含稀土变形镁合金的塑性成型方法技术

一种金属材料加工技术领域的含稀土变形镁合金的塑性成型工艺，包括：通过熔炼得到变形镁合金，并对该变形镁合金进行热处理后再进行去皮处理；然后将经过去皮处理后的变形镁合金进行预热处理；最后取出预热后的变形镁合金进行：挤压工艺处理、轧制工艺处理或热轧工艺处理以实现塑性工艺。本发明专利技术通过添加合金元素及改变塑性成形工艺条件，获得满足实际应用要求的高塑性变形镁稀土合金，制得的此类镁合金具有比传统变形镁合金优越的塑性及很好的拉压对称性上，同时保证成本低廉，可以通过控制成分及工艺达到实际需要，利于更广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种金属材料加工
的方法，具体是一种含稀土变形 镁合金的塑性成型方法。
技术介绍
镁作为最轻的结构材料，同时还具有高比刚度、比强度、易于回收等优点。 通过在纯镁中添加Al、 Mn、 Zn及稀土元素等(总量通常少于15 wt%)，镁合金 广泛应用于工业及交通运输业。镁铸件通常存在縮松、縮孔和夹杂等铸造缺陷， 使得其强度和延伸率并不能满足许多领域的实际应用。为了使镁合金能更广泛的 应用于结构件，需要镁合金具有更高的强度和延伸率。变形镁合金比铸造镁合金 具有更高的强度，但是受成型性能及低塑性的影响，变形镁合金的应用远没有铸 造镁合金广泛。经过对现有技术的检索发现，KimW. J等在"Texture development and its effect on mechanical properties of an AZ61 Mg alloy favricated by equal channel angular pressing (等角挤压制备AZ61镁合金的织构演变及其对AZ61 力学性能的影响)，Acta Materialia 51(2003)3293-3307"公开文献中记载 在传统变形镁合金中，强烈的基面织构方向使得变形镁合金在室温下的成型性能 受到很大限制，通过改变镁合金的织构可以提高其成型性能及塑性。等通道挤压 (ECAE)是一种常采用的控制挤压态镁合金织构的非常规挤压工艺。经过不同道 次后，合金的组织得到不同程度的细化，织构发生变化，合金的综合性能得到提 高。但是ECAE工艺流程复杂，目前还未能实现产业化。所以，急需开发新的变 形合金，通过常规的挤压方式就具有良好的塑性。大量的研究表明了Nd、 Ce等稀土元素的添加，可以使得镁合金在经过塑性 变形后，弱化织构，优化织构类型，最终达到提高塑性的目的。又经检索发现，美国专利申请号US20090028743, "FORMING MAGNESIUM ALLOYS WITH IMPROVED DUCTILITY (高塑性镁合金的制备)"，记载了一种采用在纯镁中 添加Ce来改善挤压后的塑性及其成型性能的方法，拉压不对称性也得到了大幅4改善，但是强度较低。再经检索发现，中国专利授权公告号CN100335666C，记载了一种"含稀土 高强度铸造镁合金及其制备方法"，其中含2. 5 3. 6%Nd、 0. 35 0. 8%Zr、 0 0.4%Zn、 0 0.5%Ca，杂质元素Si、 Fe、 Cu和Ni等总量《0. 02 wt%，其余为 Mg的铸造镁合金具有比传统商业铸造镁合金更优秀的室温力学性能，但其塑性 仍未能满足对高塑性的要求。综上所述，现阶段急需一种将镁合金通过控制成分及塑性成型工艺开发成高 塑性变形镁合金的低成本方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种含稀土变形镁合金的塑性成 型方法，通过添加合金元素及改变塑性成形工艺条件，获得满足实际应用要求的 高塑性变形镁稀土合金，制得的此类镁合金具有比传统变形镁合金优越的塑性及 很好的拉压对称性上，同时保证成本低廉，可以通过控制成分及工艺达到实际需 要，利于更广泛的应用。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术涉及含稀土变形镁合金的塑性成 型方法，包括以下步骤第一步、通过熔炼得到变形镁合金，该变形镁合金的组分及质量百分比为1.5 3. 6X的Nd、 0. 3 0. 6X的Zr、 0 0. 5X的Zn、 0 1. 0%的重金属元素、 0 0.02%的杂质元素，余量为Mg，对该变形镁合金进行热处理后再进行去皮处 理。所述的杂质元素是指Si、 Fe、 Cu或Ni中的一种或其组合。 所述的重金属元素是指Ti、 V或Mn中的一种或其组合。 所述的热处理是指将变形镁合金置于530TT54(TC下保温4 10小时。 