一種提高鎂合金塑性加工性能的深冷磁場處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及提高儀合金塑性加工性能的方法，特別設(shè)及到一種提高儀合金塑性加 工性能的深冷磁場處理方法，屬新材料加工制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 儀及儀合金W其良好的綜合性能成為了目前工程結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用中最輕量的金屬 之一，其密度較小，比強度、比剛度、彈性模量都較高，導熱導電、阻尼減震W及電磁屏蔽等 性能比較優(yōu)越，在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。
[0003] 由于儀合金的晶體結(jié)構(gòu)主要為密排六方，最常見的滑移系為a/3<ll-20>柏氏矢 量的基面滑移系（{0001K11-20〉）和柱面滑移系（{1-100K11-20〉），基面滑移提供3個 幾何滑移系，其中只有2個獨立的滑移方式；柱面滑移系在常溫下難W啟動，所W儀合金在 中、低溫及室溫下的塑性、加工性能和成形性能都很差，嚴重限制了它的應(yīng)用范圍。
[0004] 因此，人們在改善儀合金室溫塑性方面做了大量工作，運些工作主要是通過添加 合金元素、改變加工方式等來獲得弱基面織構(gòu)的儀合金變形材，W提高其室溫塑性，申請?zhí)?為CN200810058278. 9的專利提供了一種利用熱擠壓加工制備具有高室溫塑性儀合金板材 的方法，采用帶有特殊形狀模具孔的擠壓模具進行熱擠壓制備儀合金板材，運種具有上下 不對稱結(jié)構(gòu)的模具孔可在儀合金板材熱擠壓過程中產(chǎn)生切應(yīng)力，有利于儀合金在熱擠壓過 程中產(chǎn)生剪切塑性變形，使得熱擠壓后的儀合金板材具有強度較低的{0002}基面織構(gòu)， 由此提高了儀合金板材的室溫塑性，申請?zhí)枮镃N200910011111. 1的專利針對目前儀合金 板材存在的室溫塑性差、各向異性大、應(yīng)變硬化指數(shù)低的缺點，提供一種弱基面織構(gòu)和低 各向異性具有室溫成形性的新型儀合金的成分及其板材制備的熱社工藝，該工藝制備的 Mg-Zn-RE儀合金板材具有弱的基面織構(gòu)、高的應(yīng)變硬化指數(shù)和低的各向異性因子，室溫伸 長率30~45%，其中沿橫向和縱向分別為30~40%和35~46%，通過運些方法獲得的弱 基面織構(gòu)的儀合金變形材雖然具有較高的室溫塑性，但是其強度很低，屈服強度<160MPa， 抗拉強度<230MPa，不僅遠低于工業(yè)上廣泛使用的侶合金板材，而且低于工業(yè)用（常規(guī)社制 或擠壓）AZ31儀合金板材（屈服強度〉180MPa，抗拉強度〉260MPa)，大大降低了運種弱基面 織構(gòu)的儀合金變形材的競爭力，并限制了其廣泛應(yīng)用。 陽0化]本課題組前期專利研究申請?zhí)枮镃N201310686562. 1的專利提供了一種提高侶基 復合材料塑性變形能力的方法，該方法主要提及了磁場對侶基復合材料塑性變形能力的影 響；發(fā)明人最新研究表明，對于儀及儀合金材料，在特別的快速冷卻降溫過程及在超低溫度 下施加磁場，可W使儀及合金的晶粒發(fā)生取向轉(zhuǎn)動，該作用可W使儀合金的屈服強度和抗 拉強度及延伸性能提高，特別是在超低溫度下，對于儀合金運樣的順磁性材料，在一定的超 低溫條件下，施加磁場對儀合金的織構(gòu)有顯著促進作用，外加磁場時因為磁各向異性晶體 在磁場中受到磁力矩的作用，晶體磁化的方向與磁場方向不平行時，會使晶體發(fā)生轉(zhuǎn)動形 成織構(gòu)，本發(fā)明通過綜合運用深冷與磁場的作用效果實現(xiàn)弱化儀合金基面織構(gòu)的目的，提 出了一種提高儀合金塑性加工性能的深冷磁場處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種提高儀合金塑性加工性能的深冷磁場處理方法，即將儀合金試樣 用液氮按照一定降溫速度降低到超低溫后進行恒低溫下磁場處理，然后在恒低溫下保溫一 定時間，然后，W-定的升溫速度回復到室溫后加熱升溫到回火溫度，回火保溫時間到后隨 爐冷至室溫；本發(fā)明利用特殊的深冷處理及深冷下的磁場復合處理方法，特別是深冷和磁 場禪合作用時弱化儀合金基面織構(gòu)來實現(xiàn)提高儀合金室溫塑性加工性能。 陽007] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0008] 一種提高儀合金塑性加工性能的深冷磁場處理方法，其特征在于：首先將儀 合金試樣用液氮按照一定的降溫速度將試樣溫度降低到-140°c~-196 °C的超低溫， 然后在-140°C~-196 °C溫度范圍內(nèi)進行恒低溫下的外加磁場處理，磁場處理后再 在-140°C~-196Γ溫度范圍內(nèi)進行恒低溫下保溫12~36h，然后，W微波加熱的方法將儀 合金試樣W-定的升溫速度加熱升溫回復到室溫后再加熱升溫到回火溫度176°C后保溫， 回火保溫的時間4小時，最后將儀合金試樣隨爐冷至室溫，即完成試樣的深冷磁場處理。
[0009] 需要特別說明的處理過程的特征是：
