂合金及检测分析。本发明专利技术的深冷轧制镁锂合金技术由于其制备方法工艺简单、可靠，适用于加工大尺度镁锂合金工业样品，效率高，具有重要的实用价值。本发明专利技术制备的LA141合金板材的抗拉强度和延伸率都大幅度提高，深冷轧后的LA141试样中出现了纳米级孪晶，纳米孪晶结构能够在提高合金强度的同时增加其塑性，对板材的机械性能有着较强的改善能力。

A Deep Cold Rolling Process for High-Strength Plastic Ultra-Light LA141 Magnesium-Lithium Alloy

【技术实现步骤摘要】
一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺
本专利技术涉及镁锂合金加工
，特别是涉及一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺。
技术介绍
在我国镁和锂资源比较丰富，开发优质的镁锂合金有着长远的战略意义。镁锂合金作为超轻合金(ρ＝1.45～1.65g/cm3)，比重轻，比强度高且有着优异的电磁屏蔽性能、生物相容性和再循环性，在航天、汽车、医疗、3C和运动设备等领域有广阔的应用前景。虽然镁锂合金具有众多优点以及广泛的应用，但是其较低的强度严重限制了镁锂合金的应用。因此，开发能够有效改善镁锂合金力学性能的加工工艺非常重要。LA141镁锂合金是一种非常典型的高锂含量镁锂合金，有着独特的体心立方晶格结构，与密排六方晶格结构的镁合金相比有着优良的室温成形能力，这一特性使得对这种合金进行低温成形成为可能。本专利技术基于LA141镁锂合金的这一特性，对LA141镁锂合金采用深冷轧工艺进行塑性变形，旨在为镁锂合金的塑性成形工业生产提供有益参考。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种比传统轧制变形工艺更为优异的高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺。为了实现本专利技术的目的，采用的技术方案是：一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺，包括如下步骤：按照合金成分及质量百分含量配置原料：Li:14％，Al:1.0％，其余为Mg；将原料放入真空熔炼炉的熔炼坩埚中，装料完成后，打开循环水，盖严真空感应熔炼炉炉盖，开启抽真空系统，使炉内压强在1×10-2Pa以下，然后向炉内通入氩气，使炉内压强维持在0.04-0.05MPa；开启真空感应炉的中频感应加热装置，熔炼温度为700℃±15℃，恒温保持8-12分钟，关闭中频感应加热装置，再通过外部摇臂将合金熔体倒入模具内，随炉冷却后取出铸锭，并将得到的镁锂合金进行均匀化处理；再进行深冷轧制镁锂合金；最后，进行检测分析。所述原料Li、Al、Mg的纯度为99.99％。所述镁锂合金均匀化处理的温度为200℃，保温时间为8小时。所述镁锂合金深冷轧制的试样为20mm的块状试样；铝锂合金深冷轧制的过程为将试样放在液氮中浸泡30min，使试样温度达到-196℃，然后经多次轧制至最终厚度为2mm。所述轧制过程中轧制速度为10.5mm/s，且合金每次轧制下压率为20％-25％，每次轧制结束后，都要将试样在液氮中浸泡10分钟冷却至-196℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的深冷轧制镁锂合金技术由于其制备方法工艺简单、可靠，适用于加工大尺度镁锂合金工业样品，效率高，易于推广，非常适用于制备具有优异机械性能的LA141镁锂合金板材，具有重要的实用价值。本专利技术制备的LA141合金板材的抗拉强度最高可达到223MPa，分别比均火态试样和室温轧制试样的抗拉强度高出71MPa和15MPa，并且该板材的延伸率也大幅度提高，分别比均火态试样和室温轧制试样的延伸率提升了4倍和1.4倍。对于体心立方晶格结构的LA141镁锂合金而言，传统加工工艺难以生成孪晶，然而在深冷轧后的LA141试样中通过透射电镜观察到了纳米级孪晶，纳米孪晶结构是典型的塑性相，能够在提高合金强度的同时增加其塑性，对板材的机械性能有着较强的改善能力。附图说明图1是三种状态条件下的工程应力应变曲线；图2是深冷轧后合金的透射电镜照片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术涉及镁锂合金加工
