本發(fā)明涉及有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種改變鎂合金中析出相取向的方法。

背景技術(shù)：

析出強(qiáng)化是金屬材料的重要強(qiáng)化方式之一。其過程是將合金工件經(jīng)固溶處理，從高溫淬火獲得過飽和的固溶體后，在一定溫度下放置保持其形狀、尺寸，性能隨時(shí)間而變化的熱處理過程。時(shí)效析出產(chǎn)生的析出相可以有效地阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)，從而達(dá)到提高金屬材料強(qiáng)度的效果。

時(shí)效過程中新相常常在一定的母相面上形成，這個(gè)面稱為慣習(xí)面，也就是說析出相與鎂基體具有特定的取向關(guān)系。人們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，析出相與基體的取向關(guān)系影響析出相的強(qiáng)化效果和材料的各向異性。因此，調(diào)控析出相的慣習(xí)面對(duì)于制備高強(qiáng)度鎂合金非常重要。

綜上所述，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂合金中析出相與鎂基體的取向關(guān)系的調(diào)控，以提高鎂合金的力學(xué)性能，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種改變鎂合金中析出相取向的方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂合金中析出相與鎂基體的取向關(guān)系的調(diào)控，從而提高鎂合金的力學(xué)性能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種改變鎂合金中析出相取向的方法，包括以下步驟：

1)對(duì)待析出強(qiáng)化的鎂合金進(jìn)行固溶處理；

2)對(duì)固溶處理后的鎂合金進(jìn)行時(shí)效處理；

3)對(duì)時(shí)效處理后的鎂合金進(jìn)行{10-12}孿生變形。

優(yōu)選的，上述改變鎂合金中析出相取向的方法中，所述步驟1)的固溶處理溫度為400-500℃，固溶時(shí)間為1-24h。

優(yōu)選的，上述改變鎂合金中析出相取向的方法中，所述步驟2)的時(shí)效處理溫度為100-300℃，時(shí)效處理時(shí)間≤100h。

優(yōu)選的，上述改變鎂合金中析出相取向的方法中，所述鎂合金為擠壓棒，所述步驟1)具體為：將擠壓棒在415-425℃下，固溶2.5-3.5h，然后在水中淬火到室溫。

優(yōu)選的，上述改變鎂合金中析出相取向的方法中，所述步驟2)具體為：

將固溶處理后的擠壓棒在175-185℃下，時(shí)效處理35-37h。

優(yōu)選的，上述改變鎂合金中析出相取向的方法中，所述步驟3)具體為：

將時(shí)效處理后的擠壓棒沿?cái)D壓方向壓縮1％-10％。

優(yōu)選的，上述改變鎂合金中析出相取向的方法中，所述鎂合金為鎂合金軋板，所述步驟1)具體為：將鎂合金軋板在395-405℃下，固溶2.5-3.5h，然后在水中淬火到室溫。

優(yōu)選的，上述改變鎂合金中析出相取向的方法中，所述步驟2)具體為：

將固溶處理后的鎂合金軋板在195-205℃下，時(shí)效處理17-19h。

優(yōu)選的，上述改變鎂合金中析出相取向的方法中，所述步驟3)具體為：

將時(shí)效處理后的鎂合金軋板沿橫向或軋向壓縮1％-10％。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的改變鎂合金中析出相取向的方法包括步驟：1)對(duì)待析出強(qiáng)化的鎂合金進(jìn)行固溶處理；2)對(duì)固溶處理后的鎂合金進(jìn)行時(shí)效處理；3)對(duì)時(shí)效處理后的鎂合金進(jìn)行{10-12}孿生變形。

研究發(fā)現(xiàn)，密排六方結(jié)構(gòu)的鎂合金在變形過程中很容易產(chǎn)生{10-12}拉伸孿晶。特別地，對(duì)于具有織構(gòu)的變形鎂合金，沿特定方向的變形可產(chǎn)生大量的{10-12}拉伸孿晶。例如，沿?cái)D壓棒的擠壓方向壓縮、沿軋制板材的法向拉伸和垂直于軋板的法向壓縮等實(shí)現(xiàn)的{10-12}孿生變形，可使基體發(fā)生86.3°的旋轉(zhuǎn)，從而使母晶與孿晶之間具有86.3°的取向差。因此，{10-12}孿生變形可有效地調(diào)控鎂合金材料的取向，使鎂合金獲得理想的力學(xué)性能。

