一種細晶鎂合金板的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種細晶鎂合金板的制備方法，是針對鎂合金板強度、塑性低的情況，采用對鎂合金板軋制變形、電脈沖電流誘發變形組織靜態再結晶的方式，對鎂合金板進行加工，使鎂合金板的金相組織致密、晶粒細化，大幅度提高了鎂合金板的強度和塑性，此制備方法工藝先進，數據準確翔實，金相組織晶粒尺寸≤5μm，均勻性好，拉伸強度達295MPa，伸長率達22％，是十分理想的制備細晶鎂合金板的方法。
【專利說明】一種細晶鎂合金板的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種細晶鎂合金板的制備方法，屬有色金屬板材的塑性變形及增強力學性能的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鎂合金板材是一種有色輕金屬結構材料，在電子、航天、航空、儀器儀表工業領域得到了較廣泛的應用，但由于鎂合金板材的強度、硬度低、塑性差、耐腐蝕性差，使鎂合金板材的應用受到了很大的局限。
[0003]目前，鎂合金板材的增強加工也有多種形式，例如鑄造碾壓法、滲金屬法、摻雜陶瓷材料法、熱處理法、等通道變形擠壓法，以使鎂合金板材獲得較好的力學性能，由于工藝形式的不同、用途的不同，使鎂合金板材的增強加工也存在較大的差異和不足，例如金相組織結構不均勻、脆性較大、工藝過程復雜、成本較高，不能滿足對鎂合金板材的使用要求，還有較多的增強技術需要進一步的探討。
【發明內容】
[0004]發明目的
本發明的目的是針對【背景技術】的狀況，對鎂合金板采用軋制變形、電脈沖電流誘發變形組織靜態再結晶，獲得金相組織均勻的細晶鎂合金材料，達到增強鎂合金板材力學性能的目的。
[0005]技術方案
本發明使用的化學物質材料為:鎂合金板、無水乙醇、砂紙，其準備用量如下:以毫米、毫升為計量單位
鎂合金板:AZ31，500mmX3mmX100mm ;
無水乙醇:CH3CH20H，1000mL± 50mL ；
砂紙:400 目，300mmX 0.5mmX 200mm, 3 張；
制備方法如下:
(1)均勻化熱處理鎂合金板
鎂合金板的均勻化熱處理是在熱處理爐中進行加熱，加熱溫度300°C，加熱時間Ih ；
處理后停止加熱，使其隨爐冷卻至25°C ；
(2)軋制鎂合金板
鎂合金板的軋制是在輥軋機上進行的，是在加熱、加壓、變形過程中完成的；
①開啟輥軋機的上軋輥電阻加熱器；
開啟輥軋機的下軋輥電阻加熱器；
加熱上軋輥、下軋輥，加熱溫度150°C ；
②開啟輥軋機的上軋輥轉動機構，使上軋輥的轉動方向為逆時針方向，轉動轉數為60r/min ；開啟輥軋機的下軋輥轉動機構，使下軋輥的轉動方向為順時針方向，轉動轉數為60 r/
min ；
調整好上軋輥和下軋輥之間的距離；
③將鎂合金板由左至右送入上軋輥和下軋輥之間，進行第一道次軋制，軋制變形量為板材厚度的25% ；
④回火處理，將鎂合金板置于回火爐中，回火溫度150°C,回火時間5min；
⑤調整上軋輥和下軋輥之間的距離，將回火后的鎂合金板由左至右送入上軋輥和下軋輥之間，進行第二道次軋制，軋制變形量為板材厚度的23% ；
⑥回火處理，將鎂合金板置于回火爐中，回火溫度150°C,回火時間5min；
⑦調整上軋輥和下軋輥之間的距離，將回火后的鎂合金板由左至右送入上軋輥和下軋輥之間，進行第三道次軋制，軋制變形量為板材厚度的20% ；
