CN101250631A - 通过织构弱化来改善镁合金塑性变形能力的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种通过弱化变形织构的方式来提高变形镁合金塑性变形能力的工艺，以我国丰富的稀土元素蕴藏量为依托，在不改变轧制工艺的基础上，通过在熔炼过程中加入稀土元素的方法来使在热轧过程中形成的变形织构得以弱化(变形织构沿轧向RD偏移)，从而使镁合金塑性变形能力得到提高，同时由于稀土元素加入后，形成的第二相粒子使得镁合金铸态性能显著提高以及在轧制过程中对动态再结晶形核产生有益影响。本工艺区别于其他对轧制工艺(如交叉轧制、等径角轧制等)进行改进的变形织构弱化方式，其只对镁合金浇铸工艺进行微调(加入稀土元素)，避免了复杂、繁琐的轧制工艺，便于在生产实践中熟练掌握，同时还可大规模的轧制生产变形镁合金板，带材。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是一种通过在熔炼过程加入稀土元素来弱化在热轧时产生的变形织构从而提高变形镁合金塑性变形能力和性能的工艺。
背景技术
镁及镁合金是目前使用的最轻的金属结构材料，但由于大多数的镁合金具有密排六方的晶体结构，密排六方金属在室温时只有一个滑移面，三个滑移方向，共三个滑移系，致使镁合金塑性变形能力较差，且在塑性变形过程中会产生强烈的变形织构，这种变形织构的存在会显著降低镁合金进一步的塑性加工性能；因此，如何能弱化这些由于大变形量而形成的织构从而改变镁合金的塑性加工性能已成为变形镁合金研究方面的一个热点问题。目前对于如何弱化这些由于塑性变形而形成的变形织构一般采用在轧制工艺上的改进，如交叉轧制，等径角轧制等等，但这些方法都存在以下两个问题：(1)轧制工艺比较复杂，技术难度较大，不适合于大规模的掌握推广；(2)由于轧制工艺限制，导致其在大批量生产变形镁合金方面先天不足，即不利于镁合金板，带材大规模的生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在不对轧制工艺进行改进的基础上，通过在熔炼过程中加入稀土元素的方法来使在热轧过程中形成的变形织构得以弱化，从而使镁合金塑性变形能力得到提高的方法，本方法避免了复杂、繁琐的轧制工艺，减少了技术难度，便于在生产实践中熟练掌握，同时还可大规模的轧制生产变形镁合金板、带材。
本发明的是这样实现的：以我国丰富的稀土元素蕴藏量为依托，在不对轧制工艺进行改进的基础上，在熔炼变形镁合金原料时加入稀土元素，稀土元素的加入量不超过镁合金铸锭的1％。由于加入的稀土元素以第二相的形式在晶界析出，其可以显著细化变形镁合金铸态晶粒；在单向轧制过程中，变形镁合金形成理想的{0001}纤维织构，由于第二相的存在，加入稀土元素的合金虽然也具有相同类型的织构，但织构强度明显减弱(变形织构沿轧向RD偏移)。
本发明的工艺步骤如下：
1.镁合金铸锭的熔炼：将变形镁合金原料放入电阻炉，至200℃时通保护气氛，740-760℃时加入稀土元素，为使稀土元素充分熔入合金，于该温度保温30分钟，且每隔10分钟搅拌一次；
2.热轧前铸锭的处理：均匀化退火：400℃*12h；为对比热轧后的变形织构，对均匀化退火后的轧制试样铣面，使其厚度(板法向)、长度(轧向)基本一致；
3、变形镁合金铸锭的热轧：轧制温度：250-400℃(每道次轧制前保温1-1.5小时)；每道次压下量15％-20％；总压下量75％-80％；
4、轧制试样的织构测量；
5、变形镁合金轧制试样的力学性能检测。
本发明与其他从改变轧制工艺的方案比较最大的优点在于只对熔炼过程进行微调(加入稀土元素)，不对实际生产中的轧制工艺做任何改进，这样就便于在生产实践中熟练掌握并大规模的轧制生产变形镁合金板，带材。
本发明的工艺与如交叉轧制、等径角轧制等从改进轧制工艺来弱化变形织构的方法相比较，有如下突出特点：
(1)由于在熔炼变形镁合金原料时加入了稀土元素，加入的稀土以第二相的形式在晶界析出，可以显著细化变形镁合金铸态晶粒，这样就改善了变形镁合金铸锭的力学性能；同时，由于铸态晶粒被细化，导致了热轧后变形镁合金再结晶晶粒的细化，从而提高了热轧后镁合金的性能；
(2)塑性变形过程中第二相颗粒被破碎并弥散分布在镁基体内，第二相可以钉扎晶界，并阻碍热变形过程中的晶粒长大；其次第二相颗粒周围存在局部大应变区，并成为高位错密度区和塑性变形区，这些位置是再结晶晶粒形核的理想位置，颗粒的存在能够促进再结晶形核；
