CN102304654B

CN102304654B - 一种镁合金薄板的制造方法

Info

Publication number: CN102304654B
Application number: CN201110271648A
Authority: CN
Inventors: 王国军; 胡连喜; 王强; 王尔德; 刘显东
Original assignee: Northeast Light Alloy Co Ltd
Current assignee: Northeast Light Alloy Co Ltd
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: CN102304654A

Abstract

一种镁合金薄板的制造方法，它涉及一种镁合金薄板的制造方法。本发明要解决采用现有铸造方法或机械加工方法制备的镁合金薄板存在屈服强度低、抗拉强度低、延伸率低，且镁合金制品组织粗大的问题。本发明是按以下步骤完成的：一、熔炼，二、铸造，三、退火，四、挤压，五、热轧，六、冷轧。本发明主要用于制备镁合金薄板。

Description

一种镁合金薄板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种镁合金薄板的制造方法。

背景技术

镁合金具有比强度高、阻尼性能好、屏蔽性能优异、易于回收利用等一系列突出优点，在很多领域具有重要的应用价值。特别是近年来，对环保、节能及结构轻量化技术的日益重视，极大增加对了对镁合金应用的未来预期。但是，镁合金是密排六方晶体结构，对称性低、滑移系少，塑性变形能力与塑性加工性能差。至今，多数镁合金制品主要通过铸造方法或机械加工方法获得。采用现有铸造方法或机械加工方法制备的镁合金薄板屈服强度为128Mpa～172MPa，抗拉强度为204MPa～246MPa，延伸率为13％～16％，且镁合金制品组织粗大。因此采用现有铸造方法或机械加工方法制备的镁合金薄板存在屈服强度低、抗拉强度低、延伸率低，且镁合金制品组织粗大的问题。

发明内容

本发明要解决采用现有铸造方法或机械加工方法制备的镁合金薄板存在屈服强度低、抗拉强度低、延伸率低，且镁合金制品组织粗大的问题，而提供的一种高性能镁合金薄板的制造方法。

一、熔炼：按镁合金熔液中Al的质量分数为3.0％～4.0％、Zn的质量分数为0.20％～0.8％、Mn的质量分数为0.15％～0.50％、Si的质量分数为n、Fe的质量分数为m、Cu的质量分数为x、Ni的质量分数为y、Be的质量分数为z和Mg的质量分数为94.4％～96.7％配比材料，然后将材料加入到熔炼炉中，在温度为760℃～780℃下熔炼3h～5h，得到镁合金熔液；二、铸造：采用半连续铸造法将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为710℃～730℃、铸造速度为2.0m/h～2.4m/h、冷却水强度为0.03MPa～0.06MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下制成直径为500mm的镁合金铸锭；三、退火：将步骤二制备直径为500mm的镁合金铸锭放入热处理炉中加热至375℃～390℃，并在375℃～390℃保温10～14h，然后进行均匀化退火处理，得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭；四、挤压：首先将步骤三得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭表面的氧化皮去除，然后放入到加热炉中加热至300℃～370℃，取出加热至300℃～370℃的镁合金铸锭放入挤压筒中，并在300℃～370℃下以0.5m/min～3m/min挤压速度对加热至300℃～370℃的镁合金铸锭进行挤压，挤压至厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板；五、热轧：将步骤四经挤压得到的厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板放入加热炉中加热至200℃～230℃，并在200℃～230℃下采用将热轧方法制成厚度为1.2mm～1.4mm的半成品；六、冷轧：将步骤五制备的厚度为1.2mm～1.4mm的半成品经12～15个道次冷轧至厚度为0.9mm～1.1mm，即得到镁合金薄板；步骤一中所述Si的质量分数为n中0＜n≤0.10％，所述Fe的质量分数为m中0＜m≤0.05％，所述Cu的质量分数为x中0＜x≤0.05％，所述Ni的质量分数为y中0＜y≤0.005％，所述Be的质量分数为z中0＜z≤0.1％；步骤一中所述的材料为纯铝锭、纯锌锭、镁锰中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、金属铍和重熔用镁锭。