[0010] 1)在深冷處理的降溫階段，儀合金試樣用液氮降溫到-140°C~-196Γ的超低溫 過程中的降溫速度采用分階段降溫速度：從室溫降低到-l〇(TC的過程中降溫速度為10°C/ min;從-100°C降溫至-140°C的過程中降溫速度為5°C/min;溫度低于-140°C后的降溫速 度為rC/min,運樣的降溫速度才能保證儀合金的微結(jié)構(gòu)向材料塑性提高的方向發(fā)生轉(zhuǎn) 變。
[0011] 2)深冷及磁場處理過程，即所述的在-140°c~-196Γ溫度范圍內(nèi)進行恒低溫下 的磁場處理，研究表明，在該溫度范圍內(nèi)施加磁場處理，對提高磁場的作用效果具有非常明 顯的作用；同時，所采用的磁場可W是直流穩(wěn)恒強磁場，磁場強度為1~10T，施加磁場處理 的時間10s~500s;所采用的磁場也可W是脈沖強磁場，磁場強度為1~10T，連續(xù)施加的 脈沖個數(shù)10~200個。
[0012] 3)深冷及磁場處理結(jié)束后，儀合金試樣要快速回溫到室溫，并升溫進行回火處理， 為快速升溫，采用微波加熱的方法將儀合金試樣W10°c/min的升溫速度回復到室溫后再 W5°C/min的升溫速度加熱升溫到回火溫度176。然后在176°C下保溫4小時后，結(jié)束回 火處理，儀合金試樣隨爐冷卻至室溫，即完成本發(fā)明方法的處理。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明可實現(xiàn)提高儀合金強度的同時提高其室溫塑性加工性 能，可實現(xiàn)儀合金在室溫條件下的塑性加工；本發(fā)明提出的方法，相對于不控制降溫過程的 深冷處理、低溫處理過程不施加磁場、不控制回溫速度的回溫和回火處理對材料的拉伸性 能具有顯著作用，具體的數(shù)據(jù)指標，在【具體實施方式】中有詳細的對比分析。
【具體實施方式】
[0014] W下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的闡述；實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是W 任何方式來限制本發(fā)明。 陽〇1引 實施例一
[0016]選取AZ31儀合金（A1 3. 19%，ZnO. 81%，MnO. 334%，余量為Mg)板材通過線切割 成45mm的標準片狀拉伸試樣，為比較說明采用本發(fā)明的效果，對該標準片狀拉伸試樣在不 經(jīng)過任何處理的情況下進行拉伸性能測試，作為對比例1，其結(jié)果如下：延伸率7.5%，抗拉 強度220Mpa，屈服強度leOMPa;其余試樣在拉伸試驗前經(jīng)過本發(fā)明的方法進行深冷磁場及 回火處理，處理過程及采用的參數(shù)如下。
[0017] 首先將儀合金試樣用液氮按照設(shè)定的降溫速度進行降溫至-145Γ，即從室溫降低 到-100°c的過程中降溫速度為10°C/min,從-100°c降溫至-140°c的過程中降溫速度為 5°C/min,溫度低于-140°C后的降溫速度為rC/min,降至-145Γ后恒定溫度，然后再進行 恒低溫下的外加磁場處理，所采用的磁場直流穩(wěn)恒強磁場，磁場強度為1T，施加磁場處理的 時間200s，磁場處理后再在-145Γ下進行恒低溫下保溫12h，然后，W10°C/min的升溫速 度回復到室溫后再W5°C/min的升溫速度加熱升溫到回火溫度176°C，然后在176°C下保溫 4小時后，結(jié)束回火處理，儀合金試樣隨爐冷卻至室溫，即完成處理。
[001引經(jīng)過W上處理后，對試樣進行拉伸試驗，結(jié)果為：延伸率10. 3%，抗拉強度 254Mpa，屈服強度179MPa;該結(jié)果表明與對比例1相比，延伸率提高了 37. 5%，抗拉強度提 高了 15.6%，屈服強度提高了 11.7%。
[0019] 實施例二
[0020] 選取AZ31儀合金（A1 3. 19%，ZnO. 81%，MnO. 334%，余量為Mg)板材通過線切割 成45mm的標準片狀拉伸試樣，為比較說明采用本發(fā)明的效果，對該標準片狀拉伸試樣在不 經(jīng)過任何處理的情況下進行拉伸性能測試，作為對比例1，其結(jié)果如下：延伸率7.5%，抗拉 強度220Mpa，屈服強度leOMPa;其余試樣在拉伸試驗前經(jīng)過本發(fā)明的方法進行深冷磁場及 回火處理，處理過程及采用的參數(shù)如下。
[0021] 首先將儀合金試樣用液氮按照設(shè)定的降溫速度進行降溫至-160°C，即從室溫降低 到-100°c的過程中降溫速度為10°C/min,從-100°c降溫至-140°c的過程中降溫速度為 5°C/min,溫度低于-140°C后的降溫速度為rC/min,降至-160°C后恒定溫度，然后再進行 恒低溫下的外加磁場處理，所采用的磁場直流穩(wěn)恒強磁場，磁場強度為10T，施加磁場處理 的時間100s，磁場處理后再在-160°C下進行恒低溫下保溫2地，然后，W10°C/min的升溫 速度回復到室溫后再W5°C/min的升溫速度加熱升溫到回火溫度176°C，然后在176°C下保 溫4小時后，結(jié)束回火處理，儀合金試樣隨爐冷卻至室溫，即完成處理。
[0022] 經(jīng)過W上處理后，進行拉伸試驗，結(jié)果為：延伸率10. 2%，抗拉強度256Mpa，屈服 強度ISOMPa;該結(jié)果表明與對比例1相比，延伸率提高了 36. 5%，抗拉強度提高了 16.6%，