一种通过冷变形以及人工时效处理制备高强度高韧性镁合金板带材的方法，是将热变形态镁合金或经400～540℃保温1～15小时后水淬冷却的固溶态镁合金置于液氮中深冷处理后进行冷变形，也可对原始热变形态或固溶态镁合金直接进行冷变形，控制变形量为5％～20％；最后在100～250℃下保温5～100小时进行人工时效处理，即可获得高强度高韧性镁合金。本发明专利技术工艺设计合理，设备要求简单，操作方便，可有效克服现有高强度高韧性镁合金制备工艺中存在的成本高、不易制备大件镁合金和难以规模化应用的问题；制备出强度和延性综合机械性能优异的镁合金板带材，有良好的工业应用前景。
Method for preparing magnesium alloy plate and strip with high strength and toughness
A cold deformation and aging treatment method of artificial preparation of high strength and high toughness magnesium alloy strip by heat is variable form magnesium alloy or by 400 ~ 540 DEG C for 1 to 15 hours after the water quenching solid solution of cryogenic treatment of Mg alloy in liquid nitrogen after cold deformation, but also on the original hot form or solid solution of magnesium alloy directly for cold deformation, control deformation is 5% ~ 20%; in the last 100 to 250 DEG C for 5 to 100 hours for insulation aging treatment, can obtain high strength and high toughness magnesium alloy. The process of the invention has reasonable design, simple equipment, convenient operation, can process in the presence of high cost and difficult preparation of large scale application of magnesium alloy and difficult to effectively overcome the existing problems of high strength and high toughness magnesium alloy; preparation of comprehensive strength and ductility of excellent mechanical properties of magnesium alloy strip, have good prospects for industrial applications.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了，特指利用冷变形以及 人工时效处理制备高强度高韧性镁合金板带材。属于镁合金加工
技术介绍
镁合金是目前国内外备受重视的轻质金属材料，在汽车、航空航天和机电与电子 产品的生产领域有广阔的应用前景，是钢铁和铝合金材料理想的轻量化替代材料。但是与 它们相比，镁合金低的强度和硬度严重地限制了其使用范围，因此制备出高强度、高硬度的 镁合金具有十分重要的意义。镁合金的特种加工技术，如ECAE等的确可以获得很高的力学性能，但制备出的材 料通常具有较低的延性，而且因加工材料受模具尺寸的限制，工序繁多，生产效率底、成本 高等问题难以投入工业应用。另外，可时效强化变形镁合金，通过时效处理也可以提高变形 镁合金的强度，但需要添加大量昂贵的稀土元素，增加了生产成本，且制得的镁合金尽管具 有较高的强度，塑性却较差，严重影响了其后续成型能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足而提供一种加工工艺合理、设备要求简 单，操作方便，通过室温或液氮冷却下的极低温变形以及人工时效处理相结合制备高强度 高韧性镁合金板带材的方法。，包括下述步骤第一步室温下冷变形或液氮深冷处理后冷变形将原始热变形态或固溶态镁合金直接进行冷变形，或将原始热变形态镁合金或固溶态镁合金置于液氮中深冷处理后进行冷变形，所述 冷变形量为5% 20% ；第二步人工时效将第一步所得的试件加热到100 250°C保温5 100小时后，水淬冷却，即获得高强度高韧性镁合金板带材。本专利技术中，所述热变形态或固溶态镁合金为可时效强化变形镁合金。本专利技术中，所述固溶态镁合金是将热变形态镁合金加热到400 540°C，保温1 15小时后，出炉水淬而得到。本专利技术中，所述深冷处理是将镁合金试件置于液氮中浸泡5 20min。本专利技术中，所述的冷变形为冷轧或冷锻。本专利技术方法利用室温或液氮冷却下的极低温变形产生大量位错、孪晶等促进析出 相形核，对稀土及其他可时效强化镁合金都具有很好的强化效果，而且产生的孪晶还可以 改变晶粒取向弱化原始织构，提高合金延性。此外，采用冷变形还可以节约能源、降低成本， 特别适合制备大件镁合金，使高强度高韧性镁合金的低成本规模化制备成为可能。