(3)由于稀土元素的加入，改变了镁合金的晶格结构，使轴比c/a值降低，晶格对称性增强，锥面滑移系被激活，从而导致热轧过程中形成的变形织构沿轧向(RD)偏移，弱化了织构；
本发明的立足点在于不改变轧制工艺，通过在熔炼过程中加入稀土元素的方法来使在热轧过程中形成的变形织构得以弱化以提高镁合金的塑性变形能力，本方法避免了对轧制工艺的改进，只对熔炼过程进行微调，便于在生产实践中熟练掌握并大规模的轧制生产变形镁合金板，带材。这是本发明最为突出的优点。
附图说明
图1是本发明轧制试样织构极图。
具体实施方式
实施例1：
工艺步骤：
1.镁合金铸锭的熔炼：将变形镁合金原料放入电阻炉，至200℃时通保护气氛(CO2+2％SF6)，740-760℃时加入稀土元素：铈含量(Ce％)＝0.2％的AZ31，其中Ce以Mg-Ce中间合金方式加入(AZ31＝518g，Mg-Ce＝4.5789g，为防止烧损Mg-Ce中间合金量应比理论值0.2％稍大)，于该温度保温30分钟，为使稀土元素充分熔入合金，每隔10分钟搅拌一次，760℃时浇铸，铸锭为长方体；
2.热轧前铸锭的处理：均匀化退火：400℃*12h；均匀化退火后的轧制试样铣面，使实验(1)和实验(2)浇铸出的铸锭尺寸(厚度板法向、长度轧向)大体一致：长*宽*高＝100mm*6mm*2mm；
3.热轧：单向轧制：长*宽*高＝轧向(RD)*横向(TD)*板方向(ND)；轧制温度：250-400℃(每道次轧制前保温1-1.5小时)；每道次压下量为15％-20％，总压下量为75％-80％；
4.轧制试样的织构测量(本例如图1所示，从图中可以看出，在加入稀土元素后，由于改变了镁合金的晶格结构，使轴比c/a值降低，晶格对称性增强，锥面滑移系被激活，从而导致热轧过程中形成的变形织构沿轧向(RD)偏移，弱化了织构，从而提高了镁合金的塑性变形性能)；
5.变形镁合金轧制试样的力学性能检测。
本实例所得到的织构极图显示热轧过程中形成的变形织构沿轧向(RD)偏移，弱化了织构，从而改善了镁合金的塑性。
实施例2：
工艺步骤：
1.镁合金铸锭的熔炼：将变形镁合金原料放入电阻炉，至200℃时通保护气氛(CO2+2％SF6)，740-760℃时加入稀土元素：铈含量(Ce％)＝0.6％的AZ31，其中Ce以Mg-Ce中间合金方式加入(AZ31＝525g，Mg-Ce＝11.99g，为防止烧损Mg-Ce中间合金量应比理论值0.6％稍大)，于该温度保温30分钟，为使稀土元素充分熔入合金，每隔10分钟搅拌一次，760℃时浇铸，铸锭为长方体；
2.3.4.5.步骤与实施例1相同。
实施例3：
工艺步骤：
1.镁合金铸锭的熔炼：将变形镁合金原料放入电阻炉，至200℃时通保护气氛(CO2+2％SF6)，740-760℃时加入稀土元素：铈含量(Ce％)＝1.0％的AZ31，其中Ce以Mg-Ce中间合金方式加入(AZ31＝510g，Mg-Ce＝18.17g，为防止烧损Mg-Ce中间合金量应比理论值1.0％稍大)，于该温度保温30分钟，为使稀土元素充分熔入合金，每隔10分钟搅拌一次，760℃时浇铸，铸锭为长方体；
2.3.4.5.步骤与实施例1相同。
Claims (2)
1.一种通过织构弱化来改善镁合金塑性变形能力的工艺，其特征在于在镁合金塑性变形工艺过程中，在熔炼变形镁合金原料时加入稀土元素，稀土元素的加入量不超过镁合金铸锭的1％。
2.根据权利要求1所述的通过织构弱化来改善镁合金塑性变形能力的工艺，其特征在于其工艺步骤如下：
1)镁合金铸锭的熔炼：将变形镁合金原料放入电阻炉，至200℃时通保护气氛，740-760℃时加入稀土元素，为使稀土元素充分熔入合金，于该温度保温30分钟，且每隔10分钟搅拌一次；
2)热轧前铸锭的处理：均匀化退火：400℃*12h；为对比热轧后的变形织构，对均匀化退火后的轧制试样铣面，使其厚度、长度基本一致；
3)变形镁合金铸锭的热轧：轧制温度：250-400℃，每道次轧制前保温1-1.5小时；每道次压下量15％-20％；总压下量75％-80％；
4)轧制试样的织构测量；
5)变形镁合金轧制试样的力学性能检测。
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2008
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