【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料加工领域，具体涉及一种协同增强异质结构mg-sn合金强-塑性的复合加工制备方法。
技术介绍
1、近年来，镁（mg）合金因其低密度、高比强度和优异的阻尼特性，在新能源汽车、航空航天和电子行业的轻量化应用中的潜力日益受到关注。与铝合金和钢相比，镁合金在室温下的低强度和低延展性极大地限制了其发展，尤其是在一系列锻造部件方面。事实上，在保持良好强度的同时提高延展性确实至关重要。众所周知，镁合金的室温延展性有限主要源于其独特的六方紧密堆积（hcp）晶体结构。这种结构在室温下表现出相对较低的对称性和有限的滑移系统，主要表现为基面滑移。单一的基面滑移不能很好地适应均匀的塑性变形。因此，对于变形镁合金来说，激活非基面滑移是必要的。此外，由于晶粒的取向分布，变形合金中基面织构的存在也给激活非基底滑移带来了挑战。目前常采用合金化和热处理的方式来提高变形镁合金的强度和塑性。然而，合金化和热处理不可避免地增加了合金的成本，不利于其工程应用。
2、异质结构的设计与构筑是提高镁合金室温高强塑性的关键。近些年来，通过在材料组织内部构建和引入微观结构非均匀化，包括梯度结构，非均匀片层结构，混晶结构和双相结构等，可实现材料室温下强度和塑性协同提升，为打破传统均匀组织材料的强塑性矛盾提供了新思路。热加工是设计和构建异质结构的有效手段。热加工可通过调控异质结构类型（软硬区类型、比例）进而提高材料综合力学性能。近年来，诸多与异质结构镁合金加工相关联的热加工技术应运而生，此类技术在高强韧性镁合金的开发进程中发挥着关键作用。虽然已有一些关
3、公开号为cn117821867a的专利公开了一种异质结构镁合金的制备方法，具体制备方法为：（1）将镁合金轧制板材切割为中部鼓出的鼓包形状；（2）将切好的样品进行退火，随后将退火样品进行预热准备轧制；（3）将预热的样品进行高温轧制，单道次的下压量为30%~50%；（4）将轧制后的样品进行二次退火。采用该方法可制备出细小晶粒尺寸为1~5μm，粗大晶粒尺寸为60~70μm的晶粒异质镁合金。但该技术存在以下不足：（1）该方法需要将材料切成鼓包形状，样品的长、宽均为25mm，中心厚度为6~7mm，边缘厚度为2~3mm。轧制样品尺寸规格被极大的限制，难以大批量生产制备。（2）该方法采用的工艺步骤繁琐，需要多次加热保温，加工效率低，难以在工业化应用中推广。（3）该方法在高温下轧制（350~400℃），难以有效抑制轧制过程中的晶粒长大，导致细晶和粗晶尺寸较大，将极大的削弱合金细晶强化的效果。
4、公开号为cn111793778a的专利公开了一种制备高强塑性混晶结构镁合金的方法。具体制备工艺包括：（1）对mg合金挤压板材进行均质化处理，消除组织中元素宏观偏析使合金元素固溶度增大；（2）将步骤（1）得到的mg合金板材进行等径角挤压；（3）将步骤（2）得到的等径角挤压mg合金进行多道次冷轧，引入高密度位错。但该技术存在以下不足：该方法工艺繁琐，需对均匀化后的挤压板材进行2~3次的ecap加工，同时还需要2~4次的冷轧，以及多次的保温处理，从技术工艺上来看，该方法需要反复调节温度，改变ecap加工路径和控制轧制下压量，这极大的降低了生产效率，很难实现连续性生产，进而很难在工艺生产应用中进行推广。
5、公开号为cn116463520a的专利公开了一种异质结构镁合金板材制备方法，包括如下步骤：（1）设计异质结构镁合金板材制备的模具；（2）对不同的合金进行熔炼后得到不同的镁液；（3）对模具进行加热至200~400℃，并在加热后的模具内分层加入不同的镁液，然后快速抽出挡板，冷却得到复合铸锭；（4）将复合铸锭进行固溶处理或均质化处理；（5）将处理后的复合铸锭进行加热并保温后进行挤压后得到复合板材；（6）将退火后的异质结构板材进行时效处理，进一步调控异质结构板材的强度与塑性。但该技术存在以下不足：（1）需要设计匹配该工艺的模具，导致生产成本增加；（2）由于复合铸锭挤压温度较高（250~500℃），导致在挤压过程中无法有效抑制复合合金晶粒生长，使得合金的晶粒尺寸增加；（3）制备流程长，且在制备过程中多次调节加热温度，工艺冗长复杂、加工效率低，必然导致高成本，难以实现大批量生产，限制了工业应用前景。
6、公开号为cn118326185a的专利公开了一种al2y化合物颗粒增强增塑异质镁合金的制备方法。具体制备工艺包括：步骤一、配料；步骤二、合金熔炼；步骤三、浇注；步骤四、热处理；步骤五、机加工；步骤六、挤压变形加工。尽管该工艺流程简单，但向合金中加mg-13al2y中间合金引入al2y化合物颗粒相使得产生成本增加，此外由于挤压变形加工温度较高（280~350℃），难以有效抑制挤压过程中的晶粒长大，导致细晶和粗晶尺寸较大，将极大的削弱合金细晶强化的效果，进而影响合金的力学性能。
