一種室溫細化變形鎂合金晶粒的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鎂合金材料領域，涉及一種室溫細化變形鎂合金晶粒的方法。
【背景技術】
[0002]作為最輕的結構材料，鎂合金具有很多其他合金無法匹敵的優勢:鎂合金比鋁合金輕36%，比鋼輕77% ;是實用金屬中比強度最高的金屬；具有優秀到底耐沖擊性能和抗震性、電磁屏蔽性以及切削加工性能。因此鎂合金被譽為21世紀綠色可回收且不污染環境的清潔材料，并且有望在航空航天、汽車、武器裝備、3C產品等領域獲得非常廣泛的應用。
[0003]由于鎂合金的密排六方結構，導致鎂合金強烈的力學各向異性和較差的塑性成形能力。強烈的力學各向異性限制了鎂合金作為結構承重部件的應用，較差的塑性成形能力極大地阻礙了鎂合金的推廣使用。因此，克服以上兩個問題成為鎂合金科研工作者研究的熱點和重點。
[0004]根據相關文獻報道，細晶強化是目前已知的唯一一種可以同時提高變形鎂合金強度和塑性的強化方式。細化鎂合金晶粒不僅可以同時提高鎂合金的拉伸性能和延伸率，同時也能顯著提高塑性成型性能；而且當晶粒尺寸降低到7 μπι以下時也能有效地消除拉壓屈服不對稱性。因此，制備細晶鎂合金對于提升鎂合金的綜合性能和后續的成型都具有十分重大的意義。
[0005]近些年來，很多鎂合金科研工作者在鎂合金晶粒細化方面開展了一些研究，目前的細化鎂合金晶粒的工藝主要是:等通道角擠壓(ECAP)，異步乳制，往復擠壓，多向鍛造，累計疊乳等。這些細化鎂合金晶粒的工藝都是在加熱的條件下通過大塑性變形來細化晶粒，但是大塑性變形通常引起較強的織構，從而產生力學各向異性。并且這些晶粒細化的方法也由于其自身工藝的限制，不適合商業化生產。
【發明內容】
[0006]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種室溫細化變形鎂合金晶粒的方法。采用本方法的每個循環加載周期內鎂合金棒材均不發生宏觀塑性變形。
[0007]為達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0008]一種室溫細化變形鎂合金晶粒的方法，包括以下步驟:
[0009]I)、將變形鎂合金制備成便于疲勞試驗機夾持的樣品，控制表面粗糙度在0.8-0.2之間；
[0010]2)、將步驟I)制備的樣品裝上疲勞試驗機，首先測定出樣品的屈服強度，然后在室溫下采用反復拉-壓載荷的方式細化晶粒，拉-壓載荷循環應力為屈服強度的55% -70%，循環加載周次為6X105-6X106 ；
[0011]或者在室溫下采用反復拉-拉載荷的方式細化晶粒，拉-拉載荷循環應力為屈服強度的70% -90%，循環加載周次為6 X 105-6 X 106。
[0012]優選的，所述拉-壓載荷和拉-拉載荷方式的目標循環周次隨著循環應力的增大而減少。
[0013]優選的，所述變形鎂合金為鎂-鋅-錳鎂合金，所述變形鎂合金擠壓比9?16，擠壓速度為 10mm/mi n-200mm/mi η η
[0014]優選的，所述變形鎂合金中Zn:5.85% wt ；Mn:0.9% wt ;不可避免雜質< 0.15%wt，余量為鎂，所述變形鎂合金擠壓比16，擠壓速度為50mm/min-100mm/min。
[0015]優選的，步驟I)中所述表面粗糙度為0.32。
[0016]優選的，拉-壓載荷和拉-拉載荷方式的循環加載周次為8X 105-5X 106。
[0017]本發明的有益效果在于:
[0018]本發明室溫細化變形鎂合金晶粒的方法，首先將經過變形處理的鎂合金加工成便于循環加載設備夾持的形狀，因為循環加載應力對表面狀態比較敏感，通過控制其表面粗糙度，防止樣品在未達到目標周次即過早斷裂。由于變形鎂合金的拉壓屈服不對稱性，鎂合金在受到壓縮應力時更容易屈服，在拉-壓循環過程中，鎂合金更容易受到破壞，所以在拉-壓循環過程中的循環應力應更大幅度低于合金的屈服應力。由于合金內部組織的不均勻性，單次循環過程中在局部區域產生位錯運動，通過多次循環加載，位錯逐漸累積，形成小角度晶界，隨著循環過程的繼續，越來越多的位錯被小角度晶界吸收，小角度晶界逐漸演變成大角度晶界，原來粗大的晶粒被分割成多個較小的晶粒，從而達到細化變形鎂合金晶粒的作用。本發明方法既可以單獨作為一種細化變形鎂合金的方法，也可與其他工藝搭配使用，更進一步細化變形鎂合金。本發明方法的提出，為制備細晶變形鎂合金提供了一種嶄新的思路，同時也進一步擴大了鎂合金的使用范圍。
【附圖說明】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明:
[0020]圖1為初始擠壓態鎂鋅錳合金棒材微觀組織結構圖；
[0021]圖2為實施例1所得鎂合金的微觀組織結構圖；
[0022]圖3為實施例2所得鎂合金的微觀組織結構圖；
[0023]圖4為對比實施例1得鎂合金的微觀組織結構圖；
[0024]圖5為對比實施例2得鎂合金的微觀組織結構圖；
[0025]圖6為對比實施例3得鎂合金的微觀組織結構圖；
[0026]圖7為對比實施例4得鎂合金的微觀組織結構圖；
[0027]圖8為對比實施例5得鎂合金的微觀組織結構圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
[0029]實施例1:
[0030]本實施例室溫細化變形鎂鋅錳合金的方法，包括以下步驟:
[0031]I)、將鎂合金鑄錠在350°C下擠壓變形，擠壓比16，擠壓速度50mm/min ；
[0032]2)、將步驟一制備的變形鎂合金棒材加工成漏斗形試樣，試樣表面用砂紙磨平，粗糙度為0.32之間，鎂鋅錳合金棒材微觀組織結構圖如圖1所示；
[0033]3)、將步驟二制備的試樣夾持在疲勞試驗機上進行拉-壓循環加載，加載頻率40Hz，加載方式采用應力控制，加載應力123Mpa (65 %屈服強度)，循環加載周次為2.4 X 16次，圖2為實施例1所得鎂合金的微觀組織結構圖。<