本發(fā)明涉及鎂合金，具體地說(shuō)是一種大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法。
背景技術(shù)：
1、鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強(qiáng)度高、減震性能及電磁屏蔽性能良好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車(chē)制造、電子工業(yè)等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。鎂合金在輕量化結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用前景愈發(fā)廣闊。我國(guó)鎂資源十分豐富，大力推進(jìn)鎂合金加工技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)提升我國(guó)高端裝備輕量化水平意義重大。
2、目前，新能源汽車(chē)等領(lǐng)域?qū)p量化的要求持續(xù)提升，使得大尺寸高性能鎂合金棒材的需求顯著增加。例如，制造鎂合金汽車(chē)輪轂就需要直徑在200mm～300mm的大尺寸高性能鎂合金棒材。半連續(xù)鎂合金鑄棒由于疏松、氣孔、大尺寸晶粒等缺陷的存在導(dǎo)致鑄棒力學(xué)性能，尤其塑性不足，無(wú)法適應(yīng)鍛造鎂合金輪轂大變形量的需求。擠壓棒可以在一定程度上消除鑄棒的部分缺陷，成為鎂合金輪轂最佳的原材料，但是在大尺寸鎂合金棒材的擠壓制備過(guò)程中，由于受到擠壓設(shè)備噸位或模具的限制，坯料直徑通常被限制在一定范圍內(nèi)，不能過(guò)大，致使擠壓比偏小。這就導(dǎo)致鑄棒在擠壓時(shí)所經(jīng)歷的塑性變形極不均，擠壓棒材的中心組織變形量小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶細(xì)化晶粒的效果，導(dǎo)致心部的力學(xué)性能較低，枝晶粗大等問(wèn)題，難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，亟需發(fā)展大尺寸擠壓鎂合金棒材微觀組織和力學(xué)性能高效調(diào)控方法。
3、當(dāng)前，雖然已經(jīng)存在鎂合金新型擠壓方法來(lái)調(diào)控組織和性能，比如，cn115351109a公開(kāi)了一種鎂合金擠壓模具及擠壓方法，通過(guò)在擠壓模具內(nèi)壁設(shè)置環(huán)形凸起，改善棒材的織構(gòu)強(qiáng)度，提升鎂合金性能。cn117732904a?公開(kāi)了一種鎂合金非對(duì)稱(chēng)擠壓模具及擠壓方法，通過(guò)在擠壓區(qū)設(shè)置波浪狀的凸起，可以有效調(diào)控傳統(tǒng)正擠壓成形過(guò)程中的對(duì)稱(chēng)應(yīng)力場(chǎng)，改善坯料的應(yīng)變路徑，進(jìn)而大幅度弱化擠壓后棒材的織構(gòu)。這些工藝確實(shí)在很大程度上提升鎂合金組織和性能，但是需要較大的擠壓比，cn115351109a實(shí)施例所述擠壓比12.56，cn117732904a?所述擠壓比9～36。因此，在小擠壓比條件下很難獲得力學(xué)性能較好的大尺寸擠壓棒。此外，在小擠壓比的條件下，為了改善棒材心部的組織，采用傳統(tǒng)的分流模也存在焊合質(zhì)量下降，焊合界面容易形成氣孔等缺陷，從而降低的焊合界面的強(qiáng)度，不利于后續(xù)大變形量的鍛造。
4、因此，亟需開(kāi)發(fā)一種小擠壓比條件下，調(diào)控鎂合金棒料組織和性能的方法，來(lái)滿足大變形量的加工需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，擠壓過(guò)程中利用模腔內(nèi)壁橫向凸起的半分流橋增加材料中心區(qū)域的變形量，同時(shí)基于材料熱加工圖選用合適的擠壓速度和初始坯料溫度，從而大幅提高擠壓鎂合金棒材中心區(qū)域動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的程度，細(xì)化晶粒，提升其力學(xué)性能。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、一種大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，包括以下步驟：
4、s1.對(duì)半連續(xù)鑄造的大尺寸鎂合金鑄棒進(jìn)行均質(zhì)化熱處理；
