專利名稱：一種高強度鎂合金板材的制備方法
技術領域：
本發明涉及^"金加工技術，具體為一種高強度#^金板材的制備方法。
技術背景變形f鈴金材料可艦軋制、擠壓、麟等壓力加工方法獲得管、棒、型、板、帶、鍛件等產品。有色金屬材料制品70%以上是板、帶材，因ittM:軋制獲 得優質變形^金板材是開發變形^金材料最重要方向。根據金屬變形的主變 形圖，軋制加工屬于兩向延伸、 一向壓縮的變形方式，因此軋制不利于充分發揮 材料的塑性變形能力。又由于密排六方晶體結構的鎂，室溫塑性變形僅限于(000iBii》o,滑移和uoi2Hioib孿晶。因此，在軋制加工變形條件下，變形 十分困難且容易發生開裂。為提高合金塑性變形能力，需將齢金的車副變形在較高溫度下進行，以激活{1010}<1。0>方向滑移系來提高合金的變形能力。在工藝上，由于齢金板材的軋制加工非常困難，道次加工郷量往往在10%左右， 少量塑性較高的合金也要求兩次退火間的道次變形量在30%以內，產品的成材率 低，限制了變形鎂合金的廣泛應用。 發明內容本發明的目的在于Jif共一種高強度^金板材的制備方法，解決il^金板材 的車L制加工較為困難、產品的^t才率低等問題，采用本工藝制備的齢金板材具 有較高的強度和良好的塑性、韌性，可用于各種高強度^金板材的制備。本發明的技術方案是一種高強度^金板材的制備方法，采用噴射成形加沉積坯軋制處理工藝制 備高強度^金板材，采用噴射成形技術制備^^皿坯，霧化結束后緩慢向霧化倉體內注入0.01^.03MPa的氧氣，對^^31噴粉末進行鈍化處理過程;然后， X^沉積態鎂合^l定坯直接進行熱軋處理。所述的高強度鎂合金板材的制備方法，熱軋處理工藝參數如下軋輥預熱至10(K2(KrC，軋制溫度在280 37(TC之間，軋制道次變形量在 10~20%之間，總的變形Mii到8(K90%。所述的高弓艘齢金板材的制備方法，車L制合金直繊行時效處理，時效溫度在15(K20(TC之間，處理時間為小時。戶;M的高強度g金板材的制備方法，采用氣，化噴嘴，向霧化倉體內緩慢回充0.01^).03MPa的氧氣，逐漸使過噴粉末發生氧化，氣^SAil度不應大于 0.011/min。本發明的優點及有益效果如下1、 晶粒的大小對^金的力學性能和塑性變形行為的影響顯著，iiim化晶粒不僅可以提高材料的3驢，還可以改善其塑性和韌性。此外，由于晶界協調變 形的在fl^金的塑性變形過程中起著相當重要的作用，而M晶粒細化可有效提 高其晶界協調變形能力。因此，晶f銣化在齢金塑性加工中具有非纏要的地 位。本發明設計了一個全新的傲金板材制備工藝，在該方法中，采用噴射成形 技術可以制備大尺寸具有快速凝固組織特征的坯錠，是后續塑性加工過程得以順利進行并制備高性能深加工制品的基礎。車L制過程中基體中產生大量的位錯，為 析出相的形核及生長皿有利的條件，車L制板材直接進行時效處理可以進一步提 高力學性能。頓用噴射成形加沉積坯軋制處理工藝制備高強度齢金板材，制 備的g金晶粒細小，組織均勻，具有較高的力學性能，有理由相信噴射成形加 沉積坯軋制工藝作為一種高強度鎂合金板材制備技術，有著廣泛的應用前景。2、 本發明采用噴射成形工藝制備高質量的^^l定坯，合^fij備過程中徹底 解決了鎂合金過噴粉末的易燃易爆問題。3、 本發明對,給金的車L制可以在250^36(TC下進行，車L制前需將車L輥預熱至 100~200°C，車L制道次變形量在1(^20°/0之間，總的車L制變形量可以達到70^0%, 軋制后合金在15(K2(KrC進行時效處理。 ±述的參數設計，測試表明所獲得 的鎂合金板材具有良好的力學性能。4、 與傳統^金板材制備工藝相比，本發明工藝過程簡單，合金軋審l，較 低，可以適用于各種高強度^金板材的制備。
