一種利用織構(gòu)提高鎂合金電磁屏蔽性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用織構(gòu)提高鎂合金電磁屏蔽性能的方法。首先將鎂合金在350?400oC條件下進(jìn)行均勻化處理10?12h，水淬冷卻至室溫；將經(jīng)過前述技術(shù)方案處理的鎂合金進(jìn)行變形量為20?60％的熱軋變形，之后再將軋制后的鎂合金板材在430?480°C條件下退火處理10?30min，空冷至室溫。通過軋制變形，可以使鎂合金基面織構(gòu)強(qiáng)度增加，使合金板材表面與空氣阻抗不匹配程度增加，從而導(dǎo)致電磁波在合金表面處的反射損耗增多，經(jīng)本發(fā)明所述工藝處理的鎂合金電磁屏蔽性能提高顯著。本發(fā)明所涉及的工藝設(shè)備為通用設(shè)備，成本較低，容易操作，工業(yè)上易于實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】
一種利用織構(gòu)提高鏌合金電磁屏蔽性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用織構(gòu)改善鎂合金電磁屏蔽性能 的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多電子、電氣設(shè)備被投入使用，給人類的生 產(chǎn)和生活帶來了極大的便利。與此同時(shí)，其附帶產(chǎn)生的各種頻率和能量的電磁波卻充斥著 我們的生活空間，進(jìn)而形成了一種繼水污染、大氣污染、噪音污染之后的新型污染，即電磁 福射污染。人們通常采用電磁屏蔽(Electromagnetic Shielding)的方法對(duì)電磁污染進(jìn)行 處理。然而，實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，屏蔽材料在其中扮演著舉足輕重的 角色。
[0003] 鎂合金作為工程應(yīng)用中質(zhì)量最輕的結(jié)構(gòu)材料，具有一系列優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)鎂合金用作屏 蔽材料時(shí)，其與傳統(tǒng)金屬相比，具有密度低，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高的優(yōu)勢;與泡沫材料，涂層、復(fù) 合材料相比，鎂合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電磁屏蔽性能且對(duì)環(huán)境友好，還可用做工程結(jié)構(gòu) 材料。特別是在對(duì)重量比較敏感的電磁兼容領(lǐng)域，如既追求輕量化又需要考慮電磁輻射問 題的3C電子、日用家電、軌道交通、汽車座艙等領(lǐng)域，由于鎂的低密度（1.74 g/cm3)和高電 導(dǎo)率(2.3X107 S/m，40% IACS)，鎂合金具有特殊的發(fā)展優(yōu)勢。
[0004] 但是，對(duì)鎂合金電磁屏蔽的研究還處在基礎(chǔ)階段，對(duì)鎂合金材料的電磁屏蔽性能 的調(diào)控依然不夠明確。鎂合金的電磁屏蔽性能還有進(jìn)一步提高的空間，以滿足更為廣泛的 工程實(shí)際需求。通過塑性變形，可以使合金中原來任意取向的晶粒逐漸調(diào)整取向而趨于一 致，形成織構(gòu)。作為HCP結(jié)構(gòu)，當(dāng)有織構(gòu)產(chǎn)生時(shí)，鎂合金呈現(xiàn)各向異性，對(duì)其各項(xiàng)性能產(chǎn)生較 大影響。因此，利用通過乳制來強(qiáng)化織構(gòu)，從而改善鎂合金的電磁屏蔽性能的方法可操作性 強(qiáng)，易于推廣，對(duì)于進(jìn)一步研究具有優(yōu)良電磁屏蔽性能的鎂合金具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明目的是提供了一種提利用織構(gòu)改善鎂合金 電磁屏蔽性能的方法。