5、s2.從鑄棒取樣進(jìn)行熱壓縮試驗(yàn)，繪制熱加工圖；
6、s3.根據(jù)熱加工圖設(shè)置擠壓工藝參數(shù)，使鑄棒依次通過(guò)擠壓模具的入口段、半分流段和擠壓段；
7、擠壓模具的半分流段內(nèi)壁設(shè)有橫向凸起的半分流橋，用于增加棒料中心區(qū)域的變形量；擠壓段為平模結(jié)構(gòu)；
8、擠壓工藝參數(shù)基于熱加工圖的未失穩(wěn)區(qū)域確定。
9、在一些實(shí)施例中，擠壓工藝中擠壓比小于5。
10、在一些實(shí)施例中，大尺寸鎂合金鑄棒直徑≥400mm。
11、在一些實(shí)施例中，所得擠壓棒直徑≥200mm。
12、在一些實(shí)施例中，步驟s2中取樣位置為鑄棒直徑1/4處，樣品尺寸為φ10mm×15mm。
13、在一些實(shí)施例中，半分流橋的數(shù)量為四個(gè)或多個(gè)，且在模腔內(nèi)呈對(duì)稱(chēng)分布。
14、在一些實(shí)施例中，半分流橋的高度h1為150mm～180mm,?寬度h2為80mm～100mm，壁厚h3為30mm～60mm。
15、在一些實(shí)施例中，半分流橋的凸起頂端楔形角α為45°。
16、在一些實(shí)施例中，擠壓段的平模結(jié)構(gòu)模角β為90°。
17、在一些實(shí)施例中，步驟s2中熱壓縮試驗(yàn)參數(shù)為：變形溫度300℃～450℃，應(yīng)變速率0.01～10s-1，變形量60%。
18、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法具有以下優(yōu)勢(shì)：
19、1.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在較小擠壓比下（擠壓比小于5），優(yōu)化大尺寸擠壓棒靠近心部的力學(xué)性能和顯微組織，解決傳統(tǒng)擠壓心部變形量不足的問(wèn)題。
20、2.本發(fā)明通過(guò)在擠壓模具內(nèi)設(shè)置半分流橋結(jié)構(gòu)的凸起，擠壓過(guò)程中流動(dòng)的金屬受到半分流橋的阻礙并不會(huì)像傳統(tǒng)的分流橋一樣一分為二，而是靠近模具的邊部進(jìn)行分流，靠近心部的部分發(fā)生擠壓變形。這樣既能保證小擠壓比下的組織改性，又能避免傳統(tǒng)分流擠壓焊合不牢的問(wèn)題。
21、3.本發(fā)明通過(guò)半分流金屬流動(dòng)控制，可以有效增加靠近棒料心部的變形量，從而有利于消除擠壓棒靠近心部的鑄造缺陷（比如縮松或氣孔等），改善力學(xué)性能和顯微組織。
22、4.本發(fā)明基于材料熱加工圖選用合適的擠壓工藝參數(shù)，大幅提高擠壓鎂合金棒材整體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶程度，細(xì)化晶粒。
1.一種大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，擠壓工藝中擠壓比小于5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，所述大尺寸鎂合金鑄棒直徑≥400mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，所得擠壓棒直徑≥200mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，步驟s2中取樣位置為鑄棒直徑1/4處，樣品尺寸為φ10mm×15mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，所述半分流橋(1)的數(shù)量為四個(gè)或多個(gè)，且在模腔內(nèi)呈對(duì)稱(chēng)分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，所述半分流橋(1)的高度h1為150mm～180mm,?寬度h2為80mm～100mm，壁厚h3為30mm～60mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，所述半分流橋(1)的凸起頂端的楔形角α為45°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，所述擠壓段(6)的平模結(jié)構(gòu)(3)模角β為90°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸鎂合金擠壓棒材的組織和力學(xué)性能調(diào)控方法，其特征在于，步驟s2中熱壓縮試驗(yàn)參數(shù)為：變形溫度300℃～450℃，應(yīng)變速率0.01～10s-1，變形量60%。