專利名稱：一種鎂合金塊的雙向往復擠壓增強方法
技術領域：
本發明涉及一種鎂合金塊的雙向往復擠壓增強方法，屬有色金屬塊體狀材料的塑性變形及應用的技術領域。
背景技術：
有色金屬鎂合金是一種輕金屬結構材料，易于進行機械加工，在電子、航空、航天、儀表工業領域得到了較廣泛應用；由于鎂基合金強度低、耐磨性及耐腐蝕性差，在工業應用 中受到了很大限制，必須對鎂合金進行增強處理，才能擴展鎂合金的使用范圍。劇烈塑性變形-Severe Plastic Deformarion, SF1D技術,可以將金屬材料的
晶粒尺寸細化到亞微米甚至納米級，目前常見的劇烈塑性變形技術有等徑角擠壓、累積疊車U等通道軋制等，可以獲得致密的塊體材料，具有重要的應用價值，但這些變形方法仍存在諸多技術問題和不足。
發明內容
發明目的
本發明的目的是針對背景技術的情況，在臥式液壓擠壓機上，在筒形擠壓模具內、在加熱狀態下，對鎂合金塊進行雙向往復擠壓塑性變形，使鎂合金塊的晶粒組織細化、致密，以提高鎂合金塊的強度。技術方案
使用的化學物質材料為鎂合金塊、乙醇、去離子水、砂紙，其準備用量如下以毫米、毫升為計量單位
鎂合金塊ΑΖ31，Φ IOOmmX 200mm，I 塊 乙醇CH3CH2OH, 500ml ±5ml 去離子水H20，1000ml 土 IOml 砂紙:SiC，800目，2張 制備方法如下
(1)精選化學物質材料
對制備使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度控制
鎂合金塊固態塊體，含鎂量96%，含鋁量3. 0%，含鋅量I. 0%
乙醇液態液體，99. 0%
去離子水液態液體，99. 9%
砂紙固態固體
(2)清洗鎂合金塊
量取乙醇200ml，將鎂合金塊浸泡于乙醇中，進行浸泡洗滌，時間30min，浸泡洗滌后將鎂合金塊置于干燥架上晾干；(3)預熱鎂合金塊
將鎂合金塊置于預熱爐中，進行預熱，預熱溫度300° C，預熱時間ISOmin ；
(4)雙向往復擠壓鎂合金塊
鎂合金塊的雙向往復擠壓是在臥式擠壓機上進行的，是在筒形模具內、在加熱、在左右擠壓伸縮壓頭和壓環的作用下完成的；
①制作雙向往復擠壓筒形模具
雙向往復擠壓筒形模具用鉻鎢錳鋼制作，呈圓筒形，壁厚為50mm，內圓光滑，內圓表面粗糙度為 RaO. 16-0. 32 μ m ; ②固定雙向往復擠壓筒形模具
將雙向往復擠壓筒形模具置于臥式擠壓機的模具固定架內，并置于加熱套內；
③開啟加熱套，加熱筒形模具，加熱溫度為300°C，并保溫；
④置放鎂合金塊、并固定
將預熱后的鎂合金塊置于筒形模具內；
將擠壓機的左右擠壓頭和擠壓環伸入筒形模具兩端內部，并接觸鎂合金塊；
⑤同時開啟左右擠壓頭和擠壓環，擠壓頭擠壓鎂合金塊中間部，擠壓頭擠壓壓強為800MPa，擠壓環擠壓鎂合金塊外圈部，擠壓環擠壓壓強為lOOMPa，擠壓時間均為lOmin，在此過程中，左右擠壓頭向里運動，左右擠壓環向外運動，鎂合金塊由圓柱形逐漸變形為圓筒形；
⑥開啟往復擠壓調控器，進行瞬時往復擠壓，此時，擠壓頭擠壓壓強為lOOMPa，擠壓環擠壓壓強為800MPa，擠壓時間均為lOmin，在此過程中，左右擠壓頭向外運動，左右擠壓環向里運動，鎂合金塊由圓筒形又逐漸變形為圓柱形，往復擠壓次數為14次；在左右擠壓頭和左右擠壓環的循環往復擠壓作用下，鎂合金塊將發生塑性變形，金相組織細化、致密，變形率為90%，鎂合金塊的形狀在圓筒形和圓柱形之間反復變化，完成塑性變形擠壓動作；
⑦往復擠壓變形后，關閉加熱套，關閉往復擠壓調控器，使鎂合金塊在筒形模具內靜置2min ；
⑧退出左右擠壓頭和擠壓環，取出往復擠壓后的鎂合金塊，在空氣中冷卻至25。C；
(5)低溫回火
將往復擠壓后的鎂合金塊置于回火熱處理爐內，進行低溫回火處理，回火溫度100° C，回火時間lOmin，回火后的鎂合金塊即為終產物；
(6)表面砂光、清洗
將回火后的鎂合金塊用砂紙打磨，使表面光潔，然后用去離子水清洗，并晾干；
(7)檢測、分析、表征
對擠壓增強的鎂合金塊的金相組織、力學性能要進行檢測、分析、表征；
用掃描電子顯微鏡進行金相組織分析；
用拉伸試驗機進行力學性能分析；
