一种镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法技术

本发明专利技术提供一种镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法，涉及金属材料的塑性加工领域，包括将镁及镁合金挤压或锻造预成形件置于模具中，沿轴向、周向或径向实施指定回锻应变路径，采用回锻温度、回锻速率、回锻道次的工艺参数匹配达到指定累积回锻量，实现镁及镁合金锻件织构的控制。本发明专利技术通过对回锻工艺的应变路径合理设计，突破性解决了镁合金锻件织构控制困难—常规挤压或锻造工艺所制锻件形成的强基面织构恶化服役性能的弊端，极大改善了镁及镁合金锻件严重的力学性能各向异性，拉压不对称性及力学性能各向异性控制在5％以内，有效提升了镁及镁合金锻件在复杂服役工况下的承载能力，推动镁及镁合金锻件应用领域的拓展。展。展。

【技术实现步骤摘要】
一种镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法


[0001]本专利技术属于镁及镁合金塑性加工领域，具体涉及一种镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法。

技术介绍

[0002]镁及镁合金由于其轻质高强、优异的阻尼性能、回收利用率高等特性，被认为是21世纪最有潜力的结构功能材料。近年来镁及镁合金是航空产业、航天产业和国防弹体产业中应用的最轻的金属结构功能材料。
[0003]然而传统挤压、模锻制备镁及镁合金锻件因为其强烈的{0002}基面织构，致使镁及镁合金力学性能存在严重各向异性，限制了镁及镁合金的推广应用。目前镁及镁合金塑性加工件沿其加工向的拉压不对称性高达40％，呈现明显的拉压不对称性，不利于镁及镁合金锻件动载服役环境的应用。如ZK61商用镁合金锻件沿锻造方向的拉伸屈服强度Rp0.2仅为约120MPa，而压缩屈服强度可高达200MPa以上。同时以AZ31B商用镁合为代表的的镁及镁合金构件沿不同方向的拉伸或压缩屈服强度也在80MPa
‑
180MPa波动明显，这种强度异性为基于性能需求的镁及镁合金锻件的设计与服役性能需求预估，带来了巨大困难。且为传统的基于镁合金单轴拉压屈服强度的构件设计策略带来了安全隐患，尤其是复杂负载环境下尤为尖锐，极大制约可镁及镁合金锻件在相关结构、承载领域的市场。
[0004]因此，开发一种织构可控的拉压对称/同性的高强镁及镁合金棒材、板材、锻件、筒型件等加工材的工程制备技术，可满足复杂服役环境下尤其复杂负载环境下锻件低力学性能各向异性、高稳定性需求(兼顾减重性能)，可有效拓展镁及镁合金应用市场，助推镁及镁合金产业的平稳发展，满足国家和社会日益激增的对新型结构功能材料需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法，该工艺可实现镁及镁合金棒材、板材、锻件、筒型材等加工材的织构可控制备，以实现兼顾高强度高韧性的同时有效改善镁及镁合金强基面织构引起的拉压屈服强度不对称性。
[0006]本专利技术所述镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法，步骤包括将镁及镁合金挤压件、模锻件坯料置于模具中，沿轴向、径向或周向，对挤压件或锻件进行一次回锻或多次累积回锻，以引起主应变形式由拉伸类或压缩类分别向压缩类或拉伸类的一次或多次转变，实现成形过程的应变路径变化，主应变路径的变化直接影响镁及镁合金锻件的最终织构组态。
[0007]具体来说，以目标织构为导向，针对挤压件或锻件采用轴向、径向或周向一次或多次累积回锻，实施回锻温度、回锻速率、回锻道次的工艺参数匹配达到指定累积回锻量。
[0008]挤压件的回锻应变路径为轴向压缩应变路径或径向压缩应变路径，其回锻温度为100℃
‑
550℃，回锻道次为单次或多次，单次回锻量或多次累积回锻量为5
‑
35％。
[0009]锻件的回锻应变路径为轴向压缩或拉伸应变路径、周向或径向压缩应变路径，其
回锻温度为100℃
‑
550℃，回锻道次为单次或多次，单次回锻量或多次累积回锻量为5
‑
35％。
[0010]优选的，将高回锻速率和小回锻量匹配，回锻温度为100
‑
350℃，回锻速率为2.5s
‑1‑
20s
‑1，回锻道次可以单道次或者多道次，累积回锻量为5
‑
15％。
[0011]优选的，将低回锻速率和大回锻量匹配，回锻温度为250℃
‑