該方法通過不同變形量的熱乳及后續(xù)的退火處理可有效地強(qiáng)化該乳 制鎂合金的織構(gòu)，通過織構(gòu)的強(qiáng)化來進(jìn)一步提高電磁屏蔽性能，所用工藝設(shè)備為常規(guī)通用 設(shè)備，成本較低，容易操作，工業(yè)上也易于實(shí)現(xiàn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種利用織構(gòu)提高鎂合金電磁屏蔽性能的方法，包括如下步驟： (1) 均勻化處理:對(duì)鑄態(tài)鎂合金在熱處理爐中進(jìn)行均勻化處理，升溫速度15-20 °C/min， 加熱到350-400 °C，保溫10-12 h，完成后將鑄錠水冷至室溫； (2) 機(jī)加工:將步驟(1)得到的鎂合金鑄錠鋸切、車皮至合適尺寸，得到厚度分別為2.5- 5.5 mm的圓片備用;直徑可依實(shí)際需要進(jìn)行改變； (3) 熱乳變形:熱乳前需在電阻爐中保溫20-40 min，保溫溫度為300-350°C，熱乳過程 的單次壓下量根據(jù)不同合金板材的厚度及乳制道次進(jìn)行調(diào)整，范圍為o.l-o. 5 mm，每次乳 制的單次壓下量隨乳制道次的增多逐漸減小，直至乳制成2-3 _厚的板材。在變形過程中， 在各個(gè)道次間隙需要回爐保溫3-5 min。相鄰乳制道次間，需要對(duì)試樣進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，并采用動(dòng) 物油對(duì)乳輥表面進(jìn)行潤滑，防止乳制板材彎曲過大。最終，獲得變形量分別為20-60%的平整 鎂合金板材； (4)退火處理：對(duì)不同乳制變形量的鎂合金在熱處理爐中進(jìn)行退火處理，退火溫度為 430-480 °C，保溫時(shí)間為10-30 min，空冷至室溫。
[0007] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果： (1)本發(fā)明使得鎂合金板材電磁屏蔽性能提高顯著:乳制變形后鎂合金板材的織構(gòu)得 到明顯強(qiáng)化，電磁屏蔽效能得到了顯著的提高，隨乳制變形量的增加，可以提高15%-20% 左右。
[0008] (2)本發(fā)明所采用的乳制工藝可以乳制出平整的鎂合金板材，而不產(chǎn)生過大的彎 曲，利于各方面以及工業(yè)上的應(yīng)用。
[0009] (3)本發(fā)明操作簡單、成本較低:本發(fā)明利用常規(guī)的通用設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)，工藝設(shè)計(jì) 合理、流程短。其中所使用原料為常見鎂合金，并且僅通過熱乳和退火即可獲得具有更高更 高電磁屏蔽性能的變形鎂合金，提高了生產(chǎn)效率，降低成本，有利于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
[0010] 本發(fā)明改善合金電磁屏蔽性能的機(jī)理在于:對(duì)于鎂合金，通過乳制獲得了強(qiáng)基面 織構(gòu)。該過程中合金內(nèi)部晶粒發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使其C軸逐漸平行于乳制板的法向方向（ND)，由于 鎂金屬沿c軸電導(dǎo)率高于a軸方向，使得乳制板面的阻抗2 3隨著乳制變形量的增加而降低， 進(jìn)而而增大了板面與空氣的阻抗差值。材料表面與空氣的阻抗差值越大，電磁波更容易被 反射。另外，趨于一致的晶粒，讓入射電磁波接觸到由各個(gè)晶?；娼M成的板面，電磁波發(fā) 生反射。晶粒取向的一致性程度越高，基面織構(gòu)強(qiáng)度越強(qiáng)，對(duì)電磁波的反射損耗越高。
【附圖說明】
[0011]圖1為不同乳制變形量AZ31合金宏觀織構(gòu)。
[0012]其中：（a)未變形；（b)實(shí)施例1; (c)實(shí)施例2; (d)實(shí)施例3。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0014] 需要說明的是，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明 的構(gòu)思前提下本方法的簡單改進(jìn)，都屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
