一种异质结构镁合金的制备方法

本发明属于金属材料加工，具体涉及一种异形结构与普通轧制相结合，以获得一种异质结构镁合金的方法。

背景技术：

1、商业镁合金因其具有质轻、比强度高、比刚度高、弹性模量大、阻尼性能好、无磁、无毒性等一系列优良性能，在交通、通讯、电器、航空航天等领域得到广泛的应用。如何进一步提高商业镁合金的综合力学性能以促进新的应用是目前的研究难点和研究热点。常用的提升材料组织和性能的主要途径是合金强化、形变强化、细晶强化和固溶沉淀强化等，对于纯金属或低合金化金属而言，晶粒细化和调控织构是改善和提高金属材料性能的最有效途径。但是细小晶粒或添加其他元素的镁合金在获得高强度的同时具有较低塑性，因此为解决细晶材料强塑性互斥难题，提出晶粒组织异质结构镁合金的轧制技术，相比于同类合金，异质结构镁合金通常均具有良好的强度和优异的塑性。但现有方法制备的异质结构镁合金，主要是通过添加其他元素或者采用复杂工艺进行制备，其成本较高且工艺复杂。本发明仅通过简单的单道次异形轧制即可获得异质结构镁合金，其部分晶粒尺寸从初始的100 μm细化至1~5 μm的细晶，以及部分由于不均匀变形导致的晶粒尺寸为60~80 μm的粗晶，且抗压强度可达517.49mpa，断裂变形量为21.87%，在具有较好强度的同时兼具较好的塑性，具有生产成本低、工艺简单的优点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种异质结构镁合金的制备方法。相对于常规材料的轧制，本发明主要通过异形结构结合常规轧制对微观组织调控，获得晶粒度具有混合分布特征的粗晶/细晶分布结构，同步提高板材的强度和韧性，为降低生产成本、提高产品潜能，提供了一种具有商业应用前景的新工艺。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种异质结构镁合金，其制备方法包括如下步骤：

4、1）将镁合金轧制板材切割为中心凸起的鼓包形状并将其退火，消除轧制板材的残余应力，并使晶粒长大至100~120μm；

5、2）将步骤1）退火后的鼓包形状镁合金样品进行加热，使样品获得均匀高温，易于后续进行大变形量塑性变形；

6、3）将步骤2）加热后的镁合金样品快速取出进行高温轧制变形，使样品单道次最大变形量达到30%～50%；

7、4）将步骤3）轧制后的镁合金样品进行二次退火，以消除大变形量产生的应力集中，使材料发生回复再结晶，随后取出空冷，即得异质结构镁合金。

8、进一步地，步骤1）鼓包形状镁合金样品的长、宽均为25mm，中心厚度为6~7mm，边缘厚度为2~3mm。

9、进一步地，步骤1）中所述退火的温度为400~450℃，保温时间为8~10h。

10、进一步地，步骤2）所述加热的温度为350~400℃，保温时间为10~15min。

11、进一步地，步骤3）中轧制的温度为350~400℃。

12、进一步地，步骤3）中轧机速度为10~15m/min。

13、进一步地，步骤4）中二次退火的温度为350~400℃，时间为10~15min。

14、进一步地，所得异质结构镁合金的粗大晶粒尺寸为60~70μm，面积占比为30%~40%；细小晶粒尺寸为1~5μm，面积占比为60%~70%；其压缩强度为480~520mpa，断裂变形量为20%~30%。

15、本发明具有以下显著优势：

16、（1）本发明方法能使镁合金板材在单道次轧制下获得晶粒度混合分布的特征结构，在提升材料强度的同时使其具有较好的塑性，同时降低镁合金轧制板材的拉压屈服不对称性。

17、（2）与现有技术相比，本发明采用高温异形轧制，其轧制道次少、效率高，能够有效降低轧制成本，利用本方法制备得到的异质结构镁合金板材相较于普通轧制得到的镁合金板材在具有较高的强度的同时还具有较好的韧性，在提高镁合金轧制板材强塑性的同时降低了镁合金的拉压屈服不对称性，具有良好的商业应用潜力，为开发高强韧性镁合金板材提供了新方法。

技术特征：

1.一种异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，步骤1）鼓包形状镁合金样品的长、宽均为25mm，中心厚度为6~7mm，边缘厚度为2~3mm。

3.根据权利要求1所述的异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述退火的温度为400~450℃，保温时间为8~10h。

4.根据权利要求1所述的异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，步骤1）退火后鼓包形状镁合金样品的晶粒尺寸为100~120μm。

5.根据权利要求1所述的异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，步骤2）所述加热的温度为350~400℃，保温时间为10~15min。

6.根据权利要求1所述的异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，步骤3）中轧制的温度为350~400℃。

7.根据权利要求1所述的异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，步骤3）中轧机速度为10~15m/min。

8.根据权利要求1所述的异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，步骤4）中二次退火的温度为350~400℃，时间为10~15min。

9.根据权利要求1所述的异质结构镁合金的制备方法，其特征在于，所得异质结构镁合金的粗大晶粒尺寸为60~70μm，面积占比为30%~40%；细小晶粒尺寸为1~5μm，面积占比为60%~70%；其压缩强度为480~520mpa，断裂变形量为20%~30%。

10.一种如权利要求1~9任一所述方法制备的异质结构镁合金。

技术总结
本发明公开了一种异质结构镁合金的制备方法，其是将镁合金轧制板材切割为中部鼓出的鼓包形状，然后将其退火后再经短暂加热，快速取出后进行高温轧制，使样品经过单道次轧制达到最大30%~50%的变形量，最后将轧制后的样品进行二次退火，得到所述异质结构镁合金，其中细小晶粒尺寸为1~5μm，面积占比为60%~70%，粗大晶粒尺寸为60~70μm，面积占比为30%~40%，压缩强度为480~520MPa，断裂变形量为20%~30%。本发明通过简单的高温轧制结合异形材料，得到异质结构的镁合金板材，其轧制道次少、效率高，可较大程度上优化板材轧制组织，使其具有较好的强韧性及塑性变形能力，具有良好的商业应用潜力。

技术研发人员：汪炳叔,周汛,罗晓萍,张萌,郑韫文,邓丽萍
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17