CN102127724B - 晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法，是将镁合金板带材进行双向连续弯曲变形后，进行再结晶退火处理。变形时，表层累积大量孪生变形，表层受到的剪切应力迫使基面织构偏转并弱化原始织构。退火时，变形量较大的，表层发生静态再结晶导致晶粒细化和织构随机化；变形量小于等于0.03时，由于再结晶形核率小，表层晶粒迅速发生再结晶长大而粗化。采用该方法可制备表层晶粒细化或粗化2种梯度材料。本发明工艺设计合理、操作简单、所需设备可对现有校直机进行改装和升级即可实现，通过反复弯曲和退火再结晶协调获得沿板厚方向的梯度组织结构，并弱化镁合金板带的织构，提高其强度和延性，改善镁合金板材的后续加工性能。

Description

晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法

技术领域

本发明公开了一种晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法，属于镁合金加工技术领域。

背景技术

镁合金作为密度最低的金属结构材料，具有高比强、高比模和电磁屏蔽等优点，在汽车、电子、航空航天、国防等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。但是，镁合金铸锭在经过轧制、挤压成板材或带材后会形成强烈的板织构。对密排六方结构镁合金而言，这种织构很难通过退火工艺和常规变形工艺来减轻和消除，可导致各种变形缺陷，严重限制了二次成形能力，从而制约了镁合金作为结构材料的应用前景。此外，随着现代航空工业和汽车工业提出了更高的轻量化要求，如何提高镁合金的强度和延性也是一个亟待解决的问题。将镁合金作为覆盖件大量应用，有必要提供一种弱化镁合金板带织构、并同步提高其强度和延性的表层改性方法。

众所周知，细化晶粒有利于提高强度和延性，粗化晶粒则有可能提高抗疲劳和耐腐蚀性能。将镁合金板带进行表层细化和粗化均是具有重要的工业价值的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有镁及镁合金板带因具有强织构而延性较差的问题，提供一种工艺设计合理、操作简单、通过对镁及镁合金板带双向反复弯曲变形累积孪生变形以及静态再结晶协调制备具有晶粒尺寸和织构沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法，达到改善镁及镁合金板带材织构和性能的目的。

本发明晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法，包括下述步骤：

第一步：弯曲变形

将均匀化处理后的镁合金板带在25～250℃进行双向反复弯曲变形累积孪生变形，控制单道次变形量为0.01～0.25；

第二步：再结晶退火

将第一步所得镁合金板带进行再结晶退火，即得到表层晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的镁合金板带。

本发明中，所述弯曲变形累积变形量小于等于0.03时，在350～450℃，保温10～40分钟，进行再结晶退火后空冷，获得表层晶粒粗化、晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的镁合金板带。

本发明中，所述弯曲变形累积变形量大于等于1.2时，在200～350℃，保温5～30分钟，进行再结晶退火后空冷，获得表层晶粒细化、晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的镁合金板带。

本发明由于采用上述工艺方法，利用双向反复弯曲变形累积孪生变形，实现镁合金板带晶粒尺寸和织构沿板厚方向呈对称梯度分布，以弱化镁合金板带的织构，提高其强度和延性，改善镁合金板材的后续加工性能，其机理及优点简述如下：

镁合金板带在弯曲过程中，应变沿板带厚度方向是呈对称梯度分布的，表层所受的应变量较中间大。由于镁合金板带材通常具有较强的基面板织构，弯曲时晶粒的取向不利于基面滑移，加上变形温度较低，孪生成为主要变形机制，其中受拉的一边易于产生压缩孪晶，受压的一边易于产生{10-12}拉伸孪晶。通过双向反复弯曲变形，可在表层累积大量孪晶。{10-12}孪晶可引起晶粒取向发生近90°的转变，压缩孪晶引起的取向变化为60°左右，大大弱化了初始织构。{10-12}孪晶界易于迁移，在退火过程中难以发生再结晶形核，但多条孪晶交叉处则是有效的再结晶形核点，而压缩孪晶界则易于形核。累积变形量较大时，晶粒中的孪晶交叉现象很突出，大大增加了再结晶形核率，在退火中易于细化晶粒，同时，由于孪晶交叉处形成的新晶粒的取向具有一定的随机性，表层织构将比变形前明显弱化；反之，当累积变形量较小时，再结晶晶粒则会迅速张大。

综上所述，本发明工艺设计合理、操作简单、所需设备可对现有校直机进行改装和升级即可实现，通过反复弯曲和退火再结晶协调获得沿板厚方向的梯度组织结构，以弱化镁合金板带的织构，提高其强度和延性，改善镁合金板材的后续加工性能。

附图说明

附图1为本发明实施例1的AZ31镁合金变形热处理后表层晶粒细化的光学组织。

附图2(a)为本发明实施例1的镁合金板带表层{0001}极图。

附图2(b)为本发明实施例1的镁合金板带中间层{0001}极图。

附图2(c)为本发明实施例1的镁合金板带另一表层{0001}极图。

附图3为本发明实施例1的板厚方向上{0001}面织构最大相对强度分布曲线。

附图4为本发明实施例2的AZ31镁合金变形热处理后表层晶粒细化的光学组织。

附图5为本发明实施例2的板厚方向上{0001}面织构最大相对强度分布曲线。

附图6为本发明实施例3的AZ31镁合金变形热处理后表层晶粒粗化试样的光学组织。

附图7为实施本发明方法示意图。

其中：附图1中，11-表层，12-中间层，13-另一表层；附图4中，41-表层，42-中间层，43-另一表层；附图7中：1、2、3、4为变形辊，5、6、7、8为牵引辊。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

将AZ31镁合金在150℃用3个轧辊进行了双向反复弯曲变形，单道次变形量为0.25，经6道次变形后在200℃再结晶退火1000s，组织观察和织构分析表明，晶粒尺寸和织构强度均沿板厚方向呈梯度分布，表层晶粒细化到原来的1/3，细晶层厚度约为0.4mm；表层的{0001}基面织构强度弱化到仅有中间层的1/4左右。

实施例2：

将AZ31镁合金在250℃用3个轧辊进行了双向反复弯曲变形，单道次变形量为0.14，经6道次变形后在350℃再结晶退火2000s，组织观察和织构分析表明，晶粒尺寸和织构强度也均沿板厚方向呈梯度分布，表层晶粒细化到原来的1/3，细晶层厚度约为0.3mm；表层的{0001}基面织构强度也仅有中间层的1/4左右。

实施例3：

将AZ31镁合金在室温用4个轧辊进行了双向反复弯曲变形，单道次变形量为0.01左右，变形3道次后在400℃再结晶退火10min，组织观察和织构分析表明，表层晶粒尺寸大幅度长大到原来的5倍以上。

Claims (1)

1.晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法，包括下述步骤：

第一步：弯曲变形

将均匀化处理后的镁合金板带在25～250℃进行双向反复弯曲变形累积孪生变形，控制单道次变形量为0.01～0.25；

第二步：再结晶退火

将第一步所得镁合金板带进行再结晶退火，即得到表层晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的镁合金板带；

所述弯曲变形累积变形量小于等于0.03时，在350～450℃，保温10～40分钟，进行再结晶退火，获得表层晶粒粗化、晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的镁合金板带；

所述弯曲变形累积变形量大于等于1.2时，在200～350℃，保温5～30分钟，进行再结晶退火，获得表层晶粒细化、晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的镁合金板带。

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