CN102409273A - 一种弱化镁合金板带基面织构的方法 - Google Patents

一种弱化镁合金板带基面织构的方法 Download PDF

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Abstract

一种弱化镁合金板带基面织构的方法，是将镁合金板带置于波纹轧辊之间，在300～550℃下，进行多道次交替轧制后矫直，水淬；或在150～300℃下，进行多道次单向或交替轧制后矫直，进行静态再结晶退火。300℃以上波纹轧制，随道次增加，垂直于板带法向的每一平面均承受了沿不同方向的剪应力，并诱发动态再结晶，导致板带内部晶粒取向分布随机化，基面织构强度降低；300℃以下波纹轧制，板带内部尤其是反复波浪弯曲变形最剧烈处，产生大量孪晶迫使晶粒取向偏转，初始织构弱化。本发明工艺设计合理，设备容易制造，操作过程容易实现，克服了镁合金常规塑性变形及退火下织构难以弱化的不足，效率高，适于大规模工业化生产。

Description

一种弱化镁合金板带基面织构的方法
技术领域
本发明公开了一种弱化镁合金板带基面织构的方法，特指利用波纹轧辊使镁合金板带产生反复波浪弯曲变形，导致基面织构弱化。属于镁合金加工技术领域。
背景技术
镁合金作为最轻的商用金属结构材料，具有比强度高、电磁屏蔽优良和零件尺寸稳定等特性，在汽车、航空航天、电子和民用产品等领域得到广泛应用。但是，镁合金铸锭在开坯轧制成板材后通常会形成很强的晶粒基面平行于板面的基面织构，其难以通过普通的变形或退火工艺来减轻或消除，常规动态再结晶也仅使晶粒取向发生偏转而并未明显弱化织构，这种织构严重制约了镁合金板带的二次成形能力，限制了镁合金板带的应用范围。因此，为适应现代航空和汽车等领域的轻量化要求，提出一种弱化镁合金板带基面织构，改善其延性的加工方法是极为必要的。
目前国内外已有多种调控镁合金板带织构的工艺，如异步轧制、等径角轧制、交叉轧制和单向反复弯曲变形等，但这些方法仅使基面织构发生偏转，并未使其强度显著下降；而且，轧制工艺比较复杂，不适于大规模生产；单向反复弯曲变形有可能使基面织构向轧制方向倾转，形成新的较强织构。
发明内容
本发明的目的在于克服现有镁合金板带因具有较强基面织构而延性较差的问题，提供一种工艺设计合理、操作简单、利用波纹轧辊对镁合金板带反复波浪弯曲及再结晶退火的弱化镁合金板带基面织构的方法，实现提高镁合金板带延性的目的。
本发明一种弱化镁合金板带基面织构的方法，采用下述技术方案实现：
将均匀化处理后的镁合金板带加热至300～550℃，置于波纹轧辊之间，进行多道次交替轧制后，将镁合金板带矫直，水淬，每道次后将镁合金板带加热至300～550℃，保温10～30分钟；或将镁合金板带加热至150～300℃，置于波纹轧辊之间，进行多道次单向或交替轧制后，将镁合金板带矫直，进行静态再结晶退火，每道次后将镁合金板带加热至150～300℃，保温10～30分钟；即获得弱基面织构镁合金板带。
本发明一种弱化镁合金板带基面织构的方法中，所述多道次交替轧制是指对镁合金板带进行相邻两道次之间轧痕相互垂直的轧制。
本发明一种弱化镁合金板带基面织构的方法中，所述矫直在平直轧辊间进行。
本发明一种弱化镁合金板带基面织构的方法中，所述波纹轧辊的波峰与波谷的间距H与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：H∶R＝1～2，与被轧制镁合金板带厚度D的比值为：H∶D＝1～2.5；相邻波峰间的距离L与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：L∶R＝2～6。
本发明利用波纹轧辊对镁合金板带进行反复波浪弯曲，使板带内部原始织构弱化，从而提高板带延性，改善后续加工性能，其机理及优点简述如下：
镁合金板带在300℃以上反复波浪弯曲时，随道次增加，垂直于板带法向的每一平面均承受了沿不同方向的剪应变，并诱发动态再结晶，导致内部晶粒取向分布随机化，基面织构强度降低；而在300℃以下时，孪生为主要变形机制之一，板带内部尤其是反复波浪弯曲变形最剧烈处，产生大量孪晶迫使晶粒取向偏转，初始织构弱化。
该方法在弱化镁合金板带基面织构的同时，还具有细化内部晶粒的优势：板带在300℃以上变形时，发生动态再结晶，原始粗大晶粒得到明显细化；在300℃以下变形时，孪晶相交截，分割细化原始晶粒，静态再结晶退火后可进一步细化晶粒。
该方法在板带的反复弯曲变形过程中，板厚基本保持不变。
本发明工艺设计合理、操作简单、设备容易制造，操作过程容易实现，克服了镁合金常规塑性变形及退火下织构难以弱化的不足，效率高，适于大规模工业化生产。
附图说明
附图1(a)为本发明实施例1，2，4和5中AZ31镁合金板材的初始光学组织；
附图1(b)为本发明实施例1中AZ31镁合金板材交替轧制4个道次后的光学组织；
附图2(a)为本发明实施例1，2，4和5中AZ31镁合金板材的初始(0001)极图；
附图2(b)为本发明实施例1中AZ31镁合金板材交替轧制4个道次后的(0001)极图；
附图3为本发明实施例2中AZ31镁合金板材交替轧制6个道次后的光学组织；
附图4为本发明实施例2中AZ31镁合金板材交替轧制6个道次后的(0001)极图；
附图5(a)为本发明实施例3和6中纯镁板材的初始光学组织；
