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表1 鎂合金擠壓桿、棒及型材的典型室溫力學性能
表2 擠壓鎂合金管材的室溫典型力學性能
四步等通道擠壓的產品及模具示意圖(a-產品、b-模具)
有些鎂合金,如含Al 5.5%~7%、Mn 0.15%~0.5%、Zn 0.5~1.5%合金的臨界變形率為2%~5%,其再結晶溫度比其他鎂合金的低,其擠壓材在矯直后不宜退火。擠壓材料的力學性能不僅與合金成分有關,還與擠壓工藝參數(溫度、變形程度和速度)有關,擠壓溫度對純鎂的力學性能幾乎沒有影響。部分鎂合金的室溫典型力學性能見表1,擠壓管材的室溫典型力學性能見表2。
等通道擠壓和半固態擠壓法這兩種新的鎂合金擠壓工藝,早在30多年前就已面世,但并沒有被廣泛應用。
等通道擠壓工藝能大大細化鎂合金組織,可使AZ31合金獲得平均晶粒尺寸為5μm的細晶組織,可使ZK60合金的平均晶粒達到1.0μm~1.4μm。等通道擠壓與適當的退火工藝相結合,可以提高變形鎂合金的力學性能。
四道等通道擠壓ZK31合金材料在300℃退火后的拉伸能力甚至優于6061鋁合金的。AZ91鎂合金在等通道擠壓后的平均晶粒可細化到約1μm,并在165℃和200℃具有超塑性,伸長率達到661%。
單步等通道擠壓是鎂合金向沖頭方向的右角擠壓,右角與沖頭方向成30°、60°和90°角。四步等通道擠壓可使沖頭方向與被擠壓材料一致,材料與沖頭方向成45°、-45°、-45°、45°角。四步等通道擠壓的產品及模具見圖。
另一種新工藝是半固態擠壓法,與常規熱擠壓工藝基本相同。擠壓錠坯被加熱到半固態,固體的體積份數為30%~50%,通過加熱溫度控制固體量,將半固態錠坯置于擠壓模腔體內,施加壓力,進行擠壓。由于材料在半固態下成形,錠坯變形抗力低,所需擠壓力約為常規擠壓工藝的20%~25%,因此,調節擠壓比的范圍大,可獲得不同密度的產品。
另外,粉末擠壓法與噴射沉積坯料擠壓法也有所應用。以上兩種擠壓法可被認定為高新技術,適合小批量生產,可以擠壓成分復雜的合金,獲得性能優異的產品。