綜上所述，本發(fā)明改變鎂合金中析出相取向的方法通過在時(shí)效析出完成之后，對(duì)鎂合金進(jìn)行{10-12}孿生變形，可以使晶體產(chǎn)生約86.3°的旋轉(zhuǎn)，因此可以極大地改變基體與析出相的取向關(guān)系，使基面析出相變?yōu)橹嫖龀鱿啵粗嗳?，所以?shí)現(xiàn)了對(duì)鎂合金中析出相與鎂基體的取向關(guān)系的調(diào)控，從而提高了鎂合金的力學(xué)性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的改變鎂合金中析出相取向的方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種改變鎂合金中析出相取向的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鎂合金中析出相與鎂基體的取向關(guān)系的調(diào)控，從而提高了鎂合金的力學(xué)性能。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考附圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的改變鎂合金中析出相取向的方法包括步驟：S1、對(duì)待析出強(qiáng)化的鎂合金進(jìn)行固溶處理；S2、對(duì)固溶處理后的鎂合金進(jìn)行時(shí)效處理，析出第二相；S3、對(duì)時(shí)效處理后的鎂合金進(jìn)行{10-12}孿生變形。

需要說明的是，上述{10-12}孿生變形就是利用塑性變形激活{10-12}拉伸孿生變形機(jī)制。對(duì)于密排六方結(jié)構(gòu)的鎂合金而言，沿c軸(六方晶體[0001]晶向)的拉伸和垂直于c軸的壓縮都有利激活{10-12}孿生。因此，塑性變形過程中應(yīng)力滿足{10-12}拉伸孿生產(chǎn)生的應(yīng)力條件即可以激活{10-12}拉伸孿生。常規(guī)的拉伸、壓縮、軋制和鍛造等方法都可以成為{10-12}孿生變形的變形方式。

研究發(fā)現(xiàn)，密排六方結(jié)構(gòu)的鎂合金在變形過程中很容易產(chǎn)生{10-12}拉伸孿晶。特別地，對(duì)于具有織構(gòu)的變形鎂合金，沿特定方向的變形可產(chǎn)生大量的{10-12}拉伸孿晶。例如，沿?cái)D壓棒的擠壓方向壓縮、沿軋制板材的法向拉伸和垂直于軋板的法向壓縮等實(shí)現(xiàn)的{10-12}孿生變形，可使基體發(fā)生86.3°的旋轉(zhuǎn)，從而使母晶與孿晶之間具有86.3°的取向差。因此，{10-12}孿生變形可有效地調(diào)控鎂合金材料的取向，使鎂合金獲得理想的力學(xué)性能。

綜上所述，本發(fā)明改變鎂合金中析出相取向的方法通過在時(shí)效析出完成之后，對(duì)鎂合金進(jìn)行{10-12}孿生變形，可以使晶體產(chǎn)生約86.3°的旋轉(zhuǎn)，因此可以極大地改變基體與析出相的取向關(guān)系，使基面析出相變?yōu)橹嫖龀鱿啵粗嗳?，所以?shí)現(xiàn)了對(duì)鎂合金中析出相與鎂基體的取向關(guān)系的調(diào)控，從而提高了鎂合金的力學(xué)性能。

此外，{10-12}孿生變形加工手段簡單有效，且所用設(shè)備比較簡單，成本較低，易于推廣。

具體的，步驟S1的固溶處理溫度為400-500℃，固溶時(shí)間為1-24h。鎂合金可以是鑄態(tài)也可以是變形態(tài)，變形態(tài)包含擠壓、軋制、鍛造、拉拔等狀態(tài)的材料。對(duì)于不同成分的鎂合金固溶溫度是不同的。比如ZK60合金是400℃、AZ91合金是410℃，WE54合金是525℃等等。固溶時(shí)間也根據(jù)不同成分的鎂合金變化。

進(jìn)一步的技術(shù)方案中，步驟S2的時(shí)效處理溫度為100-300℃，時(shí)效處理時(shí)間≤100h。根據(jù)不同成分的鎂合金，選擇相應(yīng)的時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際的鎂合金成分，上述時(shí)效處理還可以選擇其他溫度和其他時(shí)間。

目前，通過合金化能夠制備具有不同形貌析出相的鎂合金。例如Mg-5％Zn合金中可析出c軸棒狀析出相，ZK60合金中具有基面板狀和c軸棒狀兩種析出相，AZ91合金為基面板狀析出相，WE54合金為柱面板狀析出相等。

本發(fā)明一具體的實(shí)施例中，鎂合金為擠壓棒，步驟S1為：將擠壓棒在415-425℃下，固溶2.5-3.5h，然后在水中淬火到室溫?？梢赃x擇冷水淬火，也可以選擇溫水淬火。