附图5(b)为本发明实施例3中纯镁板材交替轧制6个道次后的光学组织；
附图6(a)为本发明实施例4中AZ31镁合金板材交替轧制2个道次后的光学组织；
附图6(b)为本发明实施例4中AZ31镁合金板材静态再结晶退火后的光学组织；
附图7为本发明实施例4中AZ31镁合金板材静态再结晶退火后的(0001)极图；
附图8(a)为本发明实施例5中AZ31镁合金板材交替轧制2个道次后的光学组织；
附图8(b)为本发明实施例5中AZ31镁合金板材静态再结晶退火后的光学组织；
附图9为本发明实施例5中AZ31镁合金板材静态再结晶退火后的(0001)极图；
附图10为本发明实施例6中纯镁板材静态再结晶退火后的光学组织；
附图11为本发明实施例中镁合金板带轧制状态示意图；
附图11中：H-波峰与波谷的间距，R-波峰或波谷弯曲弧半径，D-被轧制镁合金板带厚度，L-相邻波峰间的距离。
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：
在370℃下利用波纹轧辊对AZ31镁合金板材进行反复波浪弯曲。将板材置于波纹轧辊之间，轧辊波峰与波谷的间距H与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：H∶R＝1.5，与板材厚度D的比值为：H∶D＝2，相邻波峰间的距离L与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：L∶R＝5，对板材交替轧制4个道次，再将板材矫直，水淬，每道次后将板材加热至370℃，保温20分钟。由附图1和2知，板材经反复波浪弯曲后，晶粒细化至10μm以下，织构强度明显降低，且织构由严格分布在板材法线方向变为随机分布。
实施例2：
在420℃下利用波纹轧辊对AZ31镁合金板材进行反复波浪弯曲。将板材置于波纹轧辊之间，轧辊波峰与波谷的间距H与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：H∶R＝1.5，与板材厚度D的比值为：H∶D＝1.2，相邻波峰间的距离L与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：L∶R＝3，对板材交替轧制6个道次，再将板材矫直，水淬，每道次后将板材加热至420℃，保温20分钟。由附图3和4知，板材经反复波浪弯曲后，晶粒细化至10μm以下，晶粒取向分布随机化，织构强度显著降低。
实施例3：
在250℃下利用波纹轧辊对纯镁板材进行反复波浪弯曲。将板材置于波纹轧辊之间，轧辊波峰与波谷的间距H与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：H∶R＝1.5，与板材厚度D的比值为：H∶D＝2，相邻波峰间的距离L与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：L∶R＝5，对板材交替轧制6个道次，再将板材矫直，水淬，每道次后将板材加热至250℃，保温15分钟。由附图5知，板材经反复波浪弯曲后，晶粒细化至20μm以下。
实施例4：
在200℃下利用波纹轧辊对AZ31镁合金板材进行反复波浪弯曲。将板材置于波纹轧辊之间，轧辊波峰与波谷的间距H与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：H∶R＝1.2，与板材厚度D的比值为：H∶D＝2，相邻波峰间的距离L与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：L∶R＝4，对板材交替轧制2个道次，再将板材矫直，进行静态再结晶退火，第1道次后将板材加热至200℃，保温15分钟。由附图6和7知，板材经交替轧制及静态再结晶退火后，晶粒细化至20μm以下，织构强度显著降低，且分布呈现随机化。
实施例5：
在250℃下利用波纹轧辊对AZ31镁合金板材进行反复波浪弯曲。将板材置于波纹轧辊之间，轧辊波峰与波谷的间距H与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：H∶R＝1.5，与板材厚度D的比值为：H∶D＝1.5，相邻波峰间的距离L与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：L∶R＝5，对板材交替轧制2个道次，再将板材矫直，进行静态再结晶退火，第1道次后将板材加热至250℃，保温15分钟。由附图8和9知，板材经反复交替及静态再结晶退火后，晶粒细化至20μm以下，织构强度明显下降，且晶粒取向分布随机化。
实施例6：
在150℃下利用波纹轧辊对纯镁板材进行反复波浪弯曲。将板材置于波纹轧辊之间，轧辊波峰与波谷的间距H与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：H∶R＝1.8，与板材厚度D的比值为：H∶D＝1.8，相邻波峰间的距离L与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：L∶R＝6，对板材交替轧制4个道次，再将板材矫直，进行静态再结晶退火，每道次后将板材加热至150℃，保温15分钟。由附图10知，板材经交替轧制及静态再结晶退火后，晶粒细化至15μm以下。

