鎂-鎂復合板材的擠壓方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎂-鎂復合板材的擠壓方法，首先至少各取一塊不同成分或種類的鎂合金，然后將所取鎂合金塊依次疊合固定，最后將疊合固定的鎂合金塊同時加入擠壓筒進行擠壓，所述異種鎂合金塊同時從擠壓?？跀D出，形成異種鎂合金復合擠壓板材，所述鎂合金優(yōu)選AZ31或者AZ61。本發(fā)明鎂-鎂復合板材的擠壓方法在同一鎂合金塊內(nèi)部間引入較大的剪切應(yīng)力，且各個金屬板材之間無材料混合，可以顯著細化晶粒、弱化織構(gòu)；本發(fā)明鎂-鎂復合板材的擠壓方法只需改變擠壓復合方式，無需重新設(shè)計擠壓模具，具有較強的生產(chǎn)和研究價值。
【專利說明】鎂-鎂復合板材的擠壓方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬及合金領(lǐng)域，涉及金屬成型方法，特別涉及異種鎂合金板材的復 合擠壓成型方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金具有比強度、比剛度高，導熱性和阻尼減振性能好，電磁屏蔽性能和機加工 性能優(yōu)異等優(yōu)點，在航天航空、汽車、電器、通訊等各領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。由于鎂合金 的晶體結(jié)構(gòu)為密排六方，缺少獨立的滑移系，因此加工比較困難。到目前為止，大多數(shù)鎂合 金產(chǎn)品主要通過鑄造生產(chǎn)，但鑄造產(chǎn)品存在組織粗大、缺陷較多等缺點，從而導致其力學性 能不夠理想，極大制約了鎂合金的廣泛應(yīng)用，而變形加工鎂合金比鑄造鎂合金有著更高的 力學性能。目前應(yīng)用較多的鎂合金變形加工方式主要為軋制成形和擠壓成形，但軋制工藝 比較復雜、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品收得率低，最終成本很高，嚴重影響鎂合金板材的 大面積使用。與軋制相比，擠壓加工時材料在三向應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生變形，可一次擠壓成型， 生產(chǎn)效率高；同時，擠壓加工的靈活性大，可生產(chǎn)出橫截面形狀復雜的產(chǎn)品。因此，研宄鎂合 金擠壓板材的力學性能有重要的意義。
[0003] 目前，鎂合金板材擠壓變形主要采用單一鑄錠直接放入模具進行對稱正向擠壓， 雖然擠壓工藝簡單，操作方便，但得到的板材力學性能有限，且存在較為嚴重的基面織構(gòu)， 不能滿足市場需求。
[0004] 鎂鋁復合材料（特別是復合板材、棒材）的用途十分廣泛，但是普通方法難以生產(chǎn) 符合要求的鎂鋁復合材料。為此，重慶大學黃光勝和信運昌等人分別公開了一種用空心鋁 錠包裹鎂錠同步擠壓生產(chǎn)鎂鋁復合材料的方法（詳情參考申請?zhí)?00610054269. 3《一種 鎂鋁雙金屬復合管/棒材》、申請?zhí)?01410152407. 6《一種鎂鋁多層復合板材及其加工方 法》）。這兩種方法雖然都將鎂和鋁同步加入擠壓機進行擠壓，但是其目的主要是在鎂合金 外表形成鋁合金保護層，從而提高其抗腐蝕能力，而且這兩種方法中鎂合金完全被鋁合金 包覆，擠壓過程中鎂合金擠壓板材的橫向流動受到包覆鋁材的限制，極易產(chǎn)生橫向分布不 均，最終致使整個復合材料橫向組織和性能不均勻，各向異性嚴重，不能很好的滿足使用要 求；另外，這種方法擠壓過程中鎂合金不與擠壓筒接觸，其沿著厚度方向處于對稱應(yīng)力狀態(tài) (鎂合金的變形過程與普通鎂合金對稱擠壓類似，不能改善鎂合金的基面織構(gòu)）。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂-鎂復合板材的擠壓方法。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 鎂-鎂復合板材的擠壓方法，包括以下步驟：1)取至少兩塊鎂合金塊；2)將步驟 1)所取鎂合金塊疊合固定，3)將步驟2)疊合固定的鎂合金塊加入擠壓筒進行復合擠壓，所 述異種鎂合金塊同時從擠壓?？跀D出，形成異種鎂合金復合擠壓板材；其中，步驟1)所取 鎂合金塊中包含至少兩種不同牌號的鎂合金。
[0008] 優(yōu)選的，步驟1)所取鎂合金塊中包含AZ31或者AZ61鎂合金。
[0009] 優(yōu)選的，步驟1)所取鎂合金塊為一塊AZ31鎂合金和一塊AZ61鎂合金，所述AZ31 和AZ61鎂合金的厚度相同或者不同。
[0010] 優(yōu)選的，疊合固定前還包括對所選鎂合金塊接觸面進行清洗平整的步驟，疊合固 定后還包括加熱保溫的步驟。
[0011] 優(yōu)選的，擠壓加工時擠壓溫度為380-400°C，擠壓速度為l-3m/s，擠壓比為20-50。
[0012] 優(yōu)選的，擠壓成型后還包括退火步驟，以消除擠壓殘余應(yīng)力。
[0013] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0014] 本發(fā)明鎂-鎂復合板材的擠壓方法，將異種鎂合金板材疊放固定后加入擠壓筒同 步進行擠壓，不同鎂合金之間存在界面，擠壓過程中鎂合金之間不會發(fā)生材料混合（圖5中 虛線箭頭所示），以保證鎂合金沿擠壓方向延展和沿寬度方向均勻流動。由于不同鎂合金的 變形能力不同，且擠壓過程中板材界面處不存在宏觀滑動，因此擠壓成型過程中板材各部 分流速差異明顯，如圖5所示：接觸界面附近的鎂合金的流速均為V，而遠離界面處異種鎂 合金的流速分別為Vl和V2,受自身塑性變形性能的影響，Vl辛V2,靠近界面處的流速V與 遠離界面處的流速V1/V2也不同，即同一金屬塊內(nèi)部存在剪切應(yīng)力，可以顯著細化晶粒、弱 化織構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行 說明：