[0015] 實(shí)施例1: 一種利用織構(gòu)提高鎂合金電磁屏蔽性能的方法，該方法包括以下步驟： (1) 均勻化處理:對(duì)鑄態(tài)的AZ31鎂合金在熱處理爐中進(jìn)行高溫均勻化處理，升溫速度 15-20°C/min，加熱到380°C，保溫12h，完成后將鑄錠水冷至室溫； (2) 機(jī)加工:將步驟（1)得到的鎂合金鑄錠鋸切、車皮至合適尺寸，得到厚度為2.8 mm， 直徑為135mm的圓片，備用； (3) 熱乳變形:熱乳前需在350°C電阻爐中保溫30 min，熱乳過程的單次壓下量根據(jù)乳 制道次進(jìn)行調(diào)整，范圍為0.1-0.2 mm，每次乳制的單次壓下量隨乳制道次的增多逐漸減小， 直至乳制成2 mm厚的板材。在變形過程中，在各個(gè)道次間隙需要回爐保溫5 min。相鄰乳制 道次間，需要對(duì)試樣進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，并采用動(dòng)物油對(duì)乳輥表面進(jìn)行潤滑，防止乳制板材彎曲過 大。最終，獲得變形量為20%的平整AZ31鎂合金板材； (4)退火處理:對(duì)不同乳制變形量的AZ31鎂合金在熱處理爐中進(jìn)行退火處理，退火溫度 為450°C，保溫時(shí)間為10 min，空冷至室溫。
[0016] 實(shí)施例2:本實(shí)施例采用厚度為3.3_的AZ31鎂合金的原片，苯用與實(shí)施例1相同的 均勻化處理工藝及退火處理工藝，熱乳過程的單次壓下量根據(jù)乳制道次進(jìn)行調(diào)整，范圍為 0.2-0.3 mm，每次乳制的單次壓下量隨乳制道次的增多逐漸減小，最后得到變形量為35%的 AZ31鎂合金板材。
[0017] 實(shí)施例3:本實(shí)施例采用厚度為5.3_的AZ31鎂合金的原片，采用與實(shí)施例1相同的 均勻化處理工藝及退火處理工藝，熱乳過程的單次壓下量根據(jù)乳制道次進(jìn)行調(diào)整，范圍為 0.3-0.5 mm，每次乳制的單次壓下量隨乳制道次的增多逐漸減小，最后得到變形量為60%的 AZ31鎂合金板材。
[0018] 取上述實(shí)施例1~3的AZ31鎂合金乳制板材進(jìn)行織構(gòu)分析并對(duì)電磁屏蔽性能進(jìn)行測 試，測出的性能見表1。為了便于比較，表1中同時(shí)給出了未經(jīng)乳制的合金板材的性能數(shù)據(jù)。
[0019] 表1本發(fā)明所述鎂合金材料的織構(gòu)強(qiáng)度和電磁屏蔽性能
通過表1中織構(gòu)強(qiáng)度一欄可以發(fā)現(xiàn)，未變形態(tài)AZ31合金沒有明顯的織構(gòu)，合金的晶粒取 向比較隨機(jī)。在乳制變形后，合金織構(gòu)類型從隨機(jī)織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?0001)基面織構(gòu)，且隨著變形 量的增加基面織構(gòu)強(qiáng)度逐漸增加。同時(shí)可以推斷合金中的晶粒隨著乳制變形量的增加而逐 漸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使其c軸偏轉(zhuǎn)至趨向平行于ND方向。
[0020] 通過表1中電磁屏蔽效能一欄可以發(fā)現(xiàn)，乳制變形后合金的電磁屏蔽性能得到了 顯著的提高。該過程可以分為I和n階段:第I階段，原始態(tài)合金樣品在測試頻段的電磁屏蔽 效能為73~98dB，經(jīng)過20%變形量后屏蔽效能顯著提高到84~98dB;第II階段，增加合金的 乳制變形量到35%時(shí)，屏蔽效能提高到86~98dB，進(jìn)一步增加乳制變形量到60%時(shí)，屏蔽效能 微小提升至87~98dB。
