利用預拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎂合金板材屈服強度的提高，具體涉及一種利用預拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強度的方法，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，易切削加工，易回收等一系列優(yōu)點，因而在汽車、電器、交通、航空等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。同時大多數(shù)3C(電腦、通訊與消費性電子產(chǎn)品)設備、汽車零組件、手工具、運輸工具等產(chǎn)業(yè)，也是鎂合金技術(shù)應用的主要市場。這使其在結(jié)構(gòu)性與加工組件的應用與需求上大幅上漲。但鎂合金的強度、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度是鎂合金研究中要解決的首要問題。目前國內(nèi)外在鎂合金的強化方面進行了大量的研究，并取得了積極的成果，已應用于鎂合金的強化處理方法主要有細晶強化和稀土強化。
[0004]細晶強化主要是通過細化鎂合金晶粒達到提高鎂合金強度的目的。目前比較常用的細晶強化方法有:變質(zhì)細晶強化(氯化鐵法、加碳變質(zhì)法、加鋯變質(zhì)處理、加Sr、Ca、Ti晶粒細化)以及變形細晶強化(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特定的鎂合金系，且對冶金質(zhì)量要求較高;后一類方法又對設備要求很高，尤其是等徑角擠壓技術(shù)還處在實驗室研究階段，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化鎂合金組織，提高其高溫強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，找到一種設備簡單，成本低廉，生產(chǎn)周期短，強化效果好的鎂合金加工工藝成為實現(xiàn)鎂合金規(guī)?；瘧玫闹攸c。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種利用預拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強度的方法，該方法不僅能有效提高鎂合金的屈服強度并保證塑性基本不變，還具有使用設備簡單、生產(chǎn)周期更短、成本低、易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
利用預拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強度的方法，包括如下步驟:
1)預拉伸:將鎂合金板材在室溫-200°c下，沿TD或RD方向預拉伸，拉伸量5-20%;
2)退火:將步驟1)中預拉伸后的鎂合金板材在100-200°C下退火3-12小時，然后在空氣中冷卻至室溫。
[0009]進一步，在步驟2)中，退火的溫度為150-200V，時間為5_8小時。更進一步，所述的退火的溫度為175°C，時間為6小時。
[0010]進一步，還包括步驟3):重復步驟1)-2)N次，N是大于零的自然數(shù)。更進一步，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)明通過預拉伸和低溫退火顯著提高鎂合金板材的屈服強度，同時保證塑性基本不變，即通過沿TD或者RD方向預拉伸激活柱面滑移產(chǎn)生柱面擇優(yōu)，柱面擇優(yōu)進而影響Schmid因子提高鎂合金的屈服強度，同時退火過程中會產(chǎn)生位錯的重新排列，形成位錯墻，阻礙位錯運動，進而進一步提高屈服強度;在強度提高的同時，柱面擇優(yōu)并不會減少可啟動的柱面獨立滑移系數(shù)量，因而塑性也不會明顯降低。因此相比其他強化方法，本發(fā)明操作簡單，生產(chǎn)周期短，顯著降低生產(chǎn)成本，易于工業(yè)化生產(chǎn)，同時保證塑性基本不變。
[0012]
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的預拉伸方向示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例一至六的織構(gòu)對比圖；
圖3為本發(fā)明實施例一至三的真應力應變曲線圖；
圖4為本發(fā)明實施例四至六的真應力應變曲線圖；
圖5為本發(fā)明循環(huán)加載N次實例七的真應力應變曲線圖。
[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%-實例一中預拉伸的樣品;RT-6%A-實例一中經(jīng)退火處理的樣品；150_6%_實例二中預拉伸的樣品；150-6%A-實例二中經(jīng)退火處理的樣品；200-6%-實例三中預拉伸的樣品；200-6%A—實例三中經(jīng)退火處理的樣品;RT-12%-實例四中預拉伸的樣品;RT-12%A-實例四中經(jīng)退火處理的樣品；150-12%-實例五中預拉伸的樣品；150-12%A-實例五中經(jīng)退火處理的樣品；200-12%-實例六中預拉伸的樣品；200-12%A—實例六中經(jīng)退火處理的樣品；P2-實例七中循環(huán)加載2次的樣品，P3-實例七中循環(huán)加載3次的樣品，P4-實例七中循環(huán)加載4次的樣品。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0017]利用預拉伸和低溫退火工藝提高鎂合金板材強度的方法，其特征在于，包括如下步驟:
1)預拉伸:將鎂合金板材在室溫-200°c下，沿TD或RD方向預拉伸，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的乳板乳制方向，所述的TD方向是指鎂合金板材乳制時的乳板橫向方向。所述鎂合金板材在室溫_200°C預拉伸，且沿TD或RD方向，其結(jié)果是〈10-10〉軸平行于預拉伸方向，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)極點均沿極圖圓周呈60°均勾分布。
[0018]2)退火:將步驟1)中預拉伸后的鎂合金板材在100-200°C下退火3-12小時，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，使在退火過程中未消除的位錯產(chǎn)生重新排列，形成位錯墻，阻礙位錯運動，且不減少柱面<a>滑移獨立滑移系的數(shù)量(2條)，從而在保證強度顯著提高的同時塑性保持基本不變。
[0020]作為優(yōu)化，在步驟2)中，退火的溫度為150_200°C，時間為5-8小時。更優(yōu)化的選擇是退火的溫度為175°C，時間為6小時。
[0021 ]作為優(yōu)化，還包括步驟3):重復步驟1)_2)N次，N是大于零的自然數(shù)。從經(jīng)濟性和實際效果考慮，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)強化的基礎(chǔ)上進一步提高鎂合金板材的屈服強度。
[0023]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過沿TD或者RD方向預拉伸啟動柱面<a>滑移使〈10-10〉軸轉(zhuǎn)動到平行于預拉伸方向，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度，同時退火過程中會產(chǎn)生位錯的重新排列，形成位錯墻，阻礙位錯運動，進而進一步提高屈服強度;在強度提高的同時，柱面擇優(yōu)并不會減少可啟動的柱面獨立滑移系的數(shù)量，因而塑性也不會明顯降低。其中柱面滑移指伯氏矢量為a/3〈11-20〉的單位位錯滑移，其中滑移面為{1-100}柱面，滑移方向為〈11-20〉晶向。因此相比于以往強化