550℃，回锻速率为5
×
10
‑3s
‑1‑
10
‑2s
‑1，回锻道次可以单道次或者多道次，累积回锻量为25
‑
35％。
[0012]备注：
[0013]回锻为在挤压或锻造预成形件基础上实施的与前工艺应变路径相反的锻造工序，以引起主应变形式由拉伸类或压缩类分别向压缩类或拉伸类的一次或多次转变；
[0014]累积回锻量为回锻的累积工程应变量，为锻件沿回锻方向初始高度尺寸与回锻后高度尺寸之间的差值与初始高度尺寸的比值，多次回锻时采用累加计算；
[0015]轴向回锻为回锻方向平行于初始挤压方向或锻造方向，径向回锻通常为回锻方向垂直于挤压或锻造方向并指向几何中心，周向通常为沿外挤压或锻造件外轮廓切线方向，即轴向
‑
径向平面的法线方向。ED、TD与ND分别为锻件的轴向、径向与ED
‑
TD平面法线方向；
[0016]拉压异性或力学性能各向异性是指沿镁及镁合金锻件不同方向力学性能的差异，采用拉压屈服强度相对偏差表示方向异性采用沿ED、TD和ND的压缩屈服强度差相对偏差表示
[0017][0018]Rp0.2
‑
拉伸屈服强度，Rpc0.2
‑
压缩屈服强度；
[0019]小回锻量是指累积回锻量小于15％，高回锻量是指累积回锻量25％大于以上；
[0020]低回锻速率是指回锻速率为10
‑3s
‑1‑
10
‑2s
‑1数量级，高应变速率是指回锻速率高达10
‑1s
‑1‑
10s
‑1数量级。
[0021]本专利技术所述的镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法制备的镁及镁合金棒材、板材、锻件、筒型材等制品的应用与现有正/反挤压、锻造工艺相比，本专利技术具有以下显著的技术效果：
[0022](1)基于回锻速率控制、温度控制、回锻道次和回锻量，控制实现对挤压件、模锻件局部或整体回锻以实现应变路径变化，极大程度上削弱镁及镁合金筒型、管型或杯型等薄壁件经挤压、模锻而形成的强基面织构，显著改善镁及镁合金加工材室温下的承载性和拉压不对称性，稳定实现复杂服役环境下服役性能的提升。
[0023](2)通过回锻工艺所带来的的应变路径变化，促进加工过程中孪生分割带来的显著回锻细化效果，可实现镁及镁合金微观组织细化，提高镁及镁合金加工材组织均匀性，进而大幅改善组织差异而引起的加工件质量和力学性能的区域稳定性，实现镁及镁合金锻件强度综合提升。
[0024](3)综上所述，本专利技术基于变应变路径回锻工艺实现镁及镁合金以性能为导向的织构调控，结合微观组织细化和均匀化，实现了兼具高强/韧性、低拉压不对称性的镁及镁合金棒材、管材、型材、板材等加工材稳定高效制备，改善了传统镁及镁合金加工件以拉压
不对称性为代表的各向异性严重的弊端，显著提高了镁及镁合金产品承载寿命和稳定性，极大改善其在复杂负载环境下服役寿命和承载强度，利于拓展镁及镁合金在在复杂服役环境下的应用；拉伸和压缩屈服强度均高于常规正/反挤压、轧制、锻造态织构镁及镁合金，分别可高至纯镁120MPa，商用镁合金150
‑
350MPa，拉压不对称性及力学性能各向异性控制在5％以内，拉伸断裂延伸率>20％。
附图说明
[0025]图1为实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤S1：将镁及镁合金挤压或锻造预成形件置于模具中；步骤S2：沿轴向、径向或周向，对挤压或锻造预成形件进行一次回锻或多次累积回锻，以引起主应变形式由拉伸类或压缩类分别向压缩类或拉伸类的一次或多次转变，实现成形过程的应变路径变化，主应变路径的变化直接影响镁及镁合金锻件的最终织构组态。2.根据权利要求1所述的镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，以目标织构为导向，针对挤压件或锻件采用轴向、径向或周向一次或多次累积回锻，实施回锻温度、回锻速率、回锻道次的工艺参数匹配达到指定累积回锻量。3.根据权利要求2所述的镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法，其特征在于，挤压件的回锻应变路径为轴向压缩应变路径或径向压缩应变路径，其回锻温度为100℃
‑
550℃，回锻道次为单次或多次，单次回锻量或多次累积回锻量为5
‑
35％。4.根据权利要求2所述的镁及镁合金锻件变应变路径的织构控制方法，其特征在于...

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