CN102632100A - 一种高延展性镁合金板带的加工方法 - Google Patents

一种高延展性镁合金板带的加工方法 Download PDF

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马继军
霍庆欢
张玉晶
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Abstract

本发明涉及一种高延展性镁合金板带的加工方法，即将铸态或变形态镁合金均匀化退火后，加热到400～580℃保温，冲锻后水淬，压下量65～95％；再对冲锻件进行温轧或冷轧并退火，轧制总压下量15～70％，轧制温度不超过350℃。本发明可将铸态镁合金的延伸率提升一倍以上，并获得组织均匀、细小、稳定的镁合金板带。与常规热轧态镁合金相比，该工艺显著降低基面织构强度，并细化晶粒，大幅提升镁合金板带延展性。本发明工艺设计合理、设备要求简单、操作方便，成本低、效率高，有效地解决了铸态或塑性差的镁合金常规变形易开裂，及镁合金板带热轧开坯效率低、退火难以改善织构等问题，可实现大规模工业化生产。

Description

一种高延展性镁合金板带的加工方法
技术领域
本发明公开了一种高延展性镁合金板带的加工方法，特指通过大压下量冲锻后进行轧制及退火制备高延展性镁合金板带的方法。属于镁合金加工技术领域。 
背景技术
镁合金具有高比强、低密度和优良电磁屏蔽性能等特点，在汽车、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，普通镁合金板带由铸锭热轧开坯制成，效率很低；而且热轧态镁合金板带具有极强的基面织构，很难通过后续常规的变形或退火工艺减轻或消除。这种基面织构造成强烈的各向异性，严重限制了镁合金板带的应用范围。 
目前，改善镁合金板带延展性的工艺主要有异步轧制、交叉轧制和双向反复弯曲变形等。异步轧制主要弱化塑性好的镁合金如AZ31等的基面织构，但轧制过程中，板带边部易受附加拉应力作用，导致侧裂，故不适于铸态或塑性差的镁合金如AZ91等；交叉轧制由于轧辊的宽度，限制了加工件的大小，难以规模化应用；双向反复弯曲变形受板厚及轧辊排布的影响，难以使得沿板厚方向的基面织构强度明显下降，且变形区域较小，无法使整个板带的基面织构皆得到弱化。可见，这些工艺成本高、效率低，不适合大规模生产。为镁合金板带的大规模应用，有必要提出一种弱化镁合金板带基面织构且成本低、效率高并适于铸态或塑性差的镁合金的加工方法。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有生产镁合金板带技术存在的不足，提供一种工艺设计合理、设备要求简单、操作方便，成本低、效率高，通过大压下量冲锻后轧制及退火制备高延展性镁合金板带的方法。 
本发明一种高延展性镁合金板带的加工方法，包括下述步骤： 
第一步、均匀化处理 
将铸态或变形态镁合金，加热到均匀化处理温度进行均匀化处理； 
第二步、冲锻 
将第一步所得材料加热到400～580℃，保温10～60min，冲锻，冲锻后水淬，所述冲锻的压下量65～95％； 
第三步、轧制 
将第二步所得的冲锻件进行至少一道次温轧和/或冷轧； 
第四步、退火 
将轧制后的板带加热到200～550℃，保温5～300min进行退火后水淬。 
本发明一种高延展性镁合金板带的加工方法中，均匀化处理工艺参数为：均匀化处理温度400～550℃，保温2～48h后空冷。 
本发明一种高延展性镁合金板带的加工方法中，所述冷轧的轧制温度为：室温到150℃时，道次压下量8～25％，总压下量15～50％；所述温轧的轧制温度为：150～350℃，道次压下量15～45％，总压下量25～70％。 