所述的去皮处理是指采用车床对热处理后的变形镁合金去除表面氧化皮。第二步、将经过去皮处理后的变形镁合金进行预热处理将变形镁合金和模具一同置于在20(TC 50(TC环境下20分钟至2小时，预热温度与预定的变形温 度一致。所述的模具是指挤压时不同挤压比对应的模具，该模具包括凸模和凹模，其 中凸模将合金由料筒中挤入凹模中，最后挤出。第三步、取出预热后的变形镁合金进行挤压工艺处理、轧制工艺处理或热 轧工艺处理以实现塑性工艺。所述的挤压工艺处理是指将预热后的变形镁合金置于模具中进行挤压工艺 处理选定的挤压温度范围为20(TC 50(rC，挤压比范围7: 1 28: 1，挤压 速率范围1 100mm/s，棒材空冷或水冷。所述的轧制工艺处理是指选定的轧制温度范围20(rC 45(TC，对预热后的 变形镁合金进行轧制，单次压下量为10% 70%，总变形量为10% 90%，总道次 为6 12道次，变形速率为5 20m/min，轧板空冷或水冷。所述的热轧工艺处理是指选定的轧制温度范围为25(TC 45(TC，对预热后 的变形镁合金进行热轧，总变形量为20% 60%，锻压件空冷或水冷。经过本专利技术涉及的塑性成形工艺制备后，该含稀土镁合金的延伸率的变化幅 度分别为10% 40%，其塑性与现有技术相比显著提高。 附图说明图1为实施例1制备所得镁合金的室温拉伸压縮曲线； 图2为实施例2制备所得镁合金的室温拉伸压縮曲线； 图3为实施例3制备所得镁合金的室温拉伸压縮曲线； 图4为实施例4制备所得镁合金的室温拉伸压縮曲线； 图5为实施例5制备所得镁合金的室温拉伸压縮曲线；图6为实施例6制备所得镁合金的室温拉伸压縮曲线。 具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限 于下述的实施例。实施例1通过挤压工艺处理制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的塑性成形工艺(1) 通过熔炼得到变形镁合金，该变形镁合金的组分及质量百分比为3.0 %Nd、 0. 5%Zn以及0. 5%Zr的Mg-NchZn-Zr铸态合金，对该铸态合金进行热处 理，温度为53(TC，时间10小时，冷水淬水，热处理后去皮；(2) 对去皮后的Mg-Nd-Zn-Zr合金在20(TC下预热2小时；(3) 在20(TC下利用1 mra/s的速率和7: 1的挤压比进行挤压，挤出物直接水冷。如图1所示，为所得镁合金的室温拉伸压縮曲线，该Mg-Nd-Zn-Zr合金挤压 态的室温力学性能为抗拉强度339.58MPa，屈服强度332.83MPa，延伸率13.72%，压縮屈服 强度223. 43MPa;屈服拉压不对称性48.96%，拉伸屈强比0.980。实施例2通过挤压工艺制备Mg-Nd-Zn-Zr-Ti合金的塑性成形工艺(1) 通过熔炼得到变形镁合金，该变形镁合金的组分及质量百分比为3.0 %Nd、 0.2%Zn、 0. 3%Zr以及O. 5%Ti的Mg-Nd-Zn-Zr-Ti铸态合金，对该铸态 合金进行热处理，温度为53(TC，时间10小时，冷水淬水，热处理后去皮；(2) 对去皮的Mg-Nd-Zn-Zr-Ti合金在40(TC下预热0. 5小时；(3) 在400。C下利用50誦/s的速率和28: 1的挤压比进行挤压，挤出物空冷。如图2所示，为所得镁合金的室温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含稀土变形镁合金的塑性成型方法，其特征在于，包括以下步骤：　第一步、通过熔炼得到变形镁合金，该变形镁合金的组分及质量百分比为：１．５～３．６％的Ｎｄ、０．３～０．６％的Ｚｒ、０～０．５％的Ｚｎ、０～１．０％的重金属元素、０～０．０ ２％的杂质元素，余量为Ｍｇ，对该变形镁合金进行热处理后再进行去皮处理；　第二步、将经过去皮处理后的变形镁合金进行预热处理：将变形镁合金和模具一同置于在２００℃～５００℃环境下２０分钟至２小时，预热温度与预定的变形温度一致；　第三 步、取出预热后的变形镁合金进行：挤压工艺处理、轧制工艺处理或热轧工艺处理以实现塑性工艺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭立明，马岚，靳丽，董杰，付彭怀，王锋华，丁文江，郑兴伟，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海轻合金精密成型国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]