圖1為實施例1中沉積態AZ91 g金的顯微組織。圖2為實施例2中沉積態Mg-10y。Al-1.5。/oZn4。/。Ca^0.5。/。Nd^金顯^^且織。 具體實肪式下面通過實施例詳述本發明。 實施例1高弓M AZ91 ^金板材制itX藝在氬氣，氣氛下，將AZ91^金在 霧化沉積裝置內熔煉、霧化、沉積成錠坯。隨后采用氣皿化噴嘴向霧化倉體內 緩漫回充0.01^).03MPa的氧氣，逐漸使過噴粉末發生氧化，過噴粉末是指霧4說 程產生的超細粉末，粒度在20微米以下(一般為1-20 左右)，氣術主AiI度 0.005 1/min。沉積坯組織細小均勻，晶粒尺寸在10~20nm之間，如圖1所示。對 沉積:tO:接進行軋制，車L輥的，要加熱到1(K^20(rC，沉積坯的車L帶SS控制 在330~36(TC，車L制道次變形量在10~20%之間，總的變形量為80%。車L制后的 板材在200。C進行時效處理，時效時間為6h。軋制后板材的室溫拉伸強度為 345MPa，屈服^驢為298MPa，延伸率為8%;時效處理后板材的室溫拉伸弓驢 為370MPa，屈服強度為340MPa，延伸率為6%。實施例2高強度Mg-10%Al-1.5%Zn~4%Ca-0.5%Nd (重量百分數)g金板材制itX 藝在氬氣^J戶氣氛下，將Mg-10r。Al-1.5。/。Zn4。/。Ca-0.5。/。Nd合，制錠坯在霧 化沉積錢內熔煉、霧化、沉積成錠坯。隨后采用氣條化噴嘴向霧化倉體內緩 慢回充0.01岣.03MPa的氧氣，逐漸使過噴粉末發生氧化，氣,入速度0.001 1/min。沉積坯組織細小均勻，平均晶粒尺寸為20,，如圖2所示。對沉積±殖 宇魏行軋制，車L輥的驗要加熱到1(XK2(XrC，沉積還的車L制驢控制在3(XK350 °C，車L制道次變形量在1(^20%之間，總的變形量為80%。車L制后的板材在200 'C進行時效處理，時效時間為6h。軋制后板材的室溫拉伸弓破為400MPa，屈服 強度為350MPa，延伸率為7°/。；時效處理后板材的室溫拉伸強度為435MPa，屈 服強度為395MPa，延伸率為5%。實施例3高弓驢Mg-5%Al-3%Zn-2.5%Ca-2.0%Nd (重量百分數)^金板材制造工藝 在氬氣保護氣氛下，將Mg-5%Al-3%Zn-2.5%Ca-2.0%Nd合金預制錠坯在霧化沉 積裝置內熔煉、霧化、沉積成錠坯。隨后采用氣 化噴嘴向霧化倉體內緩慢回 充0.01^0.03MPa的氧氣，逐漸使過噴粉末發生氧化，氣體注Aii度0.003 !/min。外沉積錢f魏行車L制，車L輥的驢要加熱到1(XK200。C，沉積坯的車L制驗控制在28(K33(TC，車L制道次變形量在1(^0%之間，總的變形量為80%。車L制后 的板材在180。C進行時效處理，時效時間為8h。車L制后板材的室溫拉伸強度為 360MPa，屈服纟破為340MPa，延伸率為7%;時效處理后板材的室溫拉伸強度 為390MPa，屈服強度為350MPa，延伸率為5%。 實施例4高強度Mg-8.5。/。Al-0.6。/。Zn-0.2Mn-2。