一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺制造技术

本发明专利技术提供一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺，准备镁合金材料(如：WE43/WE54/ZM6等)、普通高温炉、时效炉、高倍光学显微镜；对镁合金材料进行室温冷变形；对镁合金材料进行均匀化固溶处理；对均匀化固溶处理后的镁合金材料，水淬至室温；对室温冷变形处理后的镁合金材料，进行大变形量的热塑性变形；热变形后，将镁合金材料水淬至室温循环水中；最后将镁合金材料进行双阶调控热处理。本发明专利技术提供的高强韧镁合金制备工艺，适用于各种尺寸的镁合金产品，将细晶强化与弥散强化结合，提高了镁合金综合力学性能。以WE43稀土镁合金为例：采用此发明专利技术不仅提高了其强度，又能增加其塑性，获得了抗拉强度430

【技术实现步骤摘要】
一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺


[0001]本专利技术属于镁合金热加工
，具体说是涉及一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺。

技术介绍

[0002]镁合金作为最轻的工程金属材料，以其高的比强度、比刚度、抗蠕变性能被誉为“21世纪的绿色金属”并广泛应用在航空航天及电子信息领域，又因其良好的生物相容性而成为医疗领域为数不多的植入类金属材料。由于其典型的密排六方晶体结构导致镁合金的形变加工受到很大的制约。因此，对于新型镁合金的开发从根本上改善加工性能已成为一个热门研究方向。
[0003]目前，稀土镁合金由于添加了Y、Nd合金元素又赋予了其优异的耐蚀、耐高温、铸造性能及良好的变形性能。稀土镁合金的强韧化处理应当包含不可分割的两个方面即塑性变形和热处理。当前，高稀土含量的镁合金虽然能达到较高的力学性能，但生产成本较高，完全不利于材料的产业化推广。此外，目前主流的稀土镁合金强韧化处理工艺没有充分发挥稀土元素的效果，相应处理的产品力学性能也较低。这是限制镁合金发展应用的主要瓶颈。
[0004]晶粒细晶强化是金属研究领域唯一既能提高材料强度又能提高材料塑性的原理方法，因此，本方案探究如何将细晶强化与弥散强化结合，适用于各种尺寸的稀土镁合金产品。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺，解决如何提高大尺寸镁合金高强韧性能的技术问题，将细晶强化与弥散强化结合，不仅提高了材料强度，又能提高了材料塑性。典型的效果在于，使得WE43稀土镁合金，抗拉强度430
‑
470MPa，延伸率10％
‑
15％的优良性能。
[0006]一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺，具体包括以下步骤：
[0007]步骤S1：准备镁合金材料、普通高温炉、时效炉、高倍光学显微镜；
[0008]步骤S2：对镁合金材料进行均匀化固溶处理；
[0009]步骤S3：对均匀化固溶处理后的镁合金材料，水淬至室温；
[0010]步骤S4：对镁合金材料进行室温冷变形，变形量为5％
‑
20％；
[0011]步骤S5：对冷变形后的镁合金材料，进行大变形量的热塑性变形；
[0012]步骤S6：热变形后，立即将镁合金材料水淬至室温循环水中；
[0013]步骤S7：最后将镁合金材料进行时效处理。
[0014]根据权利要求1所述的可时效强化镁合金制备工艺，尤其以WE43稀土镁合金为例，其特征在于，所述步骤S3中，升高至400℃
‑
480℃并保温5h
‑
8h。
[0015]所述步骤S5，加热到均匀化固溶温度为400℃
‑
480℃，且保温0.5h
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1h后进行热塑性变形。
[0016]所述步骤S7中，在时效处理中，先将镁合金材料加热到100℃
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150℃，并保温5
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10h，最后炉冷至80℃，再加热到180℃，并保温5h
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10h，再空冷至室温。
[0017]所述步骤S4和S5中，镁合金材料在变形前需要预热上下锤头。
[0018]所述步骤S4和S5中，镁合金材料在变形方式包括挤压、轧制、旋转锻造中的任意一种。
[0019]所述步骤S5中，热塑性变形量为30％
‑
85％，该变形量使组织较好的满足后续热处理要求。
