CN101569892A - Az31镁合金异步纵横交叉轧制方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属轧制技术领域的一种AZ31镁合金异步纵横交叉轧制方法，其特征在于，包括对待轧制合金进行标定，然后采用二辊异步轧机对合金进行第一次轧制，将第一次轧制后的合金再进行第二次轧制。通过本发明将轧制所得的AZ31合金晶粒平均尺寸为10μm，优化轧制后的力学性能可以达到延伸率16.73％、屈服强度249.2MPa、抗拉强度319.46MPa。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种金属加工技术领域的轧制方法，具体是一种AZ31镁合金异步纵横交叉轧制方法。
背景技术
为了制备各种超细晶金属材料，人们发明了多种深度塑性变形法。所谓深度塑性变形法就是通过使材料产生深度塑性变形制备超细晶块体材料的各种加工方法，它是20世纪三、四十年代用于制备具有超塑性变形能力的超细晶材料而发展起来的新型材料成形技术，随着近几年来超细晶金属块体材料在世界范围内的广泛研究，深度塑性变形法技术逐渐被以俄罗斯和日本为代表的国家用来研制超细晶金属块体材料。目前的深度塑性变形法包括等通道角挤压法、高压扭转法、反复折皱-压直法、累积轧合法、高挤压比挤压法、多向锻造法、循环挤压法等。由于一般的深度塑性变形法对加工条件要求比较高，一般都需要特殊的设备。对模具要求也高，恶劣的加工条件使模具寿命低，因此导致成本高。
到目前为止，有些深度塑性变形法虽然能生产纳米块体材料，但还只能生产较小的体积。多数深度塑性变形法对于制备可进行力学性能测试的大尺寸超细晶金属材料样品仍较为困难。
根据我们对深度塑性变形法中的等通道角挤压法、高压扭转法、累积轧合法的研究，发现剪应变在这些方法中的超细晶的形成过程发挥了关键的作用。而在异步轧制中，轧件在变形区除了常规变形区的前滑区和后滑区外，在这两个区中间还存在着搓轧区，轧件在该区中部分的上下表面受到的摩擦力方向相反，因此在轧件内部造成剪切变形，达到细化组织和改善力学性能的目的。
经对现有技术的文献检索发现，刘兴，陈振华，等在《热加工工艺》(2006年第35卷第20期)上发表的“异步轧制对AZ31镁合金板材组织和性能的影响”，该文中采用异步轧制方法在400℃下生产得到的AZ31合金具有255MPa和17.4％的强度和延伸率，其不足在于：采用异步轧制生产的AZ31合金强度及延伸率不够，且除少量尺寸小于10μm的细晶外，大部分为尺寸较大的粗晶，部分晶粒尺寸甚至达到60μm，性能较差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种AZ31镁合金异步纵横交叉轧制方法，使轧制得到的AZ31合金晶粒更细小、强度和延伸率更高，实现了的AZ31合金的组织细化和力学性能改善。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明方法包括以下步骤：
第一步、对待轧制合金进行轧制规程的方向标定，然后采用二辊异步轧机对合金进行第一次轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为300-450℃，上下辊速比设定为1.0-1.4，道次数设定为4-8；
所述的轧制规程的方向是指：以第一次轧制规程的方向为X，与X方向依次逆时针旋转90°、180°和270°方向分别为Y方向、-X方向和-Y方向，然后进行第一次轧制；
第二步、将第一次轧制后的合金再按照轧制规程的方向进行第二次轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为300-450℃，上下辊速比设定为1.0-1.4，道次数设定为4-8，轧制工艺完成。
所述的按照轧制规程的方向进行第二次轧制是指以下三种轧制方式中的一种：
1)轧制方向依次为以Y方向、X方向和Y方向分别轧制3次；
2)轧制方向依次为以Y方向、-X方向、-Y方向、X方向和Y方向分别轧制5次；
3)轧制方向依次为以X方向、Y方向、Y方向、X方向和X方向分别轧制5次。
通过将待轧制合金旋转后再次轧制得到的试样组织，将不是常规轧制那样得到的是沿纵向拉伸的组织结构，而有望得到比较均匀的等轴组织，晶粒尺寸可望得到进一步细化，轧制得到的AZ31合金晶粒平均尺寸为10μm，优化轧制后的力学性能可以达到延伸率16.73％、屈服强度249.2MPa、抗拉强度319.46MPa。
与现有技术相比，本发明在参考等通道角挤压法中将上一道次挤压得到的试样旋转一定角度后进行下一道次挤压的方法的基础上，提出了“异步纵横交叉轧制法”，使异步轧制的剪切力沿轧件不同方向轮流施加，有效细化了晶粒和优化了组织结构，提高了AZ31合金的力学性能。
附图说明
图1为本发明方法示意图；
图2a至图2d为实施例微观组织比较示意图；
图3为实施例力学性能比较示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一：对比示例
采用二辊异步轧机对合金进行轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为400℃，上下辊速比设定为1.0，道次数设定为4；
依次在待轧制合金上标定第一次轧制规程的方向为X，与X方向依次逆时针旋转90°、180°和270°方向分别为Y方向、-X方向和-Y方向，然后进行第一次轧制；
