CN102909217B - 铝板包套的镁合金的轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝板包套的镁合金的轧制方法，是针对常规轧制过程中镁合金板材温降严重、成型性差的缺点而设计，在轧制之前对镁合金板材进行包括如下步骤的预处理：步骤一，将铝底板设置合适形状的凹槽；步骤二，将镁合金置于凹槽中，取铝面板覆盖于镁合金表面上；步骤三，将铝底板与铝面板采用焊接工艺焊合，并设置坡口。本发明的方法可防止轧制过程中镁合金板材温度的降低，使得板材基面织构明显弱化，同时减少镁合金在轧制过程中由于低温而引起的边裂，提高了其变形能力，节省了时间，提高了工作效率。

Description

铝板包套的镁合金的轧制方法

技术领域

本发明属于板材加工技术领域，具体地说，涉及一种铝板包套的镁合金的轧制方法。

背景技术

随着现代汽车、航空航天等制造行业的发展，镁合金以其优异的性能而受到越来越广泛的关注。在实用材料中，镁合金的密度最低（约1.74g／cm³），比强度和比刚度很高，而且阻尼性好、切削加工性好、导电导热性好，在汽车、航天器上应用可有效降低产品整体质量，具有很大的发展潜力。

常用的镁合金生产技术有压铸、轧制、挤压、锻造以及板料冲压成形等。然而由于镁合金是密排六方结构，只有3个可动滑移系和2个独立的滑移系，因此室温延展性差，只有在200～250℃以上才具有良好的成型性，热变形的镁合金部件表面质量差和低温成型能力差都成为制约镁合金广泛应用的主要因素。

轧制作为镁合金的重要加工变形方式受到了广泛的关注，由于镁合金的室温变形能力差，因此常用的轧制工艺为温轧和热轧。但在轧制过程中镁合金板材的温降严重，因此成型后的板材容易出现裂纹等变形缺陷，而且表面粗糙，氧化严重；同时，由于温度的降低，使镁合金板材的基面织构强度增加，存在严重的各向异性，从而材料的塑性降低，不利于后续加工。

经过对现有技术的检索发现，张丁非等在“AZ31镁合金轧制工艺的研究，材料工程，2011，（11）：68-72”公开文献中记载：AZ31镁合金在大变形量下轧制易产生裂纹，裂纹的产生可能是由于随着累积变形量增加，内应力激增，在难变形的硬取向晶粒区或第二相处产生应力集中，萌生裂纹。”而张俊红等在“包套轧制制备TiAl基合金板材，中国有色金属学报，2001，11（6）：1055-1058”文献中报道：包套轧制降低了TiAl基合金变形过程中的局部流变系数，抑制了微裂纹的进一步扩展，从而提高了TiAl基合金的可加工性能。由此可见，在传统轧制过程中镁合金板材温降严重，使得实际加工温度远低于预热温度，导致镁合金的基面织构强化，大大降低了镁合金进一步变形的能力，而且由于低温也会导致板材表面质量和成型性差。然而采用包套轧制可克服在轧制过程中温降严重的缺点，弱化了板材的基面织构，改善了板材的成型性，因此包套轧制是行之有效的改善板材成型性的工艺。

进一步检索发现，为了提高镁合金的表面质量，现有技术主要是针对设计了一种镁铝复合板材，公开号为CN101049745A的中国专利《一种镁基包覆铝材复合镁板带材及其复合方法》，记载了一种采用热轧方法在中温塑性变形条件下将镁板材料和铝材焊合成为一种复合镁板材，提高了板材的冷变形能力以及表面铝板具有保护镁板的作用，耐蚀性得到提高。同时，公开号为CN102350492A的中国专利《一种铸造包铝镁合金复合铸锭的制备方法》，所制备的包铝镁合金复合铸锭可形成多重复杂的冶金结合界面结构，为后续包铝镁合金复合板提供了高质量的锭坯。

然而，现有技术都是针对改善镁合金的表面质量，制备复合板材，并没有克服加工过程中板材的温降，对镁合金的强基面织构无弱化作用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种铝板包套的镁合金的轧制方法。本发明克服了镁合金在轧制过程中温度的降低，使得镁合金的基面织构得到弱化，同时由于温降而导致的表面质量差等缺点。本发明的方法是针对常规轧制过程中镁合金板材温降严重、成型性差的缺点而设计。