Claims (5)

1.一种弱化镁合金板带基面织构的方法，其特征在于：
将均匀化处理后的镁合金板带加热至300～550℃，置于波纹轧辊之间，进行多道次交替轧制后，将镁合金板带矫直，水淬，每道次后将镁合金板带加热至300～550℃，保温10～30分钟；即获得弱基面织构镁合金板带。
2.一种弱化镁合金板带基面织构的方法，其特征在于：
将镁合金板带加热至150～300℃，置于波纹轧辊之间，进行多道次单向或交替轧制后，将镁合金板带矫直，进行静态再结晶退火，每道次后将镁合金板带加热至150～300℃，保温10～30分钟；即获得弱基面织构镁合金板带。
3.根据权利要求1或2所述的一种弱化镁合金板带基面织构的方法，其特征在于：所述多道次交替轧制是指对镁合金板带进行相邻两道次之间轧痕相互垂直的轧制。
4.根据权利要求1或2所述的一种弱化镁合金板带基面织构的方法，其特征在于：所述矫直在平直轧辊间进行。
5.根据权利要求1或2所述的一种弱化镁合金板带基面织构的方法，其特征在于：所述波纹轧辊的波峰与波谷的间距H与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：H∶R＝1～2，与被轧制镁合金板带厚度D的比值为：H∶D＝1～2.5；相邻波峰间的距离L与波峰或波谷弯曲弧半径R的比值为：L∶R＝2～6。
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