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制造超塑成型及扩散连接的镁合金制品的方法
    技术领域：

    本发明涉及一种制造超塑成型及扩散连接(SPF/DB)的镁合金制品的方法。

    背景技术：

    SPF/DB复合工艺是指材料的超塑成型和扩散连接的温度在同一温度区间，因而可以把成型和连接放在一起进行而构成SPF/DB工艺，它是在材料的超塑性成型温度下，二层或多层板材获得整体接头的方法。SPF/DB技术能够成型出形状复杂的整体零件，在减轻结构重量，降低生产成本方面具有极大的优越性。SPF/DB技术已成功的应用到铝合金、钛合金构件中。镁及其合金是目前可应用的最轻的结构材料，它具有铝合金和钛合金不可替代的性能，如高比强度、高比弹性模量、高阻尼减震性、高导热性、高静电屏敝性、高机械加工性、尺寸稳定性及密度小等特点。由于镁合金的密排六方晶体结构，导致其室温下的成型性能差，制约着镁合金板料成型的发展。因此，变形镁合金及其成型性地研究是镁合金发展的热点研究问题。

    发明内容：

    本发明的目的是提供一种成型性好、成型精确的制造超塑成型及扩散连接的镁合金制品的方法，该方法将SPF/DB成型方法应用于镁合金材料领域，能够制造出镁合金空心薄壁结构件。本发明是这样制造超塑成型及扩散连接的镁合金制品的：a、将两块或两块以上的镁合金板材的连接表面进行化学清洗，去掉板材表面的氧化膜；b、将该气化剂放入板材与板材之间；c、将夹有气化剂的板料装入模具中，随后将板料加热至镁合金的超塑成型温度300～400℃，同时加压使上、下模具与板料之间紧密接触，形成一个封闭空间，施加压力为1～10MPa，保温30～90分钟；d、增加压力至15～50MPa，保压时间为1～24小时，形成与模具型面相同的零件，最后经冷却脱模即成成品。本发明利用镁合金在高温下具有超塑性这一性质，利用SPF/DB成型方法生产镁合金波纹零件，将超塑成型和焊接成型方法组合，使零件可以一次成型整体零件，减少零件和工装数量，缩短制造周期，降低生产成本，大大减轻结构重量，适合制成空心薄壁结构件的制造方法，而且SPF/DB方法制出的镁合金零件成型性能好，可以减轻重量30～70％，在合适的连接条件下(温度、时间、压力等)，接头强度可达到母材强度的80％以上。本发明的SPF/DB组合方法把超塑成型和扩散连接的优点集于一身，使零件可以一次成形整体零件，具有成型性好、成型精确、没有回弹、无残余应力、材料利用率高等优点，可以生产具有复杂的整体结构零件，能够消除或减少孔、螺栓、铆钉和焊缝，降低装配成本，减少材料消耗，减轻零件重量，取得更大的效益。

    附图说明：

    图1是本发明放置气化剂示意图，图2是加热加压过程的结构示意图，图3是气化剂分解使板料超塑成型/扩散连接过程的结构示意图，图4为镁合金波纹零件示意图，其中a1是板料长，b1是板料宽，a2是波纹零件长，b2是波纹间距，b3是一个波纹宽，r是波纹园角半径。

    具体实施方式：

    具体实施方式一：本实施方式是这样制造超塑成型及扩散连接的镁合金制品的：a、制备板材：将两块或两块以上的镁合金板材的连接表面进行化学清洗，去掉板材表面的氧化膜，使其露出新鲜表面，以增加接触面积，使接头质量达到更好；b、制备气化剂：该气化剂在镁合金超塑性温度附近发生化学反应，同时生成物中伴有大量的气体，在封闭的空间内，产生很高的内压，利用这种气压进行超塑成型，该气化剂为固态物质，并将该气化剂放入两板材之间；c、加热、加压过程：将带有气化剂的板料装入模具中，所述模具由上模4和下模5组成，上模4和下模5模具内由三个不相连的型腔组成，随后将板料加热至镁合金的超塑成型温度300～400℃，同时加压使上、下模具与板料之间紧密接触，形成一个封闭空间，施加压力为1～10MPa，保温30～90分钟；d、成型过程：要连续加压，尤其在气体发生剂发生反应的温度区间，使板料向模具型腔内超塑成型的同时使两块板材的连接表面，在超塑成型温度300～400℃下保持足够长的时间，确保界面间的相互扩散，最终到达充分的牢固的连接，使板料逐步贴合在模具型腔的表面，直至完全充模，形成与模具型面相同的零件，最后经冷却脱模即成成品，上述成型过程中增加压力至15～50MPa，保压时间为1～24小时。所述气化剂为碳酸盐。

    具体实施方式二：本实施方式的板料采用1.2mm厚的Mg-Zn-Zr薄板1和2。a、将两块板材的连接表面进行化学清洗，去掉板材表面的氧化膜及污染物，如油、锈、污等，使其露出新鲜表面，以增加接触面积，使接头形成牢固的连接；b、将3g气化剂3放置在两板材之间的三个位置上，如图1所示；c、将夹有气化剂3的板料1和板料2装入上模4和下模5中，加热加压过程是在超塑成型机中进行，如图2所示，将板料加热至镁合金的超塑成型温度350℃，同时施加压力为10MPa，使上模4、下模5与板料1和板料2之间紧密接触，形成一个封闭空间，如图3所示，一方面形成的该封闭空间可以使气化剂分解的气体6产生一定的气压进行超塑成型，另一方面形成的该封闭空间可以防止镁合金表面在扩散连接过程中被氧化，保温时间为45分钟；d、继续向模具加压至15MPa，尤其在气体发生剂发生反应的温度区间，使板料向模具型腔内超塑成型的同时，使两块板材的连接表面在超塑成型温度350℃下保持足够大的压力和扩散时间，确保界面间的相互扩散，最终到达充分的牢固的连接，使板料逐步贴合在模具型腔的表面，直至完全充模，形成与模具型面相同的零件，如图4所示，最后去掉压力，经冷却脱模即得到成型良好、扩散连接接头的质量为母材强度94％的成品，上述成型过程中保压时间为1小时。

    具体实施方式三：本实施方式的板料采用0.8mm厚的Mg-Zn-Zr薄板1和2。a、将两块板材的连接表面进行化学清洗，去掉板材表面的氧化膜及污染物，如油、锈、污等，使其露出新鲜表面，以增加接触面积，使接头形成牢固的连接；b、将3g气化剂3放置在两板材之间的三个位置上，如图1所示；c、将夹有气化剂3的板料1和2装入模具上模4和下模5中，加热加压过程是在超塑成型机中进行，如图2所示，随后将板料加热至镁合金的超塑成型温度300℃，同时施加压力为10MPa，使上模4、下模5与板料之间紧密接触，形成一个封闭空间，如图3所示，一方面形成的该封闭空间可以使气化剂分解的气体6产生一定的气压进行超塑成型，另一方面形成的该封闭空间可以防止镁合金表面在扩散连接过程中被氧化，保温时间为60分钟；d、继续向模具加压至20MPa，尤其在气体发生剂发生反应的温度区间，使板料向模具型腔内超塑成型的同时使两块板材的连接表面，在超塑成型温度300℃下保持足够大的压力和扩散时间，确保界面间的相互扩散，最终到达充分的牢固的连接，使板料逐步贴合在模具型腔的表面，直至完全充模，形成与模具型面相同的零件，如图4所示，最后去掉压力，经冷却脱模即得到成型良好、扩散连接接头的质量为母材强度86％的成品，上述成型过程中保压时间为1小时。