利用預(yù)拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強(qiáng)度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎂合金板材屈服強(qiáng)度的提高，具體涉及一種利用預(yù)拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強(qiáng)度的方法，屬于鎂合金加工技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]鎂合金是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料，具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼減震性好、電磁屏蔽效果佳、抗輻射能力強(qiáng)，易切削加工，易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而在汽車、電器、交通、航空等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)大多數(shù)3C(電腦、通訊與消費(fèi)性電子產(chǎn)品)設(shè)備、汽車零組件、手工具、運(yùn)輸工具等產(chǎn)業(yè)，也是鎂合金技術(shù)應(yīng)用的主要市場(chǎng)。這使其在結(jié)構(gòu)性與加工組件的應(yīng)用與需求上大幅上漲。但鎂合金的強(qiáng)度、塑性總的來說均低于鋁合金。所以，如何提高鎂合金在室溫和高溫下的強(qiáng)度是鎂合金研究中要解決的首要問題。目前國(guó)內(nèi)外在鎂合金的強(qiáng)化方面進(jìn)行了大量的研究，并取得了積極的成果，已應(yīng)用于鎂合金的強(qiáng)化處理方法主要有細(xì)晶強(qiáng)化和稀土強(qiáng)化。
[0004]細(xì)晶強(qiáng)化主要是通過細(xì)化鎂合金晶粒達(dá)到提高鎂合金強(qiáng)度的目的。目前比較常用的細(xì)晶強(qiáng)化方法有:變質(zhì)細(xì)晶強(qiáng)化(氯化鐵法、加碳變質(zhì)法、加鋯變質(zhì)處理、加Sr、Ca、Ti晶粒細(xì)化)以及變形細(xì)晶強(qiáng)化(等徑角擠壓法、大擠壓比熱擠壓、快速冷凝技術(shù))。前一類方法都是針對(duì)特定的鎂合金系，且對(duì)冶金質(zhì)量要求較高;后一類方法又對(duì)設(shè)備要求很高，尤其是等徑角擠壓技術(shù)還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，因此都不適合大規(guī)模的生產(chǎn)。稀土元素雖然可以顯著細(xì)化鎂合金組織，提高其高溫強(qiáng)度和抗高溫蠕變性能，但此方法易受到冶金質(zhì)量以及稀土元素高成本的限制，不適用于大規(guī)模批量生產(chǎn)。僅在航空航天及重要零部件使用。
[0005]因此，找到一種設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，生產(chǎn)周期短，強(qiáng)化效果好的鎂合金加工工藝成為實(shí)現(xiàn)鎂合金規(guī)模化應(yīng)用的重點(diǎn)。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種利用預(yù)拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強(qiáng)度的方法，該方法不僅能有效提高鎂合金的屈服強(qiáng)度并保證塑性基本不變，還具有使用設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期更短、成本低、易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
利用預(yù)拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強(qiáng)度的方法，包括如下步驟:
1)預(yù)拉伸:將鎂合金板材在室溫-200°c下，沿TD或RD方向預(yù)拉伸，拉伸量5-20%;
2)退火:將步驟1)中預(yù)拉伸后的鎂合金板材在100-200°C下退火3-12小時(shí)，然后在空氣中冷卻至室溫。
[0009]進(jìn)一步，在步驟2)中，退火的溫度為150-200V，時(shí)間為5_8小時(shí)。更進(jìn)一步，所述的退火的溫度為175°C，時(shí)間為6小時(shí)。
[0010]進(jìn)一步，還包括步驟3):重復(fù)步驟1)-2)N次，N是大于零的自然數(shù)。更進(jìn)一步，N為
1、2、3或 4。
[0011]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明通過預(yù)拉伸和低溫退火顯著提高鎂合金板材的屈服強(qiáng)度，同時(shí)保證塑性基本不變，即通過沿TD或者RD方向預(yù)拉伸激活柱面滑移產(chǎn)生柱面擇優(yōu)，柱面擇優(yōu)進(jìn)而影響Schmid因子提高鎂合金的屈服強(qiáng)度，同時(shí)退火過程中會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)的重新排列，形成位錯(cuò)墻，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而進(jìn)一步提高屈服強(qiáng)度;在強(qiáng)度提高的同時(shí)，柱面擇優(yōu)并不會(huì)減少可啟動(dòng)的柱面獨(dú)立滑移系數(shù)量，因而塑性也不會(huì)明顯降低。因此相比其他強(qiáng)化方法，本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，顯著降低生產(chǎn)成本，易于工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)保證塑性基本不變。
