本发明专利技术公开了一种正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具和一种提高Mg-Nd-Zn-Zr合金组织和性能的挤压加工方法。该挤压模具包括压头、套筒、模体和底座。与分步进行正向挤压和等通道转角挤压的方法相比，实现了正向挤压与等通道转角挤压连续进行，减少了坯料的预热次数和时间，解决了传统等通道转角挤压方法制备的棒材较短的问题。该套模具压头、套筒和底座等部件均可改变尺寸，可实现加工多种尺寸的原始坯料，获得多种尺寸的挤压棒材。该挤压加工方法特征是首先将Mg-Nd-Zn-Zr合金预热至350~450℃，然后将达到预热温度的Mg-Nd-Zn-Zr合金送入已预热至350~450℃的挤压模具套筒内进行挤压，挤压速度为2~30mm/s。本发明专利技术具有方法简单、易于实现等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备领域，涉及一种正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具。以及一种Mg-Nd-Zn-Zr合金材料的改性方法，具体的说是一种提高Mg-Nd-Zn-Zr合金组织和性能的正向挤压联合等通道转角挤压加工方法。
技术介绍
等通道转角挤压是通过使材料在两个等径通道拐角处产生的近乎纯剪切作用，使材料的晶粒得到细化，从而改善材料塑性的有效方法。然而，一方面采用该方法制备的合金棒材组织具有较强的织构，降低了棒材挤压方向的强度；另一方面传统等通道转角挤压方法制备的棒材长度通常较短。为了弱化合金棒材的织构，可在等通道转角挤压前，对合金棒材进行正向挤压，该挤压方法是将棒料放置于挤压筒内，然后在挤压筒的末端放置模具，再通过对挤压筒内的棒料施加一定压力，使得棒料通过模具上开的模孔，进而形成所需棒材。由于分步进行正向挤压和等通道转角挤压过程中，不仅坯料和模具的预热次数多、时间长，而且多次预热坯料也会使合金组织粗化，降低合金的强度。因此，分步进行正向挤压和等通道转角挤压加工方法难以实现工业化。Mg-Nd-Zn-Zr合金是一种高强度耐热镁合金，已用于制造直升机的发动机后减速机匣、飞机机翼翼肋和液压恒速装置支架等零件，并可广泛用来制造各种受力构件。但是，随着航空工业的快速发展，对镁合金的机械性能提出了更高的要求，亟需找到一种有效提高镁合金机械性能的制备方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术将正向挤压与等通道转角挤压技术结合，开发出一种正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具。其中挤压过程要在等通道转角挤压过程之前进行。该模具工作时，坯料先进行正向挤压，挤压棒材的长度大幅增加，随后连续进行等通道转角挤压。该挤压模具将两个挤压过程结合到一起，实现了挤压棒材的连续生产，解决了以往等通道转角挤压棒材长度较短的问题，减少了模具和坯料的加热次数和时间，避免了二次加热时组织粗化，提高了Mg-Nd-Zn-Zr合金的强度和塑性。本专利技术的正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具包括压头、套筒、模体和底座。所述压头与套筒配合，配合间隙为0.2mm~0.5mm，压头中间部分尺寸略小，以减小压头与套筒内壁之间的摩擦阻力。所述套筒与所述模体配合，配合间隙为0.2mm~0.5mm，为使挤压过程中套筒不发生转动，套筒的顶部采用平键与模体进行固定。所述底座与模体配合，配合间隙为0.1mm~0.2mm，底座由对称的两部分组成，等通道转角度数φ为60°~120°。由于所述正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具具有以上特征，能够实现正向挤压与等通道转角挤压连续进行。所述挤压模具全部零件均可更换尺寸并进行替换。更换不同内腔尺寸的套筒2的同时需要更换相应尺寸的压头1，可实现挤压不同尺寸的合金料坯，以及控制挤压比，延长模具使用寿命。所述底座4由对称的两部分组成，更换不同通道尺寸和角度的底座，可实现等效应变的控制，获得多种尺寸的挤压棒材，延长模具使用寿命。将模具按比例放大，且保证模具各部件配合间隙尺寸不变，在模体外径为10mm~500mm的范围内，该模具可用于实验室，采用100吨~500吨的挤压机挤压Mg-Nd-Zn-Zr合金，在模体外径为500mm~5000mm的围内，该模具可用于工业化生产，采用500吨~10000吨的挤压机挤压Mg-Nd-Zn-Zr合金。本专利技术还同时提供了一种提高Mg-Nd-Zn-Zr合金组织和性能的正向挤压联合等通道转角挤压加工方法。技术方案是：一种提高Mg-Nd-Zn-Zr合金组织和性能的正向挤压联合等通道转角挤压加工方法，其特征是首先将Mg-Nd-Zn-Zr合金预热至350~450℃，然后将达到预热温度的Mg-Nd-Zn-Zr合金送入已预热至350~450℃的正向挤压联合等通道转角挤压模具的套筒内腔，随后进行挤压，挤压速度为2~30mm/s。本专利技术通过大量的实验为Mg-Nd-Zn-Zr合金提供了一种有效提高其组织与性能的正向挤压联合等通道转角挤压加工方法，即通过对Mg-Nd-Zn-Zr合金的预热温度和挤压模具的预热温度、挤压速度的选择，解决了材料的挤压断裂问题。经过本方法处理的Mg-Nd-Zn-Zr合金内部缺陷减少，改善了合金组织，从而提高其性能，抗拉强度提高70%~100%，塑性提高50%~80%。