CN103212572B - 一种镁合金板材的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
一种镁合金板材轧制方法，其是将镁合金铸锭固溶处理后，用板式轧机进行轧制，上下轧板为波纹板和平板，波纹高度为2-5mm，每两个波峰间距为10-20mm，厚度为20-30mm，平板厚度为20-30mm；轧制速度为0.08-1mm/min，每步轧制的下轧量为待轧件厚度的5％-20％；轧制分五步：第一步是上轧板为波纹板，下轧板为平板；第二步是将第一步的上下轧板交换位置；第三步是上轧板为波纹板，下轧板为平板，上轧制板的波纹与第一步的波纹交错；第四步是将第三步的上下板交换位置；第五步是上下板都为平板。本发明操作简单，安全性高，成品率高，生产的镁合金板材晶粒细小均匀，具有优良的力学性能。
Description
技术领域 本发明属于金属材料领域，特别涉及一种金属板材的轧制方法。
背景技术 由于镁合金具有质量轻、强度高、刚性好、加工性能好、尺寸稳定性高、抗冲击、衰减性能好及易于回收等优点，是制造汽车、航天航空、电子电器产品等器件的良好材料，使得镁合金板材的轧制技术研究已经成为材料加工领域的一个重要课题。但是轧制镁合金板材工艺常常会遇到两个问题，其一是镁合金是密排六方晶体结构，其滑移系少，塑性变形能力差，难以加工成形；其二是虽然在高温下镁合金能够克服有限的滑移系，提高成形能力，但是氧化问题又非常严重。
目前，传统的镁合金板轧制工艺是将镁合金铸造成锭，再挤压成厚板，然后将厚板经多道次轧制成形，获得所需要的板材。热轧存在对生产设备要求高，生产难度大，成品率低、成本高的问题，而且反复加热晶粒会长大，镁合金板材的力学性能会下降。冷轧时下轧量过大，镁合金又极易开裂，会造成材料的极大浪费。目前,人们所研究的镁合金板材主要是从合金组成方面来考虑，从轧制设备和工艺方面考虑的还不是很足，例如日本国立大学河村能人(CN102822366 A)的镁合金板材在轧制是要求要有长周期叠加结构相，从合金组成来考虑，但是条件比较苛刻，应用范围有限；沼野正祯号(CN 101925682 A)的镁合金板材也是从镁合金组成方面考虑，对于所加入元素的直径有很高的要求，应用起来也不是很容易；张铮(CN 102586561 A)提出了一种高强度镁合金板材的加工工艺，这种工艺比传统的工艺好了很多，但是仍然要反复加热，反复轧制，晶粒会长大，板材又极易开裂。水田桂司(CN 1158762 A)提供的热轧设备，能够防止轧制过程中轧材质量的降低，但是设备要求过高，经济性能又不是很好。
发明内容 本发明目的在于提供一种操作简单、无需加热、成品率高的镁合金板材的轧制方法。本发明主要是用波纹板和平板作为上下轧板，通过五次轧制，最终获得晶粒均匀，力学性能好的镁合金轧制板材。
本发明的轧制方法如下：
将镁合金铸锭在0.45Tm固溶处理10h后，使用板式轧机进行轧制，上下轧板分别为波纹板和平板，它们均为模具钢板，波纹板的每个波纹符合正弦曲线，波纹的高度为2-5mm，每两个波峰之间的距离为10-20mm，厚度为20-30mm，平板的厚度为20-30mm。轧制速度为0.08-1mm/min，每步轧制的下轧量为待轧件厚度的5％-20％。
轧制共需要五步：
1.上轧板为波纹板，下轧板为平板，将上述铸锭放在上下轧板之间进行轧制；
2.将上述第一步的上下轧板交换位置，上轧板为平板，下轧板为波纹板，将上述经过轧制的铸锭放在上下轧板之间进行轧制；
3.将上述第二步的上下轧板交换位置，上轧板为波纹板，下轧板为平板，与第一步相比，上轧板的波纹与第一步的交错；将上述轧制成的厚板放在上下轧板之间继续进行轧制；
4.将第三步的上下轧板交换位置，上轧板为平板，下轧板为波纹板，将上述轧制板放在上下轧板之间进行轧制；
5.上下轧板均为平板，将上述轧制板放在上下轧板之间进行轧制，制备成0.5-2mm的镁合金板材。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、操作简单，安全性高，成品率高，适合规模化生产。