⑧回火處理，將鎂合金板置于回火爐中，回火溫度150°C,回火時間5min；
⑨調整上軋輥和下軋輥之間的距離，將回火后的鎂合金板由左至右送入上軋輥和下軋輥之間，進行第四道次軋制，軋制變形量為板材厚度的15% ；
軋制后的鎂合金板厚度由3mm變為1.2mm ； (3)表面處理鎂合金板
①將鎂合金板置于鋼質平板上，用砂紙打磨鎂合金板周邊及正反表面，使表面光潔；
②將打磨后的鎂合金板用無水乙醇清洗各部，清洗后晾干，使表面清潔；
(4)電脈沖處理鎂合金板
鎂合金板的電脈沖處理是在電脈沖處理機上進行的，是在正、負電極之間，脈沖頻率IOOHz狀態下完成的；
①將鎂合金板裝入正、負電極之間，并固定；
②開啟電脈沖處理機，接通正、負電極電源；
電壓15V，脈沖頻率100Hz，脈沖寬度20μ s ；
電脈沖處理時間為5.4min ；
③電脈沖處理后，關閉正、負電極電源，取下鎂合金板，即為細晶鎂合金板
④將細晶鎂合金板用無水乙醇清洗，清洗后晾干，即為終產物；
(5)檢測、分析、表征
對制備的細晶鎂合金板的形貌、色澤、金相組織、力學性能進行檢測、分析、表征；
用光學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:細晶鎂合金板為銀灰色板形，金相組織晶粒尺寸< 5 μ m,均勻性好，拉伸強度295MPa，伸長率 22%。
[0006]有益效果
本發明與【背景技術】相比具有明顯的先進性，是針對鎂合金板強度、硬度低、耐腐蝕性差的情況，采用對鎂合金板軋制變形、電脈沖電流誘發變形組織靜態再結晶的方式，對鎂合金板進行加工，使鎂合金板的金相組織致密，晶粒細化，大幅度提高了鎂合金板的強度、硬度和耐腐蝕性，此制備方法工藝先進，數據準確翔實，金相組織晶粒尺寸< 5 μ m，均勻性好，拉伸強度達295MPa，伸長率達22%，是十分理想的制備細晶鎂合金板的方法。【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1鎂合金板軋制狀態圖 圖2鎂合金板電脈沖處理狀態圖
圖3細晶鎂合金板橫切面金相組織結構圖 圖4細晶鎂合金板拉伸應力應變圖 圖中所示，附圖標記清單如下:
1、輥軋機電控箱，2、輥軋顯示屏，3、輥軋指示燈，4、輥軋機電源開關，5、上軋輥轉動控制器，6、下軋輥轉動控制器，7、左立柱，8、右立柱，9、輥軋機頂座，10、上軋輥轉動機構，11、上軋輥電阻加熱架，12、上軋輥，13、下軋輥，14、下軋輥電阻加熱架，15、下軋輥轉動機構，
16、鎂合金板，17、上軋棍加熱控制器，18、下軋棍加熱控制器，19、電脈沖處理機,20、電脈沖頻率顯示器，21、電脈沖指示燈，22、電脈沖電源開關，23、電脈沖頻率調節器，24、細晶鎂合金板，25、正電極支架，26、負電極支架，27、正電極，28、負電極，29、第一螺栓，30、第二螺栓，
31、絕緣支撐板。
【具體實施方式】
[0008]以下結合附圖對本發明做進一步說明:
圖1所示，為鎂合金板軋制狀態圖，各部位置要正確，按量設置，按序操作。
[0009]制備使用的化學物質的量值是按預先設置的范圍確定的，以毫米、毫升為計量單位。
[0010]鎂合金板的軋制是在輥軋機上進行的，是在加熱、加壓、變形過程中完成的； 輥軋機為立式，輥軋機電控箱I上設有輥軋顯示屏2、輥軋指示燈3、輥軋電源開關4、上