本发明是通过如下技术方案来实现的，本发明涉及一种铝板包套的镁合金的轧制方法，采用常规轧制方法进行轧制，其特征在于，在轧制之前先进行包括如下步骤的处理：

步骤一，将铝底板设置合适形状的凹槽；

步骤二，将镁合金置于凹槽中，取铝面板覆盖于镁合金表面上；

步骤三，将铝底板与铝面板采用焊接工艺焊合，得到铝板包套的合金板，并设置坡口。

优选地，所述铝板的牌号为6063系铝合金或纯铝。

优选地，所述6063系铝合金的组分及质量分数为：

Si0.20～0.6%，

Cu≤0.10%，

Mg0.45～0.9%，

Zn≤0.10%，

Mn≤0.10%，

Ti≤0.10%，

Cr≤0.10%，

Fe≤0.350%，

余量为铝。

优选地，所述镁合金的牌号为AZ31、ZE20或GWK系列的镁合金。

优选地，所述AZ31镁合金的组分及质量分数为：Al3-3.2%，Zn0.8%，Mn0.4%，余量为Mg。

优选地，所述ZE20镁合金的组分及质量分数为：Zn2.0%，Ce0.5%，余量为Mg。

优选地，所述GWK系列镁合金的组分及质量分数为：Gd6～10%，Y1～3%，余量为Mg。

优选地，所述焊接工艺为激光焊接。

优选地，所述铝板包套的合金板在轧制前先加热到300～550℃，保温30～60min；轧辊的预热温度为200℃，轧制速度10mm/s。

优选地，所述轧制方法为两步连轧，即连续轧制两道次之后放入炉中退火，每道次的变形量为20%，中间退火时间为10min。

本发明具有如下的有益效果：本发明的方法可防止轧制过程中镁合金板材温度的降低，使得基面织构得到弱化，同时减少镁合金在轧制过程中由于低温而导致的边裂，提高了其变形能力，节省了时间，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明方法中铝板包套的结构分解示意图；

图2为铝板包套的结构示意图；

图3为未采用铝板包套的镁合金板材轧后的效果图；

图4为采用本发明的方法轧制的镁合金板材的效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例涉及一种铝板包套的镁合金的轧制方法，包括如下步骤：取铝面板1，镁合金2，以及设置有与镁合金2的形状配合的凹槽3的铝底板4；

其中铝板的牌号为6063系铝合金；所述6063系铝合金的组分及质量分数为：Si0.20～0.6%，Cu≤0.10%，Mg0.45～0.9%，Zn≤0.10%，Mn≤0.10%，Ti≤0.10%，Cr≤0.10%，Fe≤0.350%，余量为铝。

将镁合金2置于凹槽中3，取铝面板1覆盖于镁合金2的表面上；所述镁合金2的尺寸为：150×70×10mm（长×宽×厚）；所述镁合金的牌号ZE20，所述ZE20镁合金的组分及质量分数为：Zn2.0%，Ce0.5%，余量为Mg；

将铝底板4与铝面板1采用焊接工艺进行焊接，并设置坡口；采用铝板包套后合金板材的尺寸为250×90×20mm（长×宽×厚）；之后进行轧制。

图1为铝板包套的结构分解示意图；图2为铝板包套的结构示意图。实施效果：轧制之前，板材的预热温度为550℃，预热时间为60min，同时将轧辊的温度升高到200℃并保温，轧制速度为10mm/s；

ZE20镁合金板材采用两步连轧的工艺，也即连续轧制两道次之后放入炉中退火，每道次的变形量为20%，终轧板厚度为1mm，中间退火时间为10min；

轧制过程中，发现未采用铝板包套的ZE20合金由于温度的降低发生明显的边裂，而且表面氧化严重，变形不均匀，如图3所示；而采用铝包套的ZE20合金表面无裂纹且质量良好，见图4。实验测得采用铝板包套后ZE20镁合金板材的延伸率提高5%以上，塑性更好，而且基面织构明显弱化。

实施例2

本实施例的实施方法同实施例，所不同之处在于，所述镁合金的牌号为AZ31；所述AZ31镁合金的组分及质量分数为：Al3-3.2%，Zn0.8%，Mn0.4%，余量为Mg；其中铝板为纯铝；所述镁合金的尺寸为：150×70×10mm（长×宽×厚）；