附图说明：图1是本专利技术挤压模具的装配图。图2是附图1的俯视图。图3是底座的零件图。图4是压头的零件图。图5是本专利技术未经改性的Mg-Nd-Zn-Zr合金微观组织的典型金相照片。图6是采用正向挤压联合等通道转角挤压加工方法制备的Mg-Nd-Zn-Zr合金微观组织的典型金相照片。具体实施方式：下面结合附图来说明本专利技术。如附图1所示，一种正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具，主要包括压头1、套筒2、模体3和底座4。本专利技术所述的正向挤压联合等通道转角挤压模具，采用石墨粉润滑，其压头通过液压驱动，在套筒的纵向通道内移动，套筒的纵向通道内放有待挤压的坯料，压头推动挤压坯料经过套筒的纵向通道后，通过变形过程，进入到底座中，完成挤压棒材的正向挤压成型过程，压头继续推动挤压坯料，已成型的挤压棒材经过底座中的L型通道，完成挤压棒材的等通道转角挤压成型过程，使挤压棒材的组织得到细化，从而改善材料的机械和物理性能。本专利技术所述的正向挤压联合等通道转角挤压模具，加工制造简单，各部件均可更换，降低因为磨损而产生的损失，使模具的总体使用寿命增加，降低成本，并且，通过更换各组成部件能适应各种尺寸的原始坯料。上述实施例只为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并加以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围，凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围内。本专利技术的具体实施方式是将坯料加热至指定温度，放入套筒2中间的方形沟槽中，压头1施加压力将坯料压入底座4中，坯料开始进行等通道转角挤压过程，从模体的出料口处得到最终产品。本专利技术涉及的Mg-Nd-Zn-Zr合金化学成分如下表。表2-1Mg-Nd-Zn-Zr合金的化学成分(wt.%)元素NdZnZr杂质Mg含量2.5~3.30.3~0.50.4~0.8≤0.1其余具体实施例1：将Mg-Nd-Zn-Zr合金，将合金先预热至350℃，挤压模具预热至350℃，用石墨粉作为润滑剂，挤压速度为2~30mm/s，加工得到的合金未出现挤压裂纹及断裂现象。抗拉强度由160MPa~180MPa提高至285MPa~335MPa。具体实施例2：将Mg-Nd-Zn-Zr合金，将合金先预热至400℃，挤压模具预热至400℃，用石墨粉作为润滑剂，挤压速度为2~30mm/s，加工得到的合金未出现挤压裂纹及断裂现象。抗拉强度由160MPa~180MPa提高至210MPa~250MPa。具体实施例3：将Mg-Nd-Zn-Zr合金，将合金先预热至450℃，挤压模具预热至450℃，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg‑Nd‑Zn‑Zr合金的挤压模具，包括压头1，套筒2，模体3，底座4，其特征是压头套筒配合，配合间隙为0.2mm~0.5mm；套筒与模体配合，配合间隙为0.2mm~0.5mm，套筒和模体采用平键固定；模体下端设置有出料口；底座与模体配合，配合间隙为0.1mm~0.2mm，底座由对称的两部分组成。
【技术特征摘要】
1.一种正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具，包括压头1，套筒2，模体3，底座4，其特征是压头套筒配合，配合间隙为0.2mm~0.5mm；套筒与模体配合，配合间隙为0.2mm~0.5mm，套筒和模体采用平键固定；模体下端设置有出料口；底座与模体配合，配合间隙为0.1mm~0.2mm，底座由对称的两部分组成。
2.根据权利要求1所述的正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具，其特征在于可以更换不同内腔尺寸的套筒2，同时需要更换相应尺寸的压头1。
3.根据权利要求1所述的正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具，其特征在于可以更换不同通道尺寸的底座4。
4.根据权利要求1所述的正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具，其特征在于底座4内等通道转角挤压的角度Φ为60°~120°。
5.根据权利要求1所述的正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具，其特征在于模体3可以进行更换。
6.根据权利要求1-5所述的正向挤压联合等通道转角挤压同步制备Mg-Nd-Zn-Zr合金的挤压模具，将模具按比例放大或缩小，且保证模具各部件配合间隙尺寸不变，在模体外径为100mm~500mm的范围内，该模具可用于实验室，采用100吨~500吨的挤压机挤压Mg-Nd-Zn-Zr合金。
7.根据权利要求1-5...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭二军，杨慧馨，赵思聪，王丽萍，曹国剑，冯义成，马宝霞，刘东戎，王长亮，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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