本发明通过高温冲锻，利用高温激活非基面滑移弱化基面织构并发生动态再结晶，利用冲锻抑制高温变形再结晶晶粒的长大，得到晶粒细小的冲锻件；通过对冲锻件温轧或冷轧产生大量孪晶进一步迫使内部晶粒发生偏转和细化晶粒；经退火后可获得组织均匀细小，延展性得到大幅提升的镁合金板带。 
本发明一种高延展性镁合金板带的加工方法具有以下几大优点： 
1、本发明利用常规的锻压设备和平辊轧机即可实现，工艺设计合理，设备要求简单，操作方便； 
2、本发明利用高温冲锻开坯，压下量大，避免了热轧开坯轧制道次数量多和基面织构强的问题，大幅度提高生产效率； 
3、本发明利用对冲锻件的大压下量温轧或冷轧，产生大量孪晶，进一步改变晶粒取向和细化晶粒，退火后，延伸率大幅提升； 
4、本发明利用高温冲锻，激活非基面滑移，解决了铸态或塑性差的镁合金如AZ91等热轧开坯易开裂的问题，适用镁合金范围广泛。 
综上所述，本发明工艺设计合理，设备要求简单，操作方便，成本低、效率高，有效地解决了铸态或塑性差的镁合金常规变形易开裂，及镁合金板带热轧开坯效率低、退火难以改善织构等问题，具有良好的工业应用前景。 
附图说明
附图1(a)为本发明实施例1的铸态AZ31镁合金450℃冲锻变形的显微组织，压下量80％。 
附图1(b)为本发明实施例1经冲锻的铸态AZ31镁合金在250℃温轧后的显微组织，轧制总压下量为38％。 
附图1(c)为本发明实施例1经冲锻及温轧的铸态AZ31镁合金在350℃退火30min后的显微组织。 
附图1(d)为本发明实施例1的铸态AZ31镁合金加工前后的室温拉伸曲线。 
附图2为本发明实施例2的铸态AZ31镁合金加工前后的室温拉伸曲线。 
附图3为本发明实施例3的热轧态AZ31镁合金加工前后的室温拉伸曲线。 
附图4为本发明实施例4的ZM6镁合金加工前后的室温拉伸曲线。 
附图5为本发明实施例5的铸态AZ91镁合金加工前后的室温拉伸曲线。 
附图6为本发明实施例6的铸态AZ31镁合金加工前后的室温拉伸曲线。 
附图7为本发明实施例7的铸态AZ31镁合金加工前后的室温拉伸曲线。 
附图8为本发明实施例8的热轧态AZ31镁合金加工前后的室温拉伸曲线。 
图中，曲线1为实施例1的铸态AZ31镁合金加工前的室温拉伸曲线，曲线2为加工后的室温拉伸曲线； 
曲线3为实施例2的铸态AZ31镁合金加工前的室温拉伸曲线，曲线4为加工后的室温拉伸曲线； 
曲线5为实施例3的热轧态AZ31镁合金加工前的室温拉伸曲线，曲线6为加工后的室温拉伸曲线； 
曲线7为实施例4的ZM6镁合金加工前的室温拉伸曲线，曲线8为加工后的室温拉伸曲线； 
曲线9为实施例5的铸态AZ91镁合金加工前的室温拉伸曲线，曲线10为加工后的室温拉伸曲线； 
曲线11为实施例6的铸态AZ31镁合金加工前的室温拉伸曲线，曲线12为加工后的室温拉伸曲线； 
曲线13为实施例7的铸态AZ31镁合金加工前的室温拉伸曲线，曲线14为加工后的室温拉伸曲线； 
曲线15为实施例8的热轧态AZ31镁合金加工前的室温拉伸曲线，曲线16为加工后的室温拉伸曲线； 
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。 
实施例1 
本实施例利用原材料为铸态AZ31镁合金。经400℃均匀化退火24h后，平均晶粒尺寸约1000μm；放入箱式电阻炉中加热至450℃后，保温20min，冲锻后水淬，冲锻压下量80％，所得显微组织如图1(a)；再将冲锻件在250℃温轧两道次，道次压下量20％，轧制总压下量38％。从图1(b)可见，绝大多数晶粒产生了大量孪晶；最后对轧板在350℃退火30min后水淬，获得均匀细小的显微组织(图1(c))，平均晶粒尺寸约7.5μm，室温断裂延伸率从原始铸态11％提高到24.6％(图1(d))。 
实施例2 