7、由此可见，现阶段虽然已有一些关于单一加工对异质结构镁合金的成型或力学性能影响的部分报道，但目前仍没有关于复合加工制备高强塑性镁合金的报道。且由于加工温度较高，工艺复杂且需要制备专用模具等，导致单一加工方式制备的异质结构镁合金的微观组织粗化，其力学性能有待进一步提高。因此，应该进一步开发一种低成本、工艺简单且有利于协同提高晶粒异质结构镁合金强-塑性的先进加工制备技术。运用低成本，以及现有的设备和简单的工艺达到在二元mg-sn合金中构筑具有细晶和粗晶构成的晶粒异质结构镁合金，进而通过复合加工的工艺协同提高合金的强-塑性。以便推进mg-sn合金在工业生产中的应用。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述问题，提供了一种协同增强异质结构mg-sn合金强-塑性的复合加工制备方法，解决了现有技术中二元mg-sn合金室温强度低塑性差以及异质结构合金难以进一步协同提高合金强-塑性的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术的目的在于，提供一种协同增强异质结构mg-sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其目标合金为mg-7sn（wt.%），其工艺包括：铸态合金的制备、固溶热处理、低温挤压加工和室温轧制加工，具体包含以下步骤：
4、s1：铸态合金的制备：以镁锭和锡粒为原材料，依目标合金成分按照质量百分比称量原材料，于200℃下预热烘干；将烘干后的镁锭放入坩埚中加入覆盖剂，将坩埚放入通有氩气保护的熔炼炉中，按照5℃/min升温至720℃保温30min，待镁块彻底熔化后将锡粒放入漏勺，伸入金属液面以下搅拌2min，盖好炉盖继续通入氩气，待熔炼炉的炉温升至740℃后保温30min，以确保溶体能够扩散均匀；保温后将精炼剂加入到金属溶体中，并立即进行搅拌，直至溶体表面出现金属光泽后停止，用熔炼勺将金属溶体表面浮渣捞出，盖好熔炼炉盖进行保温；最后将熔体导入到外壁用水冷却的半连续铸造结晶器中，凝固结晶后形成凝固壳，铸锭机的牵引机构带动底座和已凝固在底座上的凝固壳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种协同增强异质结构Mg-Sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构Mg-Sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，镁锭的纯度为99.95%，锡粒的纯度为99.99%。
3.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构Mg-Sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，覆盖剂的成分为质量比为3:1的NaCl和KCl的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构Mg-Sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，精炼剂为六氯乙烷。
5.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构Mg-Sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，挤压模具的预热温度较挤压温度低20℃以上；所述挤压温度为230℃，挤压速度为3.5mm/s，挤压比为9:1。
6.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构Mg-Sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，挤压加工工艺为正向挤压。
7.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构Mg-Sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，轧制速度始终保持在50rad/min。
...【技术特征摘要】
1.一种协同增强异质结构mg-sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构mg-sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，镁锭的纯度为99.95%，锡粒的纯度为99.99%。
3.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构mg-sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，覆盖剂的成分为质量比为3:1的nacl和kcl的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种协同增强异质结构mg-sn合金强-塑性的复合加工制备方法，其特征在于：所述步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕广利，仝琳，姜静，李元东，陈体军，孟帅举，房大庆，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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