基于损伤容限改善大尺寸镁合金板材抗冲击性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于损伤容限改善大尺寸镁合金板材抗冲击性能的方法，涉及镁合金加工成形领域。通过对镁合金局部变形使板面形成从中心向外部辐射的环形梯度微观组织，从而可以达到提高该局域的强度和塑性。通过细化晶粒尺寸及弱化织构强度提高材料的损伤容限，进而达到提高镁合金板材抗冲击性能效果。为使镁合金局部区域形成环形梯度微观组织，需要使用特定的局域弯曲模具及局域矫平模具。本发明专利技术具有预变形范围大，工艺流程短，执行成本低廉等优点，是一种先进的根据镁合金薄板中特定局域的冲击性能需求进行组织预变形，最终提高特定局域冲击性能的方法。域冲击性能的方法。域冲击性能的方法。

【技术实现步骤摘要】
基于损伤容限改善大尺寸镁合金板材抗冲击性能的方法


[0001]本专利技术属于镁合金加工成形领域，具体涉及一种基于损伤容限改善大尺寸镁合金板材抗冲击性能的方法。

技术介绍

[0002]大尺寸镁合金板材在室温下强度低、塑性差、基面织构较强，在冲击的过程中，容易出现裂纹导致板材失效，表现出冲击性能差，不能满足高速、重载荷冲击的要求。镁合金板材的抗冲击性能与材料自身的塑性、强度、能量吸收率及应变速率有着很大的联系，提高镁合金板材的塑性，强度可以进一步提高镁合金板材的抗冲击性能。因此，板材的局部变形会对材料自身的塑性和强度产生影响，对板材特定局域进行合理的预变形是提高镁合金板材冲击性能的重要途经之一。
[0003]目前，改善镁合金板材抗冲击性能的方法主要有：不同的热处理工艺、改变应变速率、不同的金属加工工艺等，但由于上述方法或技术方案复杂、技术特征冗长、或需要额外昂贵的设备投入，均难以推广应用。本专利技术参考CN 113560363 A改善大尺寸镁合金薄板中圆形局域力学性能的装置及方法，继而提出一种可有效改善镁合金板材的抗冲击性能的方法。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，为了解决大尺寸镁合金板材在冲击过程中易产生裂纹而导致板材失效的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于损伤容限可改善镁合金板材抗冲击性能的方法，以便通过细化晶粒尺寸，弱化基面织构等，最终提高板坯变形局域的力学性能，达到提高板坯的冲击性能的目的。
[0005]为实现上述目的，针对厚度H为3~10mm，宽度B为300~2000mm的镁合金板材在冲击过程中易产生裂纹而导致板材失效的问题，本专利技术所采取的技术方案是：提供一种基于损伤容限可改善镁合金板材抗冲击性能的方法，制备由中心向外辐射的环形梯度微观组织，针对同心圆环和同间距方环需要有对应的弯曲模具、矫平模具及压边模具；环形梯度组织的间距及梯高由弯曲模具上的轮辐有关；同心圆梯度微观组织采用圆饼型弯曲模具，同间距方形环采用长方饼型模具、矫平模具二者相同。具体方法为：（1）在大尺寸镁合金板材薄板上选择环形局域，将镁合金板坯平行于弯曲模具放好，并将选定的环形局域与弯曲成形部分对齐，固定好压边模具，给弯曲模具的上模施加压力，使该环形局域发生变形，保持适当时间，卸载，取出板材；（2）将大尺寸镁合金板材放在矫平模具中，固定好压边模具，限制板坯RD/TD方向上的运动，将矫平上模与环形变形区域对齐，对矫平上模施加压力，保持适当的时间，卸载，取出板材；（3）板材中心位置通过加工模具弯曲
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整平9~11道次，形成中心初始组织，从板材中心位置向外辐射过程中加工道次依次减少，直到边部弯曲
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整平1~3道次。
[0006]所述弯曲模具分为上、下两部分，上下两部分由中心到外延均采用正弦波齿形，形成啮合；使板坯可以达到预设变形的效果。每部分弯曲模具由中心部分及逐渐增加直径的多个外圈部分组成，中心与外圈直径靠螺纹连接。进行第一次弯曲时只需中心部分的上下弯曲模具，经整平后进行第二次弯曲时，上下模具连接上一外圈部分，经整平进行第三次弯曲时，上下模具再连接上一外圈部分，依次对整个板面进行弯曲
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整平，使板材自中心到边部经历不同道次的变形。
[0007]所述弯曲模具包括圆饼型弯曲模具与方形饼弯曲模具，当损伤为多向放射状形式，则采用圆环梯度组织；当损伤为单向发射状形式，则采用方形梯度组织。
[0008]所述的环形包括圆环和方环，圆环是同心环，方环是同间距环，间距为板材厚度的10~20倍，环形宽度为板材厚度的5~10倍。