[0020]镁合金主流的变形方法如挤压、轧制、旋转锻造都会产生异常粗大的变形晶粒，细化晶粒和第二相细小弥散分布的沉淀强化是主要的目标导向。然而细晶强化和较高的沉淀强化效果往往很难兼得。由于动态沉淀和静态沉淀的较明显的析出特点区别。典型的以晶界非明显取向性析出的动态沉淀往往严重弱化了挤压等剧烈形变的细晶强化效果，势所必然的造成了强韧性较低的产品性能。因此，合理的变形需要配合有效的静态沉淀过程才能充分改进这一矛盾。这是制约可时效强化镁合金广泛应用的关键技术问题。目前成熟的热处理工艺没有充分利用大变形量和热处理之间的协调配合以细化组织，均匀强化相，把镁合金当作普通的合金材料对待，没有充分发挥和利用第二相的析出和部分溶解。本方案中恰恰是克服上述的技术偏见，提出了一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺。以WE43稀土镁合金为例，这种全新的思路使得镁合金材料获得了抗拉强度430
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470MPa，延伸率10
‑
15％的优良性能。
[0021]本专利技术的原理在于分析变形组织后，预先弥散分布的第二相颗粒提供形核位点的同时，阻碍再结晶晶粒的长大，这共同促使整个变形金属的组织进一步优化了，得到了更高的综合力学性能。这势所必然的让本专利技术处理的可时效强化镁合金轻松得到了主流处理工艺无法得到的综合力学性能(如：WE43稀土镁合金达到抗拉强度430
‑
470MPa，延伸率10
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15％)，这是采用无模单向镦粗变形方法配合调控后的产品性能。
[0022]本专利技术的广阔应用场景将在于得到优化的均匀细小的组织和相应优异性能的产品。但少有工艺能够同时获取细化粗大的变形晶粒并均匀分散起强化作用的第二相。而本专利技术可以高效的填补这一空缺。如果在保护知识产权的前提下进一步推广此专利技术，这对于镁合金在航空航天和电子信息领域的应用拓展将起到巨大的推动作用。
[0023]本专利技术达成以下显著效果：
[0024](1)本专利技术有效精确地调配了通过主流变形热处理无法消除的粗大的变形晶粒，显著的细化了晶粒的同时，使得析出相均匀分散；
[0025](2)主流镁合金热变形后，不可避免产生的粗大的变形晶粒，本方案巧妙的避免了第二相颗粒析出尺寸过大，也为进一步的再结晶留存了合适的储存能；
[0026](3)此专利技术由于紧密贴合主流的镁合金热成型工艺，在准确分析变形组织特点后，均可对变形组织采用区域热处理，得到传统方法很难均匀细化的显微组织和弥散分布的析出相；
[0027]通过通过添加少量工序，在保证短流程、短热加工时间、中小变形量的条件下实现便可获得目前只能采用极大变形量的挤压工艺才能得到的力学性能表现(如：WE43稀土镁合金达到抗拉强度430
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470MPa，延伸率10
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15％)。
附图说明
[0028]图1为WE43镁合金在大变形后光学显微镜下的组织图。
[0029]图2为WE43镁合金在大变形后得到扫描电镜下的组织图。
[0030]图3为时效处理后得到的细化扫描电镜图。
[0031]图4为本专利技术中可时效强化镁合金材料的热处理工艺流程图。
[0032]图5为本专利技术大变形量处理后基体中存在大量位错的透射电镜表征图。
[0033]图6为本专利技术中镁合金材料的透射电镜表征图。
[0034]图7为本专利技术中镁合金材料力学性能曲线图。
具体实施方式
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1：准备镁合金材料、普通高温炉、时效炉、高倍光学显微镜；步骤S2：对镁合金材料进行均匀化固溶处理；步骤S3：对均匀化固溶处理后的镁合金材料，水淬至室温；步骤S4：对镁合金材料进行室温冷变形，变形量为5％
‑
20％；步骤S5：对冷变形后的镁合金材料，进行大变形量的热塑性变形；步骤S6：热变形后，立即将镁合金材料水淬至室温循环水中；步骤S7：最后将镁合金材料进行时效处理。2.根据权利要求1所述的一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺。尤其以WE43稀土镁合金为例。其特征在于，所述步骤S3中，升高至400℃
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480℃并保温5h
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8h。3.根据权利要求1所述的一种可时效强化镁合金强韧化处理及制备工艺，其特征在于，所述步骤S5中，加热到均匀化固溶温度为400℃
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480℃，且保温0....

【专利技术属性】
技术研发人员：崔国荣，杨涛，张文丛，陈文振，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：