結論往復擠壓的鎂合金塊金相組織細化、致密，平均晶粒尺寸為500nm，抗拉強度為600MPao有益效果
本發明與背景技術相比具有明顯的先進性，是針對鎂合金塊強度低的情況，采用雙向往復擠壓法進行塑性變形，有效提高了鎂合金塊的抗拉強度，抗拉強度可達600MPa，可用來制造多種工業零件，此往復擠壓增強方法工藝先進，數據翔實準確，往復擠壓變形均勻，是十分理想的鎂合金塊的雙向往復擠壓增強方法。
圖I為鎂合金塊的雙向往復擠壓狀態圖 圖2為筒形模具結構主視圖 圖3為筒形模具結構側視圖 圖4為鎂合金塊擠壓后的金相組織圖 圖中所示，附圖標記清單如下
I、往復擠壓機，2、筒形模具，3、顯示屏，4、指示燈，5、電源開關，6、往復擠壓調控器，7、左液壓泵站開關，8、右液壓泵站開關，9、左擠壓頭調控器，10、右擠壓頭調控器，11、左液壓泵站，12、右液壓泵站，13、左液壓管路，14、右液壓管路，15、左液壓伸縮腔，16、右液壓伸縮 腔，17、左擠壓頭，18、右擠壓頭，19、左固定架，20、右固定架，21、鎂合金塊，22、模具內壁部，23、模具外圓部，24、左擠壓環調控器，25、右擠壓環調控器，26、左擠壓環，27、右擠壓環，28、加熱套，29、加熱溫度調控器。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明做進一步說明
圖I所示，為鎂合金塊雙向往復擠壓狀態圖，各部位置、連接關系要正確，按序操作。往復擠壓鎂合金塊使用的化學物質的量值是按預先設置的范圍確定的，以克、毫升、暈米為計量單位。鎂合金塊的雙向往復擠壓是在臥式往復擠壓機上進行的，是在筒形模具內、在加熱、在左右擠壓頭和擠壓環的作用下完成的；
往復擠壓機I為臥式，在往復擠壓機I的控制臺上設有顯示屏3、指示燈4、電源開關5、往復擠壓調控器6、左液壓泵站開關7、右液壓泵站開關8、左擠壓頭調控器9、右擠壓頭調控器10、左擠壓環調控器24、右擠壓環調控器25、加熱溫度調控器29 ;在往復擠壓機I的上部中間位置設有左固定架19、右固定架20，在左右固定架19、20之間置放筒形模具2，在筒形模具2的外部為加熱套28 ;筒形模具2內中間部位置放鎂合金塊21，鎂合金塊21左部接觸左擠壓頭17和左擠壓環26，左擠壓頭17和左擠壓環26聯接左液壓伸縮腔15，左液壓伸縮腔15通過左液壓管路13聯接左液壓泵站11 ;鎂合金塊21右部接觸右擠壓頭18和右擠壓環27，右擠壓頭18和右擠壓環27聯接右液壓伸縮腔16，右液壓伸縮腔16通過右液壓管路14聯接右液壓泵站12 ;左右擠壓頭17、18和左右擠壓環26、27按預設程序做往復擠壓動作，完成對鎂合金塊的往復擠壓變形。圖2、3所示,為筒形模具結構圖，由模具外圓部23、模具內壁部22組成，內壁部表面粗糙度為RaO. 16-0. 32 μ m。圖4所示，為鎂合金塊擠壓后的金相組織圖，經過雙向往復擠壓變形14次后，鎂合金塊的平均晶粒尺寸達到500nm，晶粒得到了很大程度的細化。
權利要求
1.一種鎂合金塊的雙向往復擠壓增強方法，其特征在于使用的化學物質材料為鎂合金塊、乙醇、去離子水、砂紙，其準備用量如下以毫米、毫升為計量單位鎂合金塊ΑΖ31，Φ IOOmmX 200mm，I 塊乙醇CH3CH2OH, 500ml ±5ml 去離子水H20，1000ml 土 IOml砂紙:SiC，800目，2張 制備方法如下(1)精選化學物質材料 對制備使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度控制 鎂合金塊固態塊體，含鎂量96%，含鋁量3. 0%，含鋅量I. 0% 乙醇液態液體，99. 0% 去離子水液態液體，99. 9%砂紙固態固體(2)清洗鎂合金塊 量取乙醇200ml，將鎂合金塊浸泡于乙醇中，進行浸泡洗滌，時間30min，浸泡洗滌后將鎂合金塊置于干燥架上晾干；(3)預熱鎂合金塊將鎂合金塊置于預熱爐中，進行預熱，預熱溫度300° C，預熱時間ISOmin ；(4)雙向往復擠壓鎂合金塊 鎂合金塊的雙向往復擠壓是在臥式擠壓機上進行的，是在筒形模具內、在加熱、在左右擠壓伸縮壓頭和壓環的作用下完成的； ①制作雙向往復擠壓筒形模具 雙向往復擠壓筒形模具用鉻鎢錳鋼制作，呈圓筒形，壁厚為50mm，內圓光滑，內圓表面粗糙度為 RaO. 16-0. 