[0016] 圖1為實施例1金屬鑄錠疊放示意圖；
[0017] 圖2為實施例2金屬鑄錠疊放示意圖；
[0018] 圖3為實施例1擠壓所得金屬板材的金相圖；
[0019] 圖4為對比實施例1擠壓所得金屬板材的金相圖；
[0020] 圖5為擠壓過程中板材流動示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0022] 實施例1 :
[0023] 本實施例鎂-鎂復合板材的擠壓方法，包括以下步驟：
[0024] 1)各取一塊尺寸相同的圓柱形AZ31鎂合金鑄錠和AZ61鎂合金鑄錠并沿中軸線剖 開；
[0025] 2)清洗步驟1)所得半圓柱形鎂合金剖開面并打磨至光滑平整；
[0026] 3)將步驟2)打磨后的異種半圓柱形鎂合金鑄錠疊放在一起（剖切面相對，如圖1 所示，各塊鎂合金應(yīng)當緊密貼合，無縫隙）并用鋁絲固定（避免擠壓過程中產(chǎn)生宏觀相對滑 動）；
[0027] 4)將步驟3)的疊放固定的合金塊加熱至380°C保溫Ih后置于擠壓裝置進行擠 壓；所述異種鎂合金塊同時從擠壓?？跀D出，形成異種鎂合金復合擠壓板材；
[0028] 5) 400°C回火處理步驟4)所擠出的板材得到產(chǎn)品。
[0029] 本實施例中，異種鎂合金分別為AZ31和AZ61，且兩者厚度相同。
[0030] 本實施例中，擠壓速度為2m/min，擠壓比為40。
[0031] 實施例2:
[0032] 本實施例鎂-鎂復合板材的擠壓方法，包括以下步驟：
[0033] 1)取三塊截面可完全重合的鎂合金鑄錠塊，其中AZ61兩塊，AZ31 -塊；
[0034] 2)清洗打磨步驟1)的鎂合金鑄錠塊；
[0035] 3)將步驟2)打磨后鑄錠塊疊放在一起（如圖2所示）并用鋁絲固定（避免擠壓 過程中產(chǎn)生宏觀相對滑動）；
[0036] 4)將步驟3)的疊放固定的合金塊加熱至380°C保溫Ih后置于擠壓裝置進行擠 壓；所述異種鎂合金塊同時從擠壓模口擠出，形成異種鎂合金復合擠壓板材；
[0037] 5) 400°C回火處理步驟4)所擠出的板材得到產(chǎn)品。
[0038] 本實施例中，AZ61板材厚度為AZ31的1/5。
[0039] 本實施例中，擠壓速度為2m/min，擠壓比為40。
[0040] 對比實施例1 :
[0041] 取圓柱形AZ31鎂合金鑄錠打磨后于400°C進行普通對稱擠壓，擠壓速度為2m/ min，擠壓比為40。
[0042] 性能測試：
[0043] 取實施例1和對比實施例1所得板材進行金相組織分析和力學性能測試，結(jié)果如 圖3、4及下表所示：
[0044] 圖3為實施例1所得板材的金相圖片，圖中左側(cè)部分為AZ61，右側(cè)為AZ31鎂合金， 圖中AZ31和AZ61的復合界面不明顯，可以看到微觀結(jié)合，并且結(jié)合處的晶粒更為細小，這 有利于力學性能的提升。
[0045] 圖4為對比實施例1所得鎂合金板材的金相圖片。
[0046] 對比圖3、圖4可以看出，本發(fā)明共擠成型生產(chǎn)金屬復合板材中鎂合金一側(cè)的得到 晶粒明顯細化，且兩者界面緊密結(jié)合。
[0047]

【權(quán)利要求】
1. 鎂-鎂復合板材的擠壓方法，其特征在于，包括以下步驟：1)取至少兩塊鎂合金塊； 2)將步驟1)所取鎂合金塊疊合固定，3)將步驟2)疊合固定的鎂合金塊加入擠壓筒進行復 合擠壓，所述異種鎂合金塊同時從擠壓?？跀D出，形成異種鎂合金復合擠壓板材；其中，步 驟1)所取鎂合金塊中包含至少兩種不同牌號的鎂合金。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎂-鎂復合板材的擠壓方法，其特征在于：步驟1)所取鎂合金 塊中包含AZ31或者AZ61鎂合金。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述鎂-鎂復合板材的擠壓方法，其特征在于：步驟1)所取鎂合金 塊為一塊AZ31鎂合金和一塊AZ61鎂合金，所述AZ31和AZ61鎂合金的厚度相同或者不同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎂-鎂復合板材的擠壓方法，其特征在于：疊合固定前還包括 對所選鎂合金塊接觸面進行清洗平整的步驟，疊合固定后還包括加熱保溫的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述鎂-鎂復合板材的擠壓方法，其特征在于：擠壓加工時擠壓溫 度為380-400°C，擠壓速度為l_3m/s，擠壓比為20-50。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述鎂-鎂復合板材的擠壓方法，其特征在于：擠壓成 型后還包括退火步驟。
【文檔編號】B21C23/02GK104492846SQ201410608273
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】蔣斌, 潘復生, 石東博, 何俊杰, 楊青山 申請人:重慶大學