[0021] 可見，通過乳制以及乳制變形量的增加，可以使鎂合金基面織構(gòu)強(qiáng)度增加，板材表 面與空氣阻抗不匹配程度的增加，從而導(dǎo)致電磁波在合金表面處的反射損耗增多，屏蔽性 能隨之升高。乳制過程中合金內(nèi)部晶粒發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使其c軸逐漸平行于乳制板的法向方向 (ND)。由于鎂金屬沿c軸電導(dǎo)率高于a軸方向，使得乳制板面的阻抗2 3隨著乳制變形量的增 加而降低，進(jìn)而而增大了板面與空氣的阻抗差值。材料表面與空氣的阻抗差值越大，電磁波 更容易被反射。另外，趨于一致的晶粒，讓入射電磁波接觸到由各個(gè)晶?；娼M成的板面， 電磁波發(fā)生反射。晶粒取向的一致性程度越高，基面織構(gòu)強(qiáng)度越強(qiáng)，對(duì)電磁波的反射損耗越 高。因此，通過本發(fā)明方法處理的鎂合金具有更高的電磁屏蔽性能（平均可以提升10dB左 右）。本發(fā)明涉及的是常用的熱處理和乳制工藝，簡單可靠，可以推廣應(yīng)用。
[0022]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的 技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用織構(gòu)提高鎂合金電磁屏蔽性能的方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 均勻化處理：對(duì)鑄態(tài)鎂合金在熱處理爐中進(jìn)行高溫均勻化處理，升溫速度15-20 °C/min，加熱到350-400 °C，保溫10-12 h，完成后將鑄錠水冷至室溫； (2) 機(jī)加工:將步驟(1)得到的鎂合金鑄錠鋸切、車皮至合適尺寸，得到厚度分別為2.5- 5.5 mm的圓片備用，直徑可依實(shí)際需要進(jìn)行改變； (3) 熱乳變形：將步驟(2)得到的圓片進(jìn)行熱乳變形，熱乳前需在電阻爐中保溫20-40 min，保溫溫度為300-350°C，熱乳過程的單次壓下量根據(jù)不同合金板材的厚度及乳制道次 進(jìn)行調(diào)整，范圍為0.1-0.5 mm，直至乳制成2-3 mm厚的板材;在變形過程中，在各個(gè)道次間 隙需要回爐保溫3-5 min;相鄰乳制道次間，需要對(duì)圓片進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)，并采用動(dòng)物油對(duì)乳 輥表面進(jìn)行潤滑，防止乳制板材彎曲過大;最終，獲得變形量分別為20-60%的鎂合金板材； (4) 退火處理：對(duì)不同乳制變形量的鎂合金在熱處理爐中進(jìn)行退火處理，退火溫度為 430-480 °C，保溫時(shí)間為10-30 min，空冷至室溫。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用織構(gòu)提高鎂合金電磁屏蔽性能的方法，其特征在于： 所述均勻化處理溫度為380-400 °C，保溫時(shí)間為10-10.5h。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用織構(gòu)提高鎂合金電磁屏蔽性能的方法，其特征在于： 乳制過程中的單次下壓量需要為乳制出平板，根據(jù)不同試樣及乳制道次進(jìn)行調(diào)整，20-40% 變形量乳制單次壓下量范圍為0.1-0.2mm，40-60%變形量乳制單次壓下量范圍為0.2-0.5 mm，每次乳制的單次壓下量隨乳制道次的增多逐漸減小。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用織構(gòu)提高鎂合金電磁屏蔽性能的方法，其特征在于： 相鄰乳制道次間，需要對(duì)合金板材進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)，并進(jìn)行l(wèi)Omin的回爐保溫。
【文檔編號(hào)】C22F1/06GK105821356SQ201610427378
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】陳先華, 郜商羽, 宋鍇, 潘復(fù)生
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)