给定的镁合金材料为常规挤压态AZ31合金，经轧制后得到的晶体平均晶粒尺寸为10μm，力学性能分别为：延伸率11.13％、屈服强度255.05MPa、抗拉强度301.64MPa。
实施例二：
第一步、采用二辊异步轧机对合金进行轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为400℃，上下辊速比设定为1.0，道次数设定为4；
依次在待轧制合金上标定第一次轧制规程的方向为X，与X方向依次逆时针旋转90°、180°和270°方向分别为Y方向、-X方向和-Y方向，然后进行第一次轧制；
第二步、将第一次轧制后的合金设定轧制方向依次为以Y方向、X方向和Y方向分别轧制3次，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为400℃，上下辊速比设定为1.0，道次数设定为4，轧制工艺完成。
给定的镁合金材料为常规挤压态AZ31合金，经轧制后得到的晶体平均晶粒尺寸为5μm，力学性能分别为：延伸率17.76％、屈服强度210.91MPa、抗拉强度283.46MPa。
实施例三：
第一步、采用二辊异步轧机对合金进行轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为400℃，上下辊速比设定为1.0，道次数设定为4；
依次在待轧制合金上标定第一次轧制规程的方向为X，与X方向依次逆时针旋转90°、180°和270°方向分别为Y方向、-X方向和-Y方向，然后进行第一次轧制；
第二步、将第一次轧制后的合金设定轧制方向依次为以Y方向、X方向和Y方向分别轧制3次，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为400℃，上下辊速比设定为1.4，道次数设定为4，轧制工艺完成。
给定的镁合金材料为常规挤压态AZ31合金，经轧制后得到的晶体平均晶粒尺寸约为12μm，力学性能分别为：延伸率14.2％、屈服强度274.21MPa、抗拉强度322.25MPa。
实施例四：
第一步、采用二辊异步轧机对合金进行轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为400℃，上下辊速比设定为1.0，道次数设定为4；
依次在待轧制合金上标定第一次轧制规程的方向为X，与X方向依次逆时针旋转90°、180°和270°方向分别为Y方向、-X方向和-Y方向，然后进行第一次轧制；
第二步、将第一次轧制后的合金设定轧制方向依次为以Y方向、-X方向、-Y方向、X方向和Y方向分别轧制5次，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为380℃，上下辊速比设定为1.4，道次数设定为4，轧制工艺完成。
给定的镁合金材料为常规挤压态AZ31合金，经轧制后得到的晶体平均晶粒尺寸为10μm，力学性能分别为：延伸率16.73％、屈服强度249.2MPa、抗拉强度319.46MPa。
实施例五：
第一步、采用二辊异步轧机对合金进行轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为400℃，上下辊速比设定为1.0，道次数设定为4；
依次在待轧制合金上标定第一次轧制规程的方向为X，与X方向依次逆时针旋转90°、180°和270°方向分别为Y方向、-X方向和-Y方向，然后进行第一次轧制；
第二步、将第一次轧制后的合金设定轧制方向依次为以X方向、Y方向、Y方向、X方向和X方向分别轧制5次，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为400℃，上下辊速比设定为1.0，道次数设定为4，轧制工艺完成。
给定的镁合金材料为常规挤压态AZ31合金，经轧制后得到的晶体平均晶粒尺寸约为10μm，力学性能分别为：延伸率17.09％、屈服强度239.83MPa、抗拉强度304.81MPa。
Claims (3)
1、一种AZ31镁合金异步纵横交叉轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、对待轧制合金进行轧制规程的方向标定，然后采用二辊异步轧机对合金进行第一次轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为300-450℃，上下辊速比设定为1.0-1.4，道次数设定为4-8；
第二步、将第一次轧制后的合金再按照轧制规程的方向进行第二次轧制，其中：轧辊温度设定为室温，轧制温度设定为300-450℃，上下辊速比设定为1.0-1.4，道次数设定为4-8，轧制工艺完成。
2、根据权利要求1所述的AZ31镁合金异步纵横交叉轧制方法，其特征是，所述的轧制规程的方向是指：以第一次轧制规程的方向为X，与X方向依次逆时针旋转90°、180°和270°方向分别为Y方向、-X方向和-Y方向。
3、根据权利要求2所述的AZ31镁合金异步纵横交叉轧制方法，其特征是，按照所述的轧制规程的方向进行第二次轧制是指以下三种轧制方式中的一种：
1)轧制方向依次为以Y方向、X方向和Y方向分别轧制3次；
2)轧制方向依次为以Y方向、-X方向、-Y方向、X方向和Y方向分别轧制5次；
3)轧制方向依次为以X方向、Y方向、Y方向、X方向和X方向分别轧制5次。
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