，特别是涉及一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺。本专利技术的目的是为了提供一种比传统轧制变形工艺更为优异的高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺。为了实现本专利技术的目的，采用的技术方案是：一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺，包括如下步骤：按照合金成分及质量百分含量配置原料：Li:14％，Al:1.0％，其余为Mg；将原料放入真空熔炼炉的熔炼坩埚中，装料完成后，打开循环水，盖严真空感应熔炼炉炉盖，开启抽真空系统，使炉内压强在1×10-2Pa以下，然后向炉内通入氩气，使炉内压强维持在0.04-0.05MPa；开启真空感应炉的中频感应加热装置，熔炼温度为700℃±15℃，恒温保持8-12分钟，关闭中频感应加热装置，再通过外部摇臂将合金熔体倒入模具内，随炉冷却后取出铸锭，并将得到的镁锂合金进行均匀化处理；再进行深冷轧制镁锂合金；最后，进行检测分析。所述原料Li、Al、Mg的纯度为99.99％。所述镁锂合金均匀化处理的温度为200℃，保温时间为8小时。所述镁锂合金深冷轧制的试样为20mm的块状试样；铝锂合金深冷轧制的过程为将试样放在液氮中浸泡30min，使试样温度达到-196℃，然后经多次轧制至最终厚度为2mm.所述轧制过程中轧制速度为10.5mm/s，且合金每次轧制下压率为20％-25％，每次轧制结束后，都要将试样在液氮中浸泡10分钟。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的深冷轧制镁锂合金技术由于其制备方法工艺简单、可靠，适用于加工大尺度镁锂合金工业样品，效率高，易于推广，非常适用于制备具有优异机械性能的LA141镁锂合金板材，具有重要的实用价值；本专利技术制备的LA141合金板材的抗拉强度最高可达到223MPa，分别比均火态试样和室温轧制试样的抗拉强度高出71MPa和15MPa，并且该板材的延伸率也大幅度提高，分别比均火态试样和室温轧制试样的延伸率提升了4倍和1.4倍。对于体心立方晶格结构的LA141镁锂合金而言，传统加工工艺难以生成孪晶，然而在深冷轧后的LA141试样中通过透射电镜观察到了纳米级孪晶。纳米孪晶结构是典型的塑性相，能够在提高合金强度的同时增加其塑性，对板材的机械性能有着较强的改善能力。进一步描述如下：一种对于高强塑性超轻LA141镁锂合金进行深冷轧的工艺：1.将配置好的原料放入真空熔炼炉的熔炼坩埚中，装料完成后，打开循环水，盖严真空感应熔炼炉炉盖。开启抽真空系统，使炉内压强在1×10-2Pa以下。然后向炉内通入氩气，使炉内压强维持在0.04-0.05MPa。开启真空感应炉的中频感应加热装置，熔炼温度约为700℃±15℃，在此温度下恒温保持8-12分钟，关闭高频感应加热装置。然后通过外部摇臂将合金熔体倒入做好的预冷模具内，随炉冷却后取出铸锭。2.将得到的镁锂合金锭在200℃的热处理炉中保温8小时进行均匀化处理。镁锂合金的板材的成分及质量百分含量为Li:13.9％，Al:1.1％，其余为镁。该均匀化退火态LA141镁锂合金的室温力学性能为：极限抗拉强度为152MPa，延伸率为6.3％。3.轧制前利用线切割将镁锂合金锭切成初始厚度为20mm的块状试样，然后将样品放在液氮中浸泡30min，使试样温度达到-196℃。轧辊直径为200mm，转速为700转/分钟，合金每道次压下量为20％～25％，终轧厚度为2mm。在整个轧制过程中，轧辊不预热，也不采用任何润滑剂。并且在每道次轧制结束后，都将试样在液氮中浸泡10min，重复进行多道次轧制直至最终变形量。该LA141镁锂合金板材的极限抗拉强度为223MPa，延伸率为25.8％。对比案例：一种对于超轻LA141镁锂合金室温下进行的常规轧制工艺板材试样来自实施例1中合金板材，均匀化退火处理方式同实施例1。轧制前利用线切割将镁锂合金锭切成初始厚度为20mm的块状试样，轧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照合金成分及质量百分含量配置原料：Li:14％，Al:1.0％，其余为Mg；(2)将原料放入真空熔炼炉的熔炼坩埚中，装料完成后，打开循环水，盖严真空感应熔炼炉炉盖，开启抽真空系统，使炉内压强在1×10

【技术特征摘要】
1.一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照合金成分及质量百分含量配置原料：Li:14％，Al:1.0％，其余为Mg；(2)将原料放入真空熔炼炉的熔炼坩埚中，装料完成后，打开循环水，盖严真空感应熔炼炉炉盖，开启抽真空系统，使炉内压强在1×10-2Pa以下，然后向炉内通入氩气，使炉内压强维持在0.04-0.05MPa；开启真空感应炉的中频感应加热装置，使温度加热至700℃±15℃，恒温保持8-12分钟；关闭中频感应加热装置，再通过外部摇臂将合金熔体倒入模具内，随炉冷却后取出铸锭，并将得到的镁锂合金铸锭进行均匀化处理；(3)进行深冷轧制镁锂合金；(4)进行检测分析。2.根据权利要求1所述的一种高强塑性超轻LA141镁锂合金深冷轧工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫瑞智，刘宏宇，廖阳，王阳，侯乐干，张景怀，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23