軋輥轉動控制器5、下軋輥轉動控制器6、上軋輥加熱控制器17、下軋輥加熱控制器18 ;在輥軋機電控箱I的上左部為左立柱7、上右部為右立柱8，左立柱7、右立柱8上部與輥軋機頂座9聯接；在輥軋機頂座9下部設有上軋輥轉動機構10，上軋輥轉動機構10下部聯接上軋輥電阻加熱架11，上軋輥電阻加熱架11聯接上軋輥12 ;在輥軋機電控箱I上部為下軋輥轉動機構15，下軋輥轉動機構15上部聯接下軋輥電阻加熱架14，下軋輥電阻加熱架14上部聯接下軋輥13 ;上軋輥12、下軋輥13之間為鎂合金板16 ;上軋輥12的轉動方向為逆時針轉動，下軋輥13的轉動方向為順時針轉動，鎂合金板16的軋制方向為由左向右軋制。
[0011]圖2所示，為鎂合金板電脈沖處理狀態圖，各部位置要正確，按量設置，按序操作。
[0012]鎂合金板的電脈沖處理是在電脈沖處理機上進行的，是在正、負電極之間、脈沖頻率IOOHz狀態下完成的；
電脈沖處理機為立式，電脈沖處理機19上設有電脈沖頻率顯示器20、電脈沖指示燈
21、電脈沖電源開關22、電脈沖頻率調節器23 ;在電脈沖處理機19的左上部設有正電極支架25、右上部設有負電極支架26 ;在正電極支架25上部聯接正電極27，在負電極支架26上部聯接負電極28 ;在正電極27、負電極28之間安裝置放細晶鎂合金板24，并分別由第一螺栓29、第二螺栓30固定，中間由絕緣支撐板31支撐；正電極27、負電極28的電脈沖頻率由電脈沖頻率調節器23調整控制。
[0013]圖3所示，為細晶鎂合金板橫切面金相組織結構圖，圖中可知:細晶鎂合金晶粒尺寸< 5 μ m，且組織均勻性好。
[0014] 圖4所示，為細晶鎂合金板拉伸應力應變圖，圖中可知:細晶鎂合金板的拉伸強度可達295MPa，伸長率可達22 %。
【權利要求】
1.一種細晶鎂合金板的制備方法，其特征在于:使用的化學物質材料為:鎂合金板、無水乙醇、砂紙，其準備用量如下:以毫米、毫升為計量單位鎂合金板:AZ31，500mmX3mmX100mm ; 無水乙醇:CH3CH2OH，1000mL±50mL ；
砂紙:400 目，300mmX 0.5mmX 200mm, 3 張； 制備方法如下: 均勻化熱處理鎂合金板 鎂合金板的均勻化熱處理是在熱處理爐中進行加熱，加熱溫度300°C，加熱時間Ih ； 處理后停止加熱，使其隨爐冷卻至25°C ； 軋制鎂合金板 鎂合金板的軋制是在輥軋機上進行的，是在加熱、加壓、變形過程中完成的； ①開啟輥軋機的上軋輥電阻加熱器； 開啟輥軋機的下軋輥電阻加熱器； 加熱上軋輥、下軋輥，加熱溫度150°C ； ②開啟輥軋機的上軋輥轉動機構，使上軋輥的轉動方向為逆時針方向，轉動轉數為60r/min ； 開啟輥軋機的下軋輥轉動機構，使下軋輥的轉動方向為順時針方向，轉動轉數為60 r/min ； 調整好上軋輥和下軋輥之間的距離； ③將鎂合金板由左至右送入上軋輥和下軋輥之間，進行第一道次軋制，軋制變形量為板材厚度的25% ； ④回火處理，將鎂合金板置于回火爐中，回火溫度150°C,回火時間5min； ⑤調整上軋輥和下軋輥之間的距離，將回火后的鎂合金板由左至右送入上軋輥和下軋輥之間，進行第二道次軋制，軋制變形量為板材厚度的23% ； ⑥回火處理，將鎂合金板置于回火爐中，回火溫度150°C,回火時間5min； ⑦調整上軋輥和下軋輥之間的距離，將回火后的鎂合金板由左至右送入上軋輥和下軋輥之間，進行第三道次軋制，軋制變形量為板材厚度的20% ； ⑧回火處理，將鎂合金板置于回火爐中，回火溫度150°C,回火時間5min； ⑨調整上軋輥和下軋輥之間的距離，將回火后的鎂合金板由左至右送入上軋輥和下軋輥之間，進行第四道次軋制，軋制變形量為板材厚度的15% ； 