[0012]
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的預(yù)拉伸方向示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例一至六的織構(gòu)對(duì)比圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例一至三的真應(yīng)力應(yīng)變曲線圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例四至六的真應(yīng)力應(yīng)變曲線圖；
圖5為本發(fā)明循環(huán)加載N次實(shí)例七的真應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。
[0014]附圖中:RD-乳板乳制方向；TD-乳板橫向方向；Initial-未經(jīng)處理的2.7mm商用AZ31熱乳板;RT-6%-實(shí)例一中預(yù)拉伸的樣品;RT-6%A-實(shí)例一中經(jīng)退火處理的樣品；150_6%_實(shí)例二中預(yù)拉伸的樣品；150-6%A-實(shí)例二中經(jīng)退火處理的樣品；200-6%-實(shí)例三中預(yù)拉伸的樣品；200-6%A—實(shí)例三中經(jīng)退火處理的樣品;RT-12%-實(shí)例四中預(yù)拉伸的樣品;RT-12%A-實(shí)例四中經(jīng)退火處理的樣品；150-12%-實(shí)例五中預(yù)拉伸的樣品；150-12%A-實(shí)例五中經(jīng)退火處理的樣品；200-12%-實(shí)例六中預(yù)拉伸的樣品；200-12%A—實(shí)例六中經(jīng)退火處理的樣品；P2-實(shí)例七中循環(huán)加載2次的樣品，P3-實(shí)例七中循環(huán)加載3次的樣品，P4-實(shí)例七中循環(huán)加載4次的樣品。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]利用預(yù)拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強(qiáng)度的方法，其特征在于，包括如下步驟:
1)預(yù)拉伸:將鎂合金板材在室溫-200°c下，沿TD或RD方向預(yù)拉伸，拉伸量5-20%。如圖1所示，所述的RD方向是指鎂合金板材乳制時(shí)的乳板乳制方向，所述的TD方向是指鎂合金板材乳制時(shí)的乳板橫向方向。所述鎂合金板材在室溫_200°C預(yù)拉伸，且沿TD或RD方向，其結(jié)果是〈10-10〉軸平行于預(yù)拉伸方向，使之產(chǎn)生柱面擇優(yōu)，其中的柱面擇優(yōu)是指密排六方的柱面由隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)變成有規(guī)律的分布狀態(tài)，如圖2所示(10-10)極點(diǎn)均沿極圖圓周呈60°均勾分布。
[0018]2)退火:將步驟1)中預(yù)拉伸后的鎂合金板材在100-200°C下退火3-12小時(shí)，然后在空氣中冷卻至室溫，需要注意的是保證退火過程中不發(fā)生再結(jié)晶。
[0019]步驟2)的結(jié)果是在保留柱面擇優(yōu)的同時(shí)，使在退火過程中未消除的位錯(cuò)產(chǎn)生重新排列，形成位錯(cuò)墻，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，且不減少柱面<a>滑移獨(dú)立滑移系的數(shù)量(2條)，從而在保證強(qiáng)度顯著提高的同時(shí)塑性保持基本不變。
[0020]作為優(yōu)化，在步驟2)中，退火的溫度為150_200°C，時(shí)間為5-8小時(shí)。更優(yōu)化的選擇是退火的溫度為175°C，時(shí)間為6小時(shí)。
[0021 ]作為優(yōu)化，還包括步驟3):重復(fù)步驟1)_2)N次，N是大于零的自然數(shù)。從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際效果考慮，最優(yōu)化的選擇是N取1、2、3或4。
[0022]步驟3)的結(jié)果是在步驟1)步驟2)強(qiáng)化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高鎂合金板材的屈服強(qiáng)度。
[0023]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過沿TD或者RD方向預(yù)拉伸啟動(dòng)柱面<a>滑移使〈10-10〉軸轉(zhuǎn)動(dòng)到平行于預(yù)拉伸方向，產(chǎn)生柱面擇優(yōu)，從而通過柱面擇優(yōu)影響滑移系的Schmid因子提高鎂合金的屈服強(qiáng)度，同時(shí)退火過程中會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)的重新排列，形成位錯(cuò)墻，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而進(jìn)一步提高屈服強(qiáng)度;在強(qiáng)度提高的同時(shí)，柱面擇優(yōu)并不會(huì)減少可啟動(dòng)的柱面獨(dú)立滑移系的數(shù)量，因而塑性也不會(huì)明顯降低。其中柱面滑移指伯氏矢量為a/3〈11-20〉的單位位錯(cuò)滑移，其中滑移面為{1-100}柱面，滑移方向?yàn)椤?1-20〉晶向。因此相比于以往強(qiáng)化