/oCa(重量百分數)g金板材制itX藝 在氬氣^J戶氣氛下，將Mg-8.5%Al-0.6%Zn-0.2Mn-2%Ca合金預制錠坯在霧化沉 積 內熔煉、霧化、沉積成錠坯。隨后采用氣皿化噴嘴向霧化倉體內緩慢回 充0.01^.03MPa的氧氣，逐漸使過噴粉末發生氧化，氣4初主A3I度0.0061/min。鄉積腿翻行軋制，軋輥的驢要加熱到脅2(xrc，沉積坯的軋帝鵬控制在28(K35(TC,車L制道次變形量在10~20%之間，總的變形量為80%。車L制后 的板材在16CTC進行時效處理，時效時間為8h。車L制后板材的室溫拉伸強度為 350MPa，屈服強度為305MPa，延伸率為8%;時效處理后板材的室溫拉伸強度 為370MPa，屈服強度為320MPa，延伸率為6%。 實施例5高強度Mg-9%Al-2.5%Ca-2%Nd (重量百分數)g金板材制iiX藝在氬 氣保護氣氛下，將Mg-9%Al-2.5%Ca-2%Nd合^f員制錠坯在霧化^f只裝置內熔煉、 霧化、沉積成錠坯。隨后采用氣條化噴嘴向霧化倉體內緩慢回充0.01岣.03MPa 的氧氣，逐漸使過噴粉末發生氧化，氣，A3I度0.008 1/min。對沉積:Ei:接進 行軋制，車L輥的驢要加熱到l(XK20(rC，沉積還的車L制驢控制在28(K33(TC， 車L制道次變形量在1(K20r。之間，總的變形量為80%。車L制后的板材在150。C進 行時效處理，時效時間為9h。車L制后板材的室溫拉伸虧驢為380MPa，屈鵬艘 為340MPa，延伸率為7%;時效處理后板材的室溫拉伸弓M為410MPa，屈月艮強 度為370MPa，延伸率為4%。
權利要求
1. 一種高強度鎂合金板材的制備方法，其特征在于采用噴射成形加沉積坯軋制處理工藝制備高強度鎂合金板材，采用噴射成形技術制備鎂合金錠坯，霧化結束后緩慢向霧化倉體內注入0.01～0.03MPa的氧氣，對鎂合金過噴粉末進行鈍化處理過程；然后，對沉積態鎂合金錠坯直接進行熱軋處理。
2. 按照權利要求1所述的高強度^金板材的制備方法，其特征在于，熱軋 處理工藝參數如下軋輥預熱至10(K20(TC，軋制溫度在280 37(TC之間，軋制道次變形量在 10~20%之間，總的變形蜀逸到80~^0%。
3. 按照權利要求1戶腿的高弓驢齢金板材的制備方法，其特征在于車L制 合金直接進行時效處理，時效溫度在15(K20(TC之間，處理時間為6^9小時。
4. 按照權利要求1所述的高強度g金板材的制備方法，其特征在于采用 氣條化噴嘴，向霧化倉體內緩慢回充0.01^).03MPa的氧氣，逐漸使過噴粉末發 生氧化，氣體注入速度不應大于0.011/min。
全文摘要
本發明涉及鎂合金加工技術，具體為一種高強度鎂合金板材的制備方法，解決鎂合金板材的軋制加工較為困難、產品的成材率低等問題。采用噴射成形+沉積坯軋制處理工藝制備高強度鎂合金板材，霧化結束后緩慢向霧化倉體內注入0.01～0.03MPa的氧氣，對鎂合金過噴粉末進行鈍化處理過程；然后，對沉積態鎂合金錠坯直接進行熱軋處理，制備的鎂合金晶粒細小，組織均勻，具有較高的力學性能，合金軋制后進行時效處理可進一步提高其力學性能。與傳統鎂合金板材制備工藝相比，該工藝過程簡單，合金軋制溫度較低，可以適用于各種高強度鎂合金板材的制備。
文檔編號C21D9/00GK101229619SQ200710010160
公開日2008年7月30日 申請日期2007年1月24日 優先權日2007年1月24日
發明者杰 何, 王曉峰, 趙九洲 申請人:中國科學院金屬研究所