【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于镁合金型材挤压，具体涉及一种镁合金型材挤压粘模分析方法。
技术介绍
1、镁合金的密度只有铝合金的三分之二，具有质轻、比强度高、阻尼减振好和电磁屏蔽性能优良等优点，可以广泛应用于汽车、航空航天、3c、国防军工等领域。我国是世界上镁资源最为丰富的国家，镁及镁合金产量和出口量近二十年连续位居世界第一。镁合金的研发与推广应用正在受到世界各国的高度关注，其中镁合金型材近年来由于镁合金生产能力和技术水平的提高，其生产成本已下降到与铝合金相当的程度，极大地刺激了其在民用领域的应用，如用作自行车架、轮椅、康复和健身器材等，而不仅仅局限于航空航天等尖端或国防领域，这极大地拓宽了镁合金型材应用领域，镁合金型材需求量急剧上升。
2、镁合金型材主要通过挤压的形式生产，然后再实际生产中发现，在挤压过程中，一些镁合金尤其是添加了ca元素的镁合金型材非常容易发生粘模现象，即挤压过程中合金表面与模具钢表面发生粘连的现象。粘模现象的存在不仅使型材的质量下降，又导致型材难和模具钢分离，取模困难，同时又降低了镁合金型材的生产效率，并且增加了生产成本，这在一定程度上了制约了镁合金型材的规模化应用。因此，从机理上分析弄清镁合金型材挤压过程中粘模缺陷产生的原因，对解决目前镁合金挤压成形缺陷、提高产品生产效率以及产品的大规模应用至关重要。
3、目前，针对粘模成因的分析主要从材料、模具或工艺的角度出发，主要认为粘模与模具的微观特性如表面硬度、粗糙度、强度、材质以及镀层等是粘模的主要因素。也有学者通过热浸镀法分析粘模现象，即通过将模具钢放入
4、然而实际上，模具钢中的其他元素也可能与合浸发生反应生成化合物，从而导致粘模，因此单纯依靠热浸镀方法的简单表征无法真正解释清楚镁合金型材挤压过程中的粘模中的界面反应过程。
5、相比于实验手段，热力学计算可以通过计算合金与模具钢中所有元素可能生成的化合物的吉布斯自由能，形成焓等参数，通过这些参数的比较，研究人员可以大体上了解可能生成哪些化合物。新的表征手段如epma(电子探针扫描)可以准确的反映界面处的元素种类及含量分布，帮助研究人员分析界面处的化合物种类，从而为揭示合金粘模的原理提供依据。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种镁合金型材挤压粘模分析方法，将热力学计算、热浸镀界面微观表征和界面元素分析相结合，分析镁合金型材挤压过程中粘模问题，将热力学计算与实验微观表征分析结合，以加深对镁合金型材挤压过程的粘模产生原理的认识。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种镁合金型材挤压粘模分析方法，其包括以下步骤：
4、1)确定合金和模具钢的化学元素种类；
5、2)在热力学计算软件thermal-calc中选择性质图模块，选择合金和模具钢中所包含的成分，得到所有合金与模具钢界面可能生成的化合物成分；
6、3)通过thermal-calc计算每一种可能生成的化合物的吉布斯自由能随温度变化曲线，得到不同化合物吉布斯自由能变化曲线，获得所有可能产生的化合物的吉布斯自由能大小顺序，推测合金与模具钢界面上最可能产生的化合物；
7、4)进行热浸镀实验，将模具钢预热后放入固定温度保温的合金熔体中进行保温，设置不同的保温时间，到时间后将模具钢拿出进行水冷；
8、5)对模具钢和合金的界面进行微观观察，通过扫描电镜sem或bse模式分析界面层形貌、宽度，和/或界面层的第二相尺寸、数量和分布；
9、6)利用能谱分析eds分析界面层的元素分布，判断主要有哪些元素在界面处富集，根据电子探针分析epma元素含量并结合热力学计算的吉布斯自由能曲线结果综合分析判断界面处的生成物的具体成分；
10、7)结合步骤5)、步骤6)的分析结果，得到以下信息：
11、①该合金成分是否会与模具发生粘模现象，根据sem或bse扫描得到的图像是否出现了界面层判断；
12、②该合金成分发生粘模的倾向性大小，根据界面层厚度以及相应的保温时间得到界面成生长速率，生长速率越大，粘模倾向性越大；
13、③结合吉布斯自由能曲线和eds或epma的元素分析综合分析粘模产物，得出粘模产生的原因。
14、进一步，步骤3)化合物的吉布斯自由能曲线获得步骤如下：
15、3.1在thermal-calc的性质图模块根据化合物种类中选择相应的合金数据库，选择所要计算的化合物的元素；
16、3.2定义体系大小为1mol，根据化合物成分中各元素的含量设置各元素的含量比，设定合适的温度范围；
17、3.3导出体系的吉布斯自由能和温度的表格；
18、3.4重复上述步骤导出所有可能的化合物的吉布斯自由能和温度的表格，根据表格作出所有可能产生的化合物的吉布斯自由能曲线。
19、更进一步，步骤4)热浸镀实验操作如下：
20、4.1预热好的纯镁放入坩埚中，放入电阻炉进行加热，通入保护气体为1:49的sf6和co2的混合气体，将纯镁熔化至液相状态；
21、4.2按照顺序加入合金元素的中间合金或纯金属，继续加热至完全液相状态；
22、4.3将模具钢加工成薄片，预热之后放入熔体中，设定电阻炉温度，待温度达到设定温度后开始计时；
23、4.4保温时间达到设定时间后，将模具钢片从坩埚溶液中取出并迅速水冷。
24、优选的，步骤4)热浸镀实验时，可采用多块模具钢预热后放入固定温度保温的合金熔体中进行保温，并设置不同的保温时间，到时间后将模具钢拿出进行水冷。
25、本专利技术将热力学计算、热浸镀界面微观表征和界面元素分析相结合，分析镁合金型材挤压过程中粘模问题。
26、相比现有方法，本专利技术具有如下有益效果：
27、(1)本专利技术不从模具的微观特性或是压铸工艺的角度考虑，而是从模具与合金之间的界面反应出发，通过分析合金与模具界面之间的反应，从更深层次的角度去分析粘模的成因，揭示粘模发生的本质行为。
28、(2)本专利技术将热力学计算和实验相结合，考虑模具钢中的所有元素种类，预测界面可能生成的所有化合物，计算它们的吉布斯自由能曲线，并结合热浸镀实验及表征更加准确地分析界面反应的生成物的化学成分，更具有科学性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种镁合金型材挤压粘模分析方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的镁合金型材挤压粘模分析方法，其特征是，步骤3)化合物的吉布斯自由能曲线获得步骤如下：
3.如权利要求1所述的镁合金型材挤压粘模分析方法，其特征是，步骤4)热浸镀实验操作如下：
4.如权利要求1或3所述的镁合金型材挤压粘模分析方法，其特征是，步骤4)热浸镀实验时，可采用多块模具钢预热后放入固定温度保温的合金熔体中进行保温，并设置不同的保温时间，到时间后将模具钢拿出进行水冷。
【技术特征摘要】
1.一种镁合金型材挤压粘模分析方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的镁合金型材挤压粘模分析方法，其特征是，步骤3)化合物的吉布斯自由能曲线获得步骤如下：
3.如权利要求1所述的镁合金型材挤压粘模分析方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱永明，唐伟能，徐玉棱，刘世杰，
申请(专利权)人：宝钢金属有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。