32 μ m ; ②固定雙向往復擠壓筒形模具 將雙向往復擠壓筒形模具置于臥式擠壓機的模具固定架內，并置于加熱套內； ③開啟加熱套，加熱筒形模具，加熱溫度為300°C，并保溫； ④置放鎂合金塊、并固定 將預熱后的鎂合金塊置于筒形模具內； 將擠壓機的左右擠壓頭和擠壓環伸入筒形模具兩端內部，并接觸鎂合金塊； ⑤同時開啟左右擠壓頭和擠壓環，擠壓頭擠壓鎂合金塊中間部，擠壓頭擠壓壓強為800MPa，擠壓環擠壓鎂合金塊外圈部，擠壓環擠壓壓強為lOOMPa，擠壓時間均為lOmin，在此過程中，左右擠壓頭向里運動，左右擠壓環向外運動，鎂合金塊由圓柱形逐漸變形為圓筒形； ⑥開啟往復擠壓調控器，進行瞬時往復擠壓，此時，擠壓頭擠壓壓強為lOOMPa，擠壓環擠壓壓強為800MPa，擠壓時間均為lOmin，在此過程中，左右擠壓頭向外運動，左右擠壓環向里運動，鎂合金塊由圓筒形又逐漸變形為圓柱形，往復擠壓次數為14次；在左右擠壓頭和左右擠壓環的循環往復擠壓作用下，鎂合金塊將發生塑性變形，金相組織細化、致密，變形率為90%，鎂合金塊的形狀在圓筒形和圓柱形之間反復變化，完成塑性變形擠壓動作； ⑦往復擠壓變形后，關閉加熱套，關閉往復擠壓調控器，使鎂合金塊在筒形模具內靜置2min ；⑧退出左右擠壓頭和擠壓環，取出往復擠壓后的鎂合金塊，在空氣中冷卻至25。C；(5)低溫回火 將往復擠壓后的鎂合金塊置于回火熱處理爐內，進行低溫回火處理，回火溫度100° C，回火時間lOmin，回火后的鎂合金塊即為終產物； (6)表面砂光、清洗 將回火后的鎂合金塊用砂紙打磨，使表面光潔，然后用去離子水清洗，并晾干；(7)檢測、分析、表征 對擠壓增強的鎂合金塊的金相組織、力學性能要進行檢測、分析、表征； 用掃描電子顯微鏡進行金相組織分析； 用拉伸試驗機進行力學性能分析； 結論往復擠壓的鎂合金塊金相組織細化、致密，平均晶粒尺寸為500nm，抗拉強度為600MPao
2.根據權利要求I所述的一種鎂合金塊的雙向往復擠壓增強方法，其特征在于鎂合金塊的雙向往復擠壓是在臥式往復擠壓機上進行的，是在筒形模具內、在加熱、在左右擠壓頭和擠壓環的作用下完成的； 往復擠壓機(I)為臥式，在往復擠壓機(I)的控制臺上設有顯示屏(3)、指示燈(4)、電源開關(5)、往復擠壓調控器(6)、左液壓泵站開關(7)、右液壓泵站開關(8)、左擠壓頭調控器(9)、右擠壓頭調控器(10)、左擠壓環調控器(24)、右擠壓環調控器(25)、加熱溫度調控器(29 );在往復擠壓機(I)的上部中間位置設有左固定架(19 )、右固定架(20 )，在左右固定架(19)、(20)之間置放筒形模具(2)，在筒形模具(2)的外部為加熱套(28);筒形模具(2)內中間部位置放鎂合金塊(21 )，鎂合金塊(21)左部接觸左擠壓頭(17)和左擠壓環(26)，左擠壓頭(17)和左擠壓環(26)聯接左液壓伸縮腔(15)，左液壓伸縮腔(15)通過左液壓管路(13)聯接左液壓泵站(11);鎂合金塊(21)右部接觸右擠壓頭(18)和右擠壓環(27)，右擠壓頭(18)和右擠壓環(27)聯接右液壓伸縮腔(16)，右液壓伸縮腔(16)通過右液壓管路(14)聯接右液壓泵站(12);左右擠壓頭(17)、(18)和左右擠壓環(26)、(27)按預設程序做往復擠壓動作，完成對鎂合金塊的往復擠壓變形。
全文摘要
本發明涉及一種鎂合金塊的雙向往復擠壓增強方法，在往復擠壓機上，在筒形模具內，在加熱狀態下，采用雙向往復擠壓變形法對鎂合金塊進行增強擠壓，擠壓后鎂合金塊的金相組織將發生改變，提高了鎂合金塊的強度，抗拉強度可達600MPa，可用來制造加工多種工業零件，此增強方法工藝先進，數據翔實準確，往復擠壓均勻，是十分理想的鎂合金塊的往復擠壓增強方法。
文檔編號C22F1/06GK102766832SQ20121022360
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者方爽, 樊建鋒, 董洪標, 許并社 申請人:太原理工大學