本实施例利用原材料为铸态AZ31镁合金。经400℃均匀化退火24h后，平均晶粒尺寸约1000μm，室温断裂延伸率11％；放入箱式电阻炉中加热至480℃后，保温30min，冲锻后水淬，压下量84％；再将冲锻件冷轧一个道次，轧制总压下量20％；最后对轧板在200℃退火200min后水淬，室温断裂延伸率提高到23.7％(图2)。 
实施例3 
本实施例利用原材料为热轧态AZ31镁合金。经500℃均匀化退火2h后，平均晶粒尺寸约30μm，温断裂延伸率15％(图3)；放入箱式电阻炉中加热至550℃后，保温20min，冲锻后水淬，压下量95％，；再将冲锻件在250℃温轧两道次，道次压下量25％，轧总制压下量40％；最后对轧板在300℃退火20min后水淬，室温断裂延伸率提高到27.7％(图3)。 
实施例4 
本实施例利用原材料为ZM6镁合金。放入箱式电阻炉中加热至500℃后，保温20min，冲锻后水淬，压下量83％，；再将冲锻件在200℃温轧三道次，道次压下量24％，轧制总压下量65％；最后对轧板在350℃退火30min后水淬，室温断裂延伸率从原始铸态7.3％提高到21.7％，约提高2倍(图4)。 
实施例5 
本实施例利用原材料为铸态AZ91镁合金。经400℃均匀化退火12h后，放入箱式电阻炉中加热至450℃后，保温60min，冲锻后水淬，压下量65％，；再将冲锻件在250℃温轧两道次，道次压下量18％，轧制总压下量28％；最后对轧板在500℃退火5min后水淬，室温断裂延伸率从原始铸态8.7％提高到17.6％(图5)。 
实施例6 
本实施例利用原材料为铸态AZ31镁合金。经400℃均匀化退火24h后，平均晶粒尺寸约1000μm，室温断裂延伸率11％；放入箱式电阻炉中加热至520℃后，保温30min，冲锻后水淬，压下量86％；再将冲锻件冷轧四道次，道次压下量14％，轧制总压下量45％；最后对轧板在250℃退火60min后水淬，室温断裂延伸率提高到23％(图6)。 
实施例7 
本实施例利用原材料为铸态AZ31镁合金。经400℃均匀化退火24h后，平均晶粒尺寸约1000μm，室温断裂延伸率11％；放入箱式电阻炉中加热至560℃后，保温30min，冲锻后水淬，压下量80％；再将冲锻件先冷轧一道次，道次压下量10％，再在200℃轧制两道次，道次压下量20％，总压下量42％；最后对轧板在250℃退火30min后水淬，室温断裂延伸率提高到25％(图7)。 
实施例8 
本实施例利用原材料为热轧态AZ31镁合金。经480℃均匀化退火4h后，平均晶粒尺寸约32μm，温断裂延伸率14％(图8)；放入箱式电阻炉中加热至540℃后，保温40min，冲锻后水淬，压下量90％；将冲锻件先在250℃轧制三道次，道次压下量22％，再冷轧一道次，道次压下量12％，轧制总压下量68％；最后对轧板在250℃退火30min后水淬，室温断裂延伸率提高到27.9％(图8)。 

Claims (3)

1.一种高延展性镁合金板带的加工方法，包括下述步骤：
第一步、均匀化处理
将铸态或变形态镁合金，加热到均匀化处理温度进行均匀化处理；
第二步、冲锻
将第一步所得材料加热到400～580℃，保温10～60min，冲锻，冲锻后水淬，所述冲锻的压下量65～95％；
第三步、轧制
将第二步所得的冲锻件进行至少一道次温轧和/或冷轧；
第四步、退火
将轧制后的板带加热到200～550℃，保温5～300min进行退火后水淬。
2.根据权利要求1所述的一种高延展性镁合金板带的加工方法，其特征在于：所述温轧的轧制温度为：室温到150℃时，道次压下量8～25％，总压下量15～50％；所述冷轧的轧制温度为：150～350℃，道次压下量15～45％，总压下量25～70％。
3.根据权利要求1或2所述的一种高延展性镁合金板带的加工方法，其特征在于：均匀化处理工艺参数为：均匀化处理温度400～550℃，保温2～48h后空冷。
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