本专利技术的优点和积极效果简述于下本专利技术以镁合金热变形材为原材料，对其进行冷变形和随后的人工时效处理，制 备出高强度高韧性镁合金板带材；具有如下优点1、利用冷变形引入的大量位错和孪晶等缺陷不仅可以起到很好的强化作用，还可 以有效地促进析出相的形核，对稀土及其他可时效强化镁合金都有很好的强化效果。2、本专利技术节约能源，有利于降低成本，特别适合大件高强度高韧性镁合金的制备， 易于大规模的工业化应用。3、本专利技术工艺设计合理，设备要求简单，可制备出强度和延性综合机械性能优异 的镁合金板带材，有良好的工业应用前景。综上所述，本专利技术工艺设计合理，设备要求简单，操作方便，可有效克服现有高强 度高韧性镁合金制备工艺中存在的成本高、不易制备大件镁合金和难以规模化应用问题， 制备出强度和延性综合机械性能优异的镁合金板带材，有良好的工业应用前景。附图说明附图1为本专利技术实施例1的热变形态AZ91镁合金采用现行方法直接在200°C下时 效以及经8%的冷轧和在2000C时效的硬度曲线。附图2为本专利技术实施例2的AZ91镁合金经430°C保温4小时后的固溶态AZ91镁 合金室温冷轧至8%后，在200°C时效的硬度曲线。附图3 (a)为本专利技术实施例2的AZ91镁合金在430°C保温4小时后的固溶态金相组织。附图3(b)为本专利技术实施例2的固溶态AZ91镁合金室温冷轧至8%的后，在200°C 时效10小时后的金相组织。附图4为本专利技术实施例4的热变形态GW103稀土镁合金采用现行方法直接在 200°C下时效以及经9%的冷锻后在200°C时效的硬度曲线。附图5(a)、(b)分别为本专利技术实施例4的热变形态GW103稀土镁合金经9%的冷 锻后，在200°C时效50小时后的金相组织和扫描电镜组织。图中附图1中，曲线1为实施例1处理的热变形态AZ91镁合金的硬度曲线；曲线2为 采用现行方法处理的热变形态AZ91镁合金的硬度曲线。附图3(a)、(b)的金相组织可以看出，固溶处理后的AZ91镁合金经冷轧和时效后 晶粒内产生大量孪晶以及大量优先从孪晶内及附近区域析出的细小、弥散分布的颗粒状第二相。附图4中，曲线3为实施例4处理的热变形态GW103稀土镁合金的硬度曲线；曲线 4为采用现行方法处理的热变形态GW103稀土镁合金的硬度曲线。附图5(a)、(b)的金相组织和扫描电镜组织可以看到，镁合金晶粒内均勻、弥散地 分布着细条状的析出物。具体实施例方式下面结合实施例，对本专利技术作详细介绍实施例1室温下对热变形态AZ91镁合金进行冷轧，变形至8%后在200°C下人工时效。由 附图1可看出，经本专利技术工艺处理后的镁合金，最佳时效时间为8-10小时，最高硬度可达 102Hv，较传统热变形后直接时效处理提高了近10%。经检测，其抗压强度达468MPa，最大 压缩率达13. 8%。实施例2将热变形态AZ91镁合金置于炉内加热到430°C保温4小时后水淬冷却，在室温下 冷轧至8%后置于200°C下人工时效。由附图2可看出，最佳时效时间为10小时，此时硬度 可达ΙΟΙΗν。由附图3可知，这种高硬度主要源于冷变形中产生的大量孪晶以及优先从孪晶 内和附近区域析出的大量细小、弥散分布的颗粒状第二相。结合表1可知，此时镁合金试件 的抗压强度和最大压缩率分别为472MPa和20. 2%，较现行方法处理的413ΜΙ^和14. 3%均 有大幅度提高。实施例3将热变形态ΑΖ91镁合金置于炉内加热到430°C保温4小时后水淬冷却，再放入液 氮中保温15min进行深冷处理，随后进行冷轧，变形至8%后在200°C下人工时效。时效10 小时后，镁合金的硬度高达ΙΙΟΗν，结合表1可知，此时镁合金试件的抗压强度和最大压缩 率分别为488MPa和15. 4%。实施例4室温下对热变形态GW103稀土镁合金进行冷锻，变形至9%后在20(TC下人工时 效。由附图4可看出，经本专利技术工艺处理后的镁合金硬度有了大幅度提高，在时效50小时 后硬度达到了 135Hv，较现行方法处理的124Hv提高了近9%。结合附图5可看出，此时镁 合金晶粒内均勻、弥散地分布着细条状的析出物。实施例5将热变形态AZ91镁合金置于炉内加热到400°C保温15小时后水淬冷却，再放入 液氮中保温20min进行深冷处理，随后进行冷轧，变形至20%后在100°C下人工时效。时效 100小时后，镁合金的硬度高达115HV，经检测，此时镁合金试件的抗压强度和最大压缩率 分别为 493MPa 禾口 14. 4% 实施例6将热变形态GW103稀土镁合金置于炉内加热到保温1小时后水淬冷却，再放 入液氮中保温5min进行深冷处理，随后进行冷轧，变形至5%后在250°C下人工时效。时效 25小时后，镁合金的硬度高达130Hv。热变形态AZ91镁合金采用本专利技术实施例1-3的处理工艺及现行方法处理后的最 大压缩率和抗压强度数据见表1。表 权利要求1.，包括下述步骤第一步室温下冷变形或液氮深冷处理后冷变形将原始热变形态或固溶态镁合金直接进行冷变形，或将原始热变形本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高强度高韧性镁合金板带材的制备方法，包括下述步骤：第一步：室温下冷变形或液氮深冷处理后冷变形将原始热变形态或固溶态镁合金直接进行冷变形，或将原始热变形态镁合金或固溶态镁合金置于液氮中深冷处理后进行冷变形，所述冷变形量为５％～２０％；第二步：人工时效将第一步所得的试件加热到１００～２５０℃保温５～１００小时后，水淬冷却，即获得高强度高韧性镁合金板带材。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨续跃，吴新星，姜育培，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43
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。