实施效果：在300℃下采取铝板包套轧制AZ31镁合金板材，加工后板材的尺寸为250×90×20mm（长×宽×厚）。

镁合金板材预热温度为350℃，时间为30min；将轧辊加热到200℃并保温；轧制速度为10mm/s，采用两步连轧的工艺，即连续轧制两道次之后放入炉中退火，每道次变形量为15%，中间退火时间为10min，终轧板厚度为2mm。

轧制后，镁合金板材基面织构明显弱化，表面成型质量良好，板材表面无裂纹，也未被氧化。

实施例3

本实施例的实施方法同实施例1，所不同之处在于，所述镁合金的牌号GWK，所述GWK系列镁合金的组分及质量分数为：Gd6～10%，Y1～3%，余量为Mg。

所述镁合金的尺寸为150×70×10mm（长×宽×厚）；

所述铝板包套后合金板材总的尺寸为250×90×20mm（长×宽×厚）；

实施效果：在400℃下轧制，轧制之前，合金板材的预热温度为400℃，预热时间为50min，在轧制过程中将轧辊的温度升高到200℃并保温，轧制速度为10mm/s；

采用两步连轧的工艺，也即连续轧制两道次之后放入炉中退火，每道次的变形量为20%，中间退火时间为10min；

轧后，观察复合材料表面成型状况，发现采用铝板包套的GW103K合金成型质量好，表面无裂纹，未被氧化，变形比较均匀，而未采用铝板包套的GW103K合金板材表面已出现边裂而且氧化严重，与ZE20合金类似，板材变形不均匀，边缘的变形量比中间变形量大。通过对两种不同条件下的板材进行拉伸试验，发现采用铝板包套的GW103合金板材延伸率提高5%以上，塑性更好。采用EBSD测试发现铝板包套的合金板材基面织构明显弱化。

综上所述，本发明的方法可防止轧制过程中镁合金板材温度的降低，使得基面织构得到弱化，同时减少镁合金在轧制过程中由于低温而导致的边裂，提高了其变形能力，节省了时间，提高了工作效率。

Claims (6)

1.一种铝板包套的镁合金的轧制方法，采用常规轧制方法进行轧制，其特征在于，在轧制之前先进行包括如下步骤的处理：

步骤一，将铝底板设置合适形状的凹槽；

步骤二，将镁合金置于凹槽中，取铝面板覆盖于镁合金表面上；

所述镁合金的牌号为AZ31、ZE20或GWK系列的镁合金；

步骤三，将铝底板与铝面板采用焊接工艺焊合，得到铝板包套的合金板，并设置坡口；

所述焊接工艺为激光焊接；

所述铝板包套的合金板在轧制前先加热到300～550℃，保温30～60min；

所述铝板包套的合金板在轧制前，轧辊的预热温度为200℃，轧制速度10mm/s；

所述轧制方法为两步连轧，即连续轧制两道次之后放入炉中退火，每道次的变形量为20％，退火时间为10min。

2.如权利要求1所述的铝板包套的镁合金的轧制方法，其特征在于，所述铝板的牌号为6063系铝合金或纯铝。

3.如权利要求2所述的铝板包套的镁合金的轧制方法，其特征在于，所述6063系铝合金的组分及质量分数为：

Si0.20～0.6％，

Cu≤0.10％，

Mg0.45～0.9％，

Zn≤0.10％，

Mn≤0.10％，

Ti≤0.10％，

Cr≤0.10％，

Fe≤0.350％，

余量为铝。

4.如权利要求1所述的铝板包套的镁合金的轧制方法，其特征在于，所述AZ31镁合金的组分及质量分数为：Al3-3.2％，Zn0.8％，Mn0.4％，余量为Mg。

5.如权利要求1所述的铝板包套的镁合金的轧制方法，其特征在于，所述ZE20镁合金的组分及质量分数为：Zn2.0％，Ce0.5％，余量为Mg。

6.如权利要求1所述的铝板包套的镁合金的轧制方法，其特征在于，所述GWK系列镁合金的组分及质量分数为：Gd6～10％，Y1～3％，余量为Mg。