[0009]所述梯度的微观组织中，包括板面的长度或宽度上的梯度和厚度上的梯度，梯度值从中心向外减小。
[0010]所述压边模具及矫平模具要达到限制板坯RD/TD方向上的运动，防止板坯在变形过程中因局域外受力不均导致变形失效。
[0011]通过对环形梯度微观组织区域根据局域能量吸收划分对不同枝节的环形进行不同道次的弯曲矫平变形，靠近中心的环形变形道次最多，从中心向外依次递减，进而来改变板材所选局域部分晶粒尺寸及织构强度，进而更好地提高板材局域的抗冲击性能。
[0012]本专利技术的有益效果是：通过在板材局域制备从中心向外辐射的环形梯度微观组织，是一种先进的通过局部变形改善大型尺寸镁合金抗冲击性能的方法，一方面，可有效改善镁合金板材在特定局域的能量吸收率，环形梯度微观组织也遵循局域最内层吸收能量最多，能量吸收从中心向外依次减小，更好地提高了镁合金板材的损伤容限；另一方面，该方法能够对大型尺寸镁合金板材特定局域进行组织性能调控，局域变形范围广，工艺操作简单可靠，应用场合多；此外，通过特定的局部变形来达到提高镁合金板材冲击性能还未见报道，本专利技术的提出能拓展镁合金板材在抗冲击性能研究方面的思路。
附图说明
[0013]图1为圆饼型弯曲模具简单示意图；图2为圆饼型弯曲模具剖面轴测示意图；图3为方形饼弯曲模具轴测示意图；图4为镁合金板材局域形成从中心向外辐射圆环梯度组织示意图；图5为镁合金板材局域形成从中心向外辐射方环梯度组织示意图；图6为形成同间距圆环与方环梯度微观组织的板材简单流程示意图。
[0014]图中：1、饼型弯曲模具上模；2、圆饼型弯曲模具下模。
具体实施方式
[0015]以规格是 1000mm
×
500mm
×
5mm（RD
×
TD
×
ND） AZ31 镁合金板材为作为实施例试样。
[0016]实施例1确定AZ31镁合金板材中的环形局域的位置及尺寸；如图1、2所示，。
[0017]选的环形局域，将AZ31镁合金放置在圆饼形弯曲模具中，将环形局域与模具中的弯曲成形部分对齐，对圆饼形弯曲上模施加压力，使环形局域发生弯曲变形，保压，卸载，取出板材。
[0018]将AZ31镁合金板材放置在矫平模具上，将环形局域与矫平上模中心对齐，确保板材不会沿着RD/TD方向移动，对矫平上模施加压力，是弯曲变形后的环形局域发生矫平变形，保压，卸载，取出板材。
[0019]对镁合金板材选的的环形局域进行N1次弯曲矫平变形，形成第一梯度的微观组织。
[0020]选定环形局域Ⅱ，重复上述步骤，使得环形局域Ⅱ达到N2次弯曲矫平变形，形成第二梯度微观组织。
[0021]选定环形局域Ⅲ，重复上述步骤，使得环形局域Ⅲ达到N3次弯曲矫平变形，形成第三梯度微观组织。
[0022]选定环形局域Ⅳ，重复上述步骤，使得环形局域Ⅳ达到N4次弯曲矫平变形，形成第四梯度微观组织。
[0023]最终环形局域达到(N1+N2+N3+N4)次弯曲矫平变形，环形局域Ⅱ达到(N2+N3+N4)次弯曲矫平变形，环形局域Ⅲ达到(N3+N4)次弯曲矫平变形，环形局域Ⅳ达到N4次弯曲矫平变形。
[0024]从而在AZ31镁合金板材上形成从中心向外辐射环形梯度微观组织。
[0025]实施例2确定AZ31镁合金板材中的环形局域的位置及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于损伤容限改善大尺寸镁合金板材抗冲击性能的方法，该方法针对厚度H为3~10mm，宽度B为300~2000mm的镁合金板材在冲击过程中出现损伤甚至是裂纹而导致板材失效的问题，其特征在于：通过不同加工道次以及圆形或方形的形状不同加工模具，从板材中心向外辐射形成晶粒度成梯度的微观组织；针对同心圆环和同间距方环需要有对应的弯曲模具、矫平模具及压边模具；具体操作如下：（1）在大尺寸镁合金板材薄板上选择环形局域，将镁合金板坯平行于弯曲模具放好，并将选定的环形局域与弯曲成形部分对齐，固定好压边模具，给弯曲模具的上模施加压力，使该环形局域发生变形，保持适当时间，卸载，取出板材；（2）将大尺寸镁合金板材放在矫平模具中，固定好压边模具，限制板坯RD/TD方向上的运动，将矫平上模与环形变形区域对齐，对矫平上模施加压力，保持适当的时间，卸载，取出板材；（3）板材中心位置通过加工模具弯曲
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整平9~11道次，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁方坤，贾伟涛，师海阳，马立峰，乐启炽，孔淑萍，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：