一種改變鎂合金中析出相取向的方法與流程

本發明涉及有色金屬加工技術領域，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：

析出強化是金屬材料的重要強化方式之一。其過程是將合金工件經固溶處理，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，性能隨時間而變化的熱處理過程。時效析出產生的析出相可以有效地阻礙位錯的移動，從而達到提高金屬材料強度的效果。

時效過程中新相常常在一定的母相面上形成，這個面稱為慣習面，也就是說析出相與鎂基體具有特定的取向關系。人們在研究中發現，析出相與基體的取向關系影響析出相的強化效果和材料的各向異性。因此，調控析出相的慣習面對于制備高強度鎂合金非常重要。

綜上所述，如何實現對鎂合金中析出相與鎂基體的取向關系的調控，以提高鎂合金的力學性能，是目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種改變鎂合金中析出相取向的方法，以實現對鎂合金中析出相與鎂基體的取向關系的調控，從而提高鎂合金的力學性能。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種改變鎂合金中析出相取向的方法，包括以下步驟：

1)對待析出強化的鎂合金進行固溶處理；

2)對固溶處理后的鎂合金進行時效處理；

3)對時效處理后的鎂合金進行{10-12}孿生變形。

優選的，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℃，固溶時間為1-24h。

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

優選的，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，時效處理35-37h。

優選的，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：

將時效處理后的擠壓棒沿擠壓方向壓縮1％-10％。

優選的，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，時效處理17-19h。

優選的，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％。

從上述的技術方案可以看出，本發明提供的改變鎂合金中析出相取向的方法包括步驟：1)對待析出強化的鎂合金進行固溶處理；2)對固溶處理后的鎂合金進行時效處理；3)對時效處理后的鎂合金進行{10-12}孿生變形。

研究發現，密排六方結構的鎂合金在變形過程中很容易產生{10-12}拉伸孿晶。特別地，對于具有織構的變形鎂合金，沿特定方向的變形可產生大量的{10-12}拉伸孿晶。例如，沿擠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現的{10-12}孿生變形，可使基體發生86.3°的旋轉，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控鎂合金材料的取向，使鎂合金獲得理想的力學性能。

綜上所述，本發明改變鎂合金中析出相取向的方法通過在時效析出完成之后，對鎂合金進行{10-12}孿生變形，可以使晶體產生約86.3°的旋轉，因此可以極大地改變基體與析出相的取向關系，使基面析出相變為柱面析出相，反之亦然，所以實現了對鎂合金中析出相與鎂基體的取向關系的調控，從而提高了鎂合金的力學性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實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。

具體實施方式

本發明實施例提供了一種改變鎂合金中析出相取向的方法，實現了對鎂合金中析出相與鎂基體的取向關系的調控，從而提高了鎂合金的力學性能。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參考附圖1，本發明實施例提供的改變鎂合金中析出相取向的方法包括步驟：S1、對待析出強化的鎂合金進行固溶處理；S2、對固溶處理后的鎂合金進行時效處理，析出第二相；S3、對時效處理后的鎂合金進行{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}拉伸孿生變形機制。對于密排六方結構的鎂合金而言，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，塑性變形過程中應力滿足{10-12}拉伸孿生產生的應力條件即可以激活{10-12}拉伸孿生。常規的拉伸、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。

研究發現，密排六方結構的鎂合金在變形過程中很容易產生{10-12}拉伸孿晶。特別地，對于具有織構的變形鎂合金，沿特定方向的變形可產生大量的{10-12}拉伸孿晶。例如，沿擠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現的{10-12}孿生變形，可使基體發生86.3°的旋轉，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控鎂合金材料的取向，使鎂合金獲得理想的力學性能。

綜上所述，本發明改變鎂合金中析出相取向的方法通過在時效析出完成之后，對鎂合金進行{10-12}孿生變形，可以使晶體產生約86.3°的旋轉，因此可以極大地改變基體與析出相的取向關系，使基面析出相變為柱面析出相，反之亦然，所以實現了對鎂合金中析出相與鎂基體的取向關系的調控，從而提高了鎂合金的力學性能。

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

具體的，步驟S1的固溶處理溫度為400-500℃，固溶時間為1-24h。鎂合金可以是鑄態也可以是變形態，變形態包含擠壓、軋制、鍛造、拉拔等狀態的材料。對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。固溶時間也根據不同成分的鎂合金變化。

進一步的技術方案中，步驟S2的時效處理溫度為100-300℃，時效處理時間≤100h。根據不同成分的鎂合金，選擇相應的時效溫度和時效時間。當然，根據實際的鎂合金成分，上述時效處理還可以選擇其他溫度和其他時間。

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。

本發明一具體的實施例中，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。可以選擇冷水淬火，也可以選擇溫水淬火。

具體的，待析出強化的鎂合金為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，能夠達到較好的固溶效果。當然，根據不同的擠壓棒材質，上述固溶溫度和固溶時間還可以為其他數值，本發明對此不做具體限定。

進一步的，步驟S2為：將固溶處理后的擠壓棒在175-185℃下，時效處理35-37h。本實施例中，將固溶處理后的AZ91擠壓棒在180℃下，時效處理36h，AZ91合金經時效處理后獲得了基面板狀析出相，時效處理效果較好。當然，上述時效溫度和時效時間還可以為其他值。

上述實施例提供的改變鎂合金中析出相取向的方法中，步驟S3為：將時效處理后的擠壓棒沿擠壓方向壓縮1％-10％。具體的，時效處理后的AZ91擠壓棒沿擠壓方向壓縮5％后，基體中產生了大量的{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變為柱面板狀析出相，從而改變了基體與析出相的取向關系。根據不同的擠壓棒，上述步驟S3還可以將時效處理后的擠壓棒沿擠壓方向壓縮4％、6％或者其他比例。

本發明另一具體的實施例中，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，能夠達到較好的固溶效果。當然，根據不同的擠壓棒材質，上述固溶溫度和固溶時間還可以為其他數值，本發明對此不做具體限定。

固溶態鎂合金板材具有較大的拉伸壓縮不對稱性，沿板材軋制方向(RD方向)的壓縮屈服強度與拉伸屈服強度的比值(CYS/TYS)為0.56。進一步的技術方案中，步驟S2為：將固溶處理后的鎂合金軋板在195-205℃下，時效處理17-19h。本實施例中，將固溶處理后的Mg-5wt％Zn鎂合金軋板在200℃下，時效處理18h。Mg-5wt％Zn合金經時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度，但是惡化了RD方向的拉伸壓縮不對稱性，時效后鎂合金板材的CYS/TYS降低到0.50。可以理解的是，根據鎂合金軋板材料的不同，上述時效溫度和時效時間還可以為其他值。

上述實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且孿晶的面積分數達到了95％。此時，基體中的析出相變為基面棒狀析出相，即棒狀析出相的長軸垂直于[0001]方向。經時效和壓縮變形后，鎂合金板材RD方向的CYS/TYS增加到0.71，降低了Mg-5wt％Zn合金拉伸壓縮不對稱性。可見，通過{10-12}孿生變形調控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。根據不同的鎂合金軋板，上述步驟S3還可以將時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，上述待析出強化的鎂合金還可以為鑄態鎂合金、鍛造的鎂合金等。此外，孿生變形也不限于沿擠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，只要能夠實現{10-12}孿生變形均可。

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

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術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明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。