鎂合金絲擠壓成形和拉拔成形的工藝研究

目前，變形鎂合金絲成形工藝的研究主要集中在擠壓成形工藝、拉拔成形工藝兩個(gè)方面。

1、鎂合金絲擠壓成形工藝

擠壓是坯料在擠壓模具內(nèi)受壓變形而獲得所需制件的壓力加工方法。擠壓變形區(qū)的材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，因此擠壓變形可以大大提高被擠壓材料的塑性。對于鎂合金這種塑性變形能力較差的金屬，熱擠壓是一種比較適合的塑性加工方法。通過調(diào)整熱擠壓工藝，可以有效細(xì)化鎂合金的晶粒組織，提高鎂合金絲的強(qiáng)度和塑性。

金文中等通過對鎂合金焊絲的熱擠壓成形工藝進(jìn)行研究，在４２０℃擠壓出抗拉強(qiáng)度３３４ＭＰａ、伸長率１６％的Ф１．２ｍｍ　ＡＺ６１鎂合金焊絲采用熱擠壓工藝在４１０℃制備出抗拉強(qiáng)度３４２ＭＰａ、延伸率１６．７％的Ф１．５ｍｍ　ＡＺ９１Ｄ鎂合金絲材，在３８４℃制備出抗拉強(qiáng)度３０１ＭＰａ、延伸率２１．２％的Ф１．５ｍｍＺＫ６０鎂合金絲材，在３５０℃制備出抗拉強(qiáng)度１７７ＭＰａ、延伸率８．４％的Ф１．５ｍｍ　Ｍｇ－５Ｂｉ－１．５Ｃａ鎂合金絲材。并通過研究得知在熱擠壓過程中３種鎂合金絲均發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，這是熱變形的主要軟化機(jī)制，也是獲得細(xì)小晶粒、提高絲材力學(xué)性能的主要原因。絲材的強(qiáng)化機(jī)制主要是細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化。

對在３３０℃采用往復(fù)擠壓和正擠壓方法得到的Ｍｇ－Ｚｎ－Ｙ－Ｃ－Ｚｒ、ＡＺ９１Ｄ鎂合金絲材的組織及性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在３３０℃經(jīng)往復(fù)擠壓４道次及連續(xù)正擠壓制備的Ф１．７５ｍｍ　Ｍｇ－Ｚｎ－Ｙ－Ｃｅ－Ｚｒ合金絲的抗拉強(qiáng)度為２９７ＭＰａ，伸長率為１２．５％，Ф５ｍｍ　ＡＺ９１Ｄ鎂合金絲的抗拉強(qiáng)度為３６２ＭＰａ，伸長率為１２．８％。

通過對ＭＢ２鎂合金絲的溫靜液擠壓成形工藝進(jìn)行研究，在２５０～３００℃擠壓出抗拉強(qiáng)度３０３ＭＰａ、伸長率１３％的Ф５ｍｍ　ＭＢ２鎂合金絲。

2、鎂合金絲拉拔成形工藝

拉拔是坯料在牽引力作用下通過模孔拉出，使之產(chǎn)生塑性變形而得到截面縮小、長度增加的工藝。拉拔成形具有制品尺寸精度高、表面質(zhì)量好，工具、設(shè)備簡單，斷面小的線材、

管材等長制品可以實(shí)現(xiàn)高速、連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率很高等優(yōu)點(diǎn)。對鎂合金而言，拉拔成形過程中材料處于一向拉應(yīng)力二向壓應(yīng)力的狀態(tài)，對其塑性的發(fā)揮不利，因此鎂合金難以在冷態(tài)下進(jìn)行拉拔成形。但通過升高溫度、細(xì)化晶粒等技術(shù)手段可以改善鎂合金的塑性，實(shí)現(xiàn)鎂合金絲的拉拔成形，因此，鎂合金絲的拉拔成形技術(shù)的研究逐漸受到關(guān)注。

對鎂合金焊絲的熱拉拔成形工藝進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在３００℃，鎂合金的塑性大大提高，因此可以將Ф２ｍｍ的ＡＺ６１鎂合金絲通過多道次熱拉拔工藝?yán)纬煽估瓘?qiáng)度３８８ＭＰａ、伸長率１３％的Ф１．２ｍｍ　ＡＺ６１鎂合金絲，且拉拔過程中無需中間退火處理。

對鎂合金絲材的電塑性拉拔工藝進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，拔制過程加入脈沖電流可使鎂合金絲材發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，促進(jìn)晶核形成并抑制再結(jié)晶晶粒的長大，實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，從而提高鎂合金材料的塑性變形能力，將Ф１．８８ｍｍＡＺ３ｌ鎂合金絲經(jīng)６道次的電塑性拉拔后可以得到抗拉強(qiáng)度達(dá)３０５ＭＰａ、伸長率６．５％的Ф１．４２ｍｍ的ＡＺ３１Ｂ鎂合金絲，且拉拔過程中無需中間退火處理。

鎂合金絲材的冷拉拔成形工藝進(jìn)行研究，結(jié)果表明，當(dāng)冷拉變形程度超過臨界變形程度１０％，后續(xù)中高溫退火工藝中的靜態(tài)再結(jié)晶可以實(shí)現(xiàn)鎂合金的晶粒細(xì)化，改善鎂合金的塑性，從而可以將Ф２．０ｍｍ的原始線坯冷拉拔Ф０．１２ｍｍ的超細(xì)鎂合金絲，隨著原始晶粒的細(xì)化，累積變形程度逐漸提高（達(dá)到６５．１％），拉拔態(tài)絲材的強(qiáng)度達(dá)４３９ＭＰａ。

在國外，日本Ｓｕｍｉｔｏｍｏ電器公司采用拉拔成形工藝制備了抗拉強(qiáng)度高達(dá)４００ＭＰａ，延伸率為１０％以上的高強(qiáng)度ＡＺ３１、ＡＺ６１、ＡＺ８０鎂合金線材，進(jìn)一步的研究表明，拉拔態(tài)絲材的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為擠壓態(tài)的１．４倍和１．９倍，而延伸率卻比擠壓態(tài)低。抗拉強(qiáng)度隨著變形道次的增加而升高，而延伸率則顯著下降。

采用各種擠壓工藝生產(chǎn)細(xì)直徑鎂合金絲普遍存在擠壓力較大、生產(chǎn)效率較低等問題，這嚴(yán)重制約了鎂合金絲擠壓工藝的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，因此目前擠壓工藝多集中在制備鎂合金的棒材、型材方面，對于直徑較小的鎂合金絲材擠壓工藝應(yīng)用得較少。