本发明的优点：一、对本发明制备的镁合金薄板采用100倍的光学金相显微镜照片可以清晰的看出，本发明制备的镁合金薄板，可以清晰的看出晶粒组织细小且均匀，证明本发明解决了镁合金薄板组织粗大的问题；二、本发明采用挤压生产方式克服了镁合金轧制加工过程中开裂严重，加工困难的确定，然后对挤压带板进行轧制研究，通过对热轧坯料进行小加工率多道次进行冷轧试验，生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、高性能镁合金薄板制品，屈服强度185MPa～205MPa，与现有的镁合金制品相比提高了13MPa～77MPa，抗拉强度265MPa～275MPa，与现有的镁合金制品相比提高了19MPa～71MPa，延伸率19％～22％，与现有的镁合金制品相比提高了3％～9％。

附图说明

图1是试验一制备镁合金薄板的的100倍光学金相显微镜照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种镁合金薄板的制造方法，具体是按以下步骤完成的：

一、熔炼：按镁合金熔液中Al的质量分数为3.0％～4.0％、Zn的质量分数为0.20％～0.8％、Mn的质量分数为0.15％～0.50％、Si的质量分数为n、Fe的质量分数为m、Cu的质量分数为x、Ni的质量分数为y、Be的质量分数为z和Mg的质量分数为94.4％～96.7％配比材料，然后将材料加入到熔炼炉中，在温度为760℃～780℃下熔炼3h～5h，得到镁合金熔液；二、铸造：采用半连续铸造法将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为710℃～730℃、铸造速度为2.0m/h～2.4m/h、冷却水强度为0.03MPa～0.06MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下制成直径为500mm的镁合金铸锭；三、退火：将步骤二制备直径为500mm的镁合金铸锭放入热处理炉中加热至375℃～390℃，并在375℃～390℃保温10～14h，然后进行均匀化退火处理，得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭；四、挤压：首先将步骤三得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭表面的氧化皮去除，然后放入到加热炉中加热至300℃～370℃，取出加热至300℃～370℃的镁合金铸锭放入挤压筒中，并在300℃～370℃下以0.5m/min～3m/min挤压速度对加热至300℃～370℃的镁合金铸锭进行挤压，挤压至厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板；五、热轧：将步骤四经挤压得到的厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板放入加热炉中加热至200℃～230℃，并在200℃～230℃下采用将热轧方法制成厚度为1.2mm～1.4mm的半成品；六、冷轧：将步骤五制备的厚度为1.2mm～1.4mm的半成品经12～15个道次冷轧至厚度为0.9mm～1.1mm，即得到镁合金薄板。

本实施方式步骤一中所述Si的质量分数为n中0＜n≤0.10％，所述Fe的质量分数为m中0＜m≤0.05％，所述Cu的质量分数为x中0＜x≤0.05％，所述Ni的质量分数为y中0＜y≤0.005％，所述Be的质量分数为z中0＜z≤0.1％。

本实施方式步骤一中所述的材料为纯铝锭、纯锌锭、镁锰中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、金属铍和重熔用镁锭。

本实施方式采用挤压生产方式克服了镁合金轧制加工过程中开裂严重，加工困难的确定，然后对挤压带板进行轧制研究，通过对热轧坯料进行小加工率多道次进行冷轧试验，生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、高性能镁合金薄板制品，屈服强度185MPa～205MPa，与现有的镁合金制品相比提高了13MPa～77MPa，抗拉强度265MPa～275MPa，与现有的镁合金制品相比提高了19MPa～71MPa，延伸率19％～22％，与现有的镁合金制品相比提高了3％～9％。