軋制后的鎂合金板厚度由3mm變為1.2mm ； 表面處理鎂合金板 ①將鎂合金板置于鋼質平板上，用砂紙打磨鎂合金板周邊及正反表面，使表面光潔； ②將打磨后的鎂合金板用無水乙醇清洗各部，清洗后晾干，使表面清潔； 電脈沖處理鎂合金板 鎂合金板的電脈沖處理是在電脈沖處理機上進行的，是在正、負電極之間，脈沖頻率IOOHz狀態下完成的； ①將鎂合金板裝入正、負電極之間，并固定； ②開啟電脈沖處理機，接通正、負電極電源；電壓15V，脈沖頻率100Hz，脈沖寬度20μ s ； 電脈沖處理時間為5.4min ； ③電脈沖處理后，關閉正、負電極電源，取下鎂合金板，即為細晶鎂合金板 ④將細晶鎂合金板用無水乙醇清洗，清洗后晾干，即為終產物； 檢測、分析、表征 對制備的 細晶鎂合金板的形貌、色澤、金相組織、力學性能進行檢測、分析、表征； 用光學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:細晶鎂合金板為銀灰色板形，金相組織晶粒尺寸< 5 μ m,均勻性好，拉伸強度295MPa，伸長率 22%。
2.根據權利要求1所述的一種細晶鎂合金板的制備方法，其特征在于:鎂合金板的軋制是在輥軋機上進行的，是在加熱、加壓、變形過程中完成的； 輥軋機為立式，輥軋機電控箱(1)上設有輥軋顯示屏(2 )、輥軋指示燈(3 )、輥軋電源開關(4)、上軋輥轉動控制器(5)、下軋輥轉動控制器(6)、上軋輥加熱控制器(17)、下軋輥加熱控制器(18);在輥軋機電控箱(1)的上左部為左立柱(7)、上右部為右立柱(8)，左立柱(7)、右立柱(8)上部與輥軋機頂座(9)聯接；在輥軋機頂座(9)下部設有上軋輥轉動機構(10),上軋輥轉動機構(10)下部聯接上軋輥電阻加熱架(11 )，上軋輥電阻加熱架(11)聯接上軋輥(12);在輥軋機電控箱(1)上部為下軋輥轉動機構(15)，下軋輥轉動機構(15)上部聯接下軋輥電阻加熱架(14)，下軋輥電阻加熱架(14)上部聯接下軋輥(13);上軋輥(12)、下軋輥(13)之間為鎂合金板(16);上軋輥(12)的轉動方向為逆時針轉動，下軋輥(13)的轉動方向為順時針轉動，鎂合金板(16)的軋制方向為由左向右軋制。
3.根據權利要求1所述的一種細晶鎂合金的制備方法，其特征在于:鎂合金板的電脈沖處理是在電脈沖處理機上進行的，是在正、負電極之間、脈沖頻率IOOHz狀態下完成的； 電脈沖處理機為立式，電脈沖處理機(19)上設有電脈沖頻率顯示器(20)、電脈沖指示燈(21)、電脈沖電源開關(22)、電脈沖頻率調節器(23);在電脈沖處理機(19)的左上部設有正電極支架(25)、右上部設有負電極支架(26);在正電極支架(25)上部聯接正電極(27 )，在負電極支架(26 )上部聯接負電極(28 );在正電極(27 )、負電極(28 )之間安裝置放細晶鎂合金板(24)，并分別由第一螺栓(29)、第二螺栓(30)固定，中間由絕緣支撐板(31)支撐；正電極(27)、負電極(28)的電脈沖頻率由電脈沖頻率調節器(23)調整控制。
【文檔編號】C22F3/00GK103981473SQ201410198749
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】樊建鋒, 張華 , 靳偉, 劉陽, 董洪標, 許并社 申請人:太原理工大學