具體的，待析出強(qiáng)化的鎂合金為AZ91鎂合金(Mg-9wt％Al-1wt％Zn)擠壓棒，首先將AZ91擠壓棒在420℃下，固溶3h，然后在水中淬火，能夠達(dá)到較好的固溶效果。當(dāng)然，根據(jù)不同的擠壓棒材質(zhì)，上述固溶溫度和固溶時(shí)間還可以為其他數(shù)值，本發(fā)明對(duì)此不做具體限定。

進(jìn)一步的，步驟S2為：將固溶處理后的擠壓棒在175-185℃下，時(shí)效處理35-37h。本實(shí)施例中，將固溶處理后的AZ91擠壓棒在180℃下，時(shí)效處理36h，AZ91合金經(jīng)時(shí)效處理后獲得了基面板狀析出相，時(shí)效處理效果較好。當(dāng)然，上述時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間還可以為其他值。

上述實(shí)施例提供的改變鎂合金中析出相取向的方法中，步驟S3為：將時(shí)效處理后的擠壓棒沿?cái)D壓方向壓縮1％-10％。具體的，時(shí)效處理后的AZ91擠壓棒沿?cái)D壓方向壓縮5％后，基體中產(chǎn)生了大量的{10-12}孿晶，母晶中的析出相依然是基面板狀析出相，然而孿晶中的析出相轉(zhuǎn)變?yōu)橹姘鍫钗龀鱿?，從而改變了基體與析出相的取向關(guān)系。根據(jù)不同的擠壓棒，上述步驟S3還可以將時(shí)效處理后的擠壓棒沿?cái)D壓方向壓縮4％、6％或者其他比例。

本發(fā)明另一具體的實(shí)施例中，鎂合金為鎂合金軋板，步驟S1為：將鎂合金軋板在395-405℃下，固溶2.5-3.5h，然后在水中淬火到室溫。

具體的，待析出強(qiáng)化的鎂合金為Mg-5wt％Zn鎂合金軋板，首先將Mg-5wt％Zn擠壓棒在400℃下，固溶3h，然后在水中淬火，能夠達(dá)到較好的固溶效果。當(dāng)然，根據(jù)不同的擠壓棒材質(zhì)，上述固溶溫度和固溶時(shí)間還可以為其他數(shù)值，本發(fā)明對(duì)此不做具體限定。

固溶態(tài)鎂合金板材具有較大的拉伸壓縮不對(duì)稱性，沿板材軋制方向(RD方向)的壓縮屈服強(qiáng)度與拉伸屈服強(qiáng)度的比值(CYS/TYS)為0.56。進(jìn)一步的技術(shù)方案中，步驟S2為：將固溶處理后的鎂合金軋板在195-205℃下，時(shí)效處理17-19h。本實(shí)施例中，將固溶處理后的Mg-5wt％Zn鎂合金軋板在200℃下，時(shí)效處理18h。Mg-5wt％Zn合金經(jīng)時(shí)效處理后獲得了柱面棒狀析出相，即棒狀析出相的長軸平行于[0001]方向，有效提高了鎂合金板材的拉伸和壓縮強(qiáng)度，但是惡化了RD方向的拉伸壓縮不對(duì)稱性，時(shí)效后鎂合金板材的CYS/TYS降低到0.50?？梢岳斫獾氖?，根據(jù)鎂合金軋板材料的不同，上述時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間還可以為其他值。

上述實(shí)施例提供的改變鎂合金中析出相取向的方法中，步驟S3為：將時(shí)效處理后的鎂合金軋板沿橫向或軋向壓縮1％-10％。具體的，將時(shí)效處理后的Mg-5wt％Zn鎂合金軋板沿橫向(TD方向)壓縮8％，幾乎所有的晶粒都被孿晶占據(jù)且孿晶的面積分?jǐn)?shù)達(dá)到了95％。此時(shí)，基體中的析出相變?yōu)榛姘魻钗龀鱿啵窗魻钗龀鱿嗟拈L軸垂直于[0001]方向。經(jīng)時(shí)效和壓縮變形后，鎂合金板材RD方向的CYS/TYS增加到0.71，降低了Mg-5wt％Zn合金拉伸壓縮不對(duì)稱性。可見，通過{10-12}孿生變形調(diào)控Mg-5wt％Zn合金的析出相取向可以有效地降低鎂合金的各向異性。根據(jù)不同的鎂合金軋板，上述步驟S3還可以將時(shí)效處理后的鎂合金軋板沿橫向壓縮7％、9％或者其他比例。

可以理解的是，上述待析出強(qiáng)化的鎂合金還可以為鑄態(tài)鎂合金、鍛造的鎂合金等。此外，孿生變形也不限于沿?cái)D壓方向壓縮和沿軋板橫向壓縮，也可以為其他方向的拉伸和壓縮，只要能夠?qū)崿F(xiàn){10-12}孿生變形均可。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。