采用下述试验验证发明效果：

试验一：本试验一种镁合金薄板的制造方法，具体是按以下步骤完成的：

一、熔炼：按镁合金熔液中Al的质量分数为3.5％、Zn的质量分数为0.52％、Mn的质量分数为0.28％、Si的质量分数为0.05％、Fe的质量分数为0.02％、Cu的质量分数为0.03％、Ni的质量分数为0.002％、Be的质量分数为0.03％和Mg的质量分数为95.568％配比材料，然后将材料加入到熔炼炉中，在温度为770℃下熔炼4h，得到镁合金熔液；二、铸造：采用半连续铸造法将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为720℃、铸造速度为2.2m/h、冷却水强度为0.05MPa、冷却水温度为15℃的条件下制成直径为500mm的镁合金铸锭；三、退火：将步骤二制备直径为500mm的镁合金铸锭放入热处理炉中加热至382℃，并在382℃保温12h，然后进行均匀化退火处理，得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭；四、挤压：首先将步骤三得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭表面的氧化皮去除，然后放入到加热炉中加热至350℃，取出加热至350℃的镁合金铸锭放入挤压筒中，并在350℃下以1.8m/min挤压速度对加热至350℃的镁合金铸锭进行挤压，挤压至厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板；五、热轧：将步骤四经挤压得到的厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板放入加热炉中加热至220℃，并在220℃下采用将热轧方法制成厚度为1.3mm的半成品；六、冷轧：将步骤五制备的厚度为1.3mm的半成品经13个道次冷轧至厚度为1mm，即得到镁合金薄板。

本试验步骤一中所述的材料为纯铝锭、纯锌锭、MgMn3中间合金、AlSi20中间合金、AlFe20中间合金、电解铜、AlNi10中间合金、金属铍和重熔用镁锭。

对本试验制备的镁合金薄板采用100倍的光学金相显微镜照片可以清晰的看出，本试验制备的镁合金薄板，可以清晰的看出晶粒组织细小且均匀，证明本试验解决了镁合金薄板组织粗大的问题。

本试验采用挤压生产方式克服了镁合金轧制加工过程中开裂严重，加工困难的确定，然后对挤压带板进行轧制研究，通过对热轧坯料进行小加工率多道次进行冷轧试验，因此本试验制备的镁合金薄板板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好，本试验制备的镁合金薄板屈服强度198MPa，与现有的镁合金制品相比提高了26MPa～70MPa，抗拉强度272MPa，与现有的镁合金制品相比提高了26MPa～68MPa，延伸率21％，与现有的镁合金制品相比提高了5％～8％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中按镁合金熔液中Al的质量分数为3.2％～3.8％、Zn的质量分数为0.40％～0.7％、Mn的质量分数为0.20％～0.35％、Si的质量分数为0.01％～0.09％、Fe的质量分数为0.01％～0.04％、Cu的质量分数为0.01％～0.04％、Ni的质量分数为0.001％～0.004％、Be的质量分数为0.01％～0.04％和Mg的质量分数为95％～96％配比材料。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中在温度为765℃～775℃下熔炼3.5h～4.5h。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中采用半连续铸造法将步骤一的铝合金熔液在铸造温度为715℃～725℃、铸造速度为2.1m/h～2.3m/h、冷却水强度为0.04MPa～0.06MPa、冷却水温度为12℃～18℃的条件下制成直径为500mm的镁合金铸锭。其它与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤三中将步骤二制备直径为500mm的镁合金铸锭放入热处理炉中加热至380℃～385℃，并在380℃～385℃保温11h～13h，然后进行均匀化退火处理，得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭。其它与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤四中首先将步骤三得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭表面的氧化皮去除，然后放入到加热炉中加热至320℃～360℃，取出加热至320℃～360℃的镁合金铸锭放入挤压筒中，并在320℃～360℃下以1m/min～2.5m/min挤压速度对加热至320℃～360℃的镁合金铸锭进行挤压，挤压至厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板。其它与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤五中将步骤四经挤压得到的厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板放入加热炉中加热至215℃～225℃，并在215℃～225℃下采用将热轧方法制成厚度为1.2mm～1.4mm的半成品。其它与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤六中将步骤五制备的厚度为1.2mm～1.4mm的半成品经12～14个道次冷轧至厚度为1.0mm，即得到镁合金薄板。其它与具体实施方式一至七相同。

Claims

1.一种镁合金薄板的制造方法，其特征在于镁合金薄板的制造方法是按以下步骤完成的：

一、熔炼：按镁合金熔液中Al的质量分数为3.0%～4.0%、Zn的质量分数为0.20%～0.8%、Mn的质量分数为0.15%～0.50%、Si的质量分数为n、Fe的质量分数为m、Cu的质量分数为x、Ni的质量分数为y、Be的质量分数为z和Mg的质量分数为94.4%～96.7%配比材料，然后将材料加入到熔炼炉中，在温度为760℃～780℃下熔炼3h～5h，得到镁合金熔液；二、铸造：采用半连续铸造法将步骤一的镁合金熔液在铸造温度为710℃～730℃、铸造速度为2.0m/h～2.4m/h、冷却水强度为0.03MPa～0.06MPa、冷却水温度为10℃～20℃的条件下制成直径为500mm的镁合金铸锭；三、退火：将步骤二制备直径为500mm的镁合金铸锭放入热处理炉中加热至375℃～390℃，并在375℃～390℃保温10~14h，然后进行均匀化退火处理，得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭；四、挤压：首先将步骤三得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭表面的氧化皮去除，然后放入到加热炉中加热至300℃～370℃，取出加热至300℃～370℃的镁合金铸锭放入挤压筒中，并在300℃～370℃下以0.5m/min～3m/min挤压速度对加热至300℃～370℃的镁合金铸锭进行挤压，挤压至厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板；五、热轧：将步骤四经挤压得到的厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板放入加热炉中加热至200℃～230℃，并在200℃～230℃下采用热轧方法制成厚度为1.2mm～1.4mm的半成品；六、冷轧：将步骤五制备的厚度为1.2mm～1.4mm的半成品经12～15个道次冷轧至厚度为0.9mm～1.1mm，即得到镁合金薄板；步骤一中所述Si的质量分数为n中0＜n≤0.10%，所述Fe的质量分数为m中0＜m≤0.05%，所述Cu的质量分数为x中0＜x≤0.05%，所述Ni的质量分数为y中0＜y≤0.005%，所述Be的质量分数为z中0＜z≤0.1%；步骤一中所述的材料为纯铝锭、纯锌锭、镁锰中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、铝镍中间合金、金属铍和重熔用镁锭；各组分含量之和为100%。

2.根据权利要求1所述的一种镁合金薄板的制造方法，其特征在于步骤一中按镁合金熔液中Al的质量分数为3.2%～3.8%、Zn的质量分数为0.40%～0.7%、Mn的质量分数为0.20%～0.35%、Si的质量分数为0.01%～0.09%、Fe的质量分数为0.01%～0.04%、Cu的质量分数为0.01%～0.04%、Ni的质量分数为0.001%～0.004%、Be的质量分数为0.01%～0.04%和Mg的质量分数为95%～96%配比材料；各组分含量之和为100%。

3.根据权利要求2所述的一种镁合金薄板的制造方法，其特征在于步骤一中在温度为765℃～775℃下熔炼3.5h～4.5h。

4.根据权利要求3所述的一种镁合金薄板的制造方法，其特征在于步骤二中采用半连续铸造法将步骤一的镁合金熔液在铸造温度为715℃～725℃、铸造速度为2.1m/h～2.3m/h、冷却水强度为0.04MPa～0.06MPa、冷却水温度为12℃～18℃的条件下制成直径为500mm的镁合金铸锭。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种镁合金薄板的制造方法，其特征在于步骤三中将步骤二制备直径为500mm的镁合金铸锭放入热处理炉中加热至380℃～385℃，并在380℃～385℃保温11h～13h，然后进行均匀化退火处理，得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭。

6.根据权利要求5所述的一种镁合金薄板的制造方法，其特征在于步骤四中首先将步骤三得到经退火处理直径为500mm的镁合金铸锭表面的氧化皮去除，然后放入到加热炉中加热至320℃～360℃，取出加热至320℃～360℃的镁合金铸锭放入挤压筒中，并在320℃～360℃下以1m/min~2.5m/min挤压速度对加热至320℃～360℃的镁合金铸锭进行挤压，挤压至厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板。

7.根据权利要求6所述的一种镁合金薄板的制造方法，其特征在于步骤五中将步骤四经挤压得到的厚度为12mm、宽度为200mm挤压带板放入加热炉中加热至215℃～225℃，并在215℃～225℃下采用热轧方法制成厚度为1.2mm～1.4mm的半成品。

8.根据权利要求1、2、3、4或7所述的一种镁合金薄板的制造方法，其特征在于步骤六中将步骤五制备的厚度为1.2mm～1.4mm的半成品经12～14个道次冷轧至厚度为1.0mm，即得到镁合金薄板。