2、轧制过程材料不需要加热，而且可以避免由于下轧量过大而引起的开裂，有效避免晶粒长大。
3、生产的镁合金板材晶粒均匀，延展性好，各向异性低，腐蚀性能好。
附图说明
图1为本发明的波纹板示意简图，其中d为波纹的高度，λ为波纹的宽度；
图2为本发明轧制过程示意图；
图3为本发明实施例1轧制的Mg-5Sn-0.6Gd板材图，(a)为横截面；(b)为轧制面；
图4为本发明实施例2轧制的Mg-1.5Ca-1.5Y板材金相图；
图5为本发明实施例1、2和3轧制的三种板材的延伸率柱状示意图。
具体实施例
实施例1:
将Mg-5Sn-0.6Gd铸锭在0.45Tm(290℃)固溶处理10h后，使用板式轧机进行轧制，上下轧板为波纹板和平板，均为模具钢板，如图1所示，波纹板的每个波纹符合正弦曲线，波纹的高度d为2mm,每两个波峰之间的距离λ为10mm，厚度为25mm，平板的厚度为25mm。轧制速度为0.08mm/min，每步轧制的下轧量为待轧件厚度的5％。
轧制过程如图2所示：
1、上轧板A为波纹板，下轧板C为平板，将上述铸锭B放在上下轧板之间进行轧制；
2、将上述第一步的上下轧板交换位置，上轧板A为平板，下轧板C为波纹板，将上述经过轧制的铸锭B放在上下轧板之间进行轧制；
3、将上述第二步的上下轧板交换位置，上轧板A为波纹板，下轧板C为平板，与第一步相比，上轧板的波纹与第一步的交错；将上述轧制成的厚板B放在上下轧板之间继续进行轧制；
4、将第三步的上下轧板交换位置，上轧板A为平板，下轧板C为波纹板，将上述轧制板B放在上下轧板之间进行轧制；
5、上轧板A和下轧板C均为平板，将上述轧制板B放在上下轧板之间进行轧制，制备成1.3mm的镁合金板材。
从图3中可以看出轧制后Mg-5Sn-0.6Gd板材的宏观厚度达到了1.3mm,而且轧制板的边缘非常平整，从图5(a)中可以看出轧制后得到的Mg-5Sn-0.6Gd板材的延伸率达到了23％左右。
实施例2:
将Mg-1.5Ca-1.5Y铸锭在0.45Tm(277℃)固溶处理10h后，使用板式轧机进行轧制，上下轧板为波纹板和平板，均为模具钢板，波纹板的每个波纹符合正弦曲线，波纹的高度d为5mm,每两个波纹中间的距离λ为20mm，厚度为30mm，平板的厚度为30mm。轧制时使用板式轧机，轧制速度为1mm/min，每步轧制的下轧量为待轧件厚度的20％。
轧制共需要五步：
1、上轧板为波纹板，下轧板为平板，将上述铸锭放在上下轧板之间进行轧制；
2、将上述第一步的上下轧板交换位置，上轧板为平板，下轧板为波纹板，将上述经过轧制的铸锭放在上下轧板之间进行轧制；
3、将上述第二步的上下轧板交换位置，上轧板为波纹板，下轧板为平板，与第一步相比，上轧板的波纹与第一步的交错；将上述轧制成的厚板放在上下轧板之间继续进行轧制；
4、将第三步的上下轧板交换位置，上轧板为平板，下轧板为波纹板，将上述轧制板放在上下轧板之间进行轧制；
5、上下轧板均为平板，将上述轧制板放在上下轧板之间进行轧制，制备成0.5mm的镁合金板材。
从图4中可以看出轧制后Mg-1.5Ca-1.5Y板材的晶粒细小，从图5(b)中可以看出轧制后Mg-1.5Ca-1.5Y板材的延伸率达到了26％左右。
实施例3:
将Mg-3Zr-1.5Ho铸锭在0.45Tm(281℃)固溶处理10h后，使用板式轧机进行轧制，上下轧板为波纹板和平板，均为模具钢板，波纹板的每个波纹符合正弦曲线，波纹的高度d为3.5mm,每两个波峰之间的距离λ为14mm，厚度为20mm，平板的厚度为20mm。轧制速度为0.13mm/min，每步轧制的下轧量为待轧件厚度的12％。
轧制共需要五步：
1、上轧板为波纹板，下轧板为平板，将上述铸锭放在上下轧板之间进行轧制；
2、将上述第一步的上下轧板交换位置，上轧板为平板，下轧板为波纹板，将上述经过轧制的铸锭放在上下轧板之间进行轧制；
3、将上述第二步的上下轧板交换位置，上轧板为波纹板，下轧板为平板，与第一步相比，上轧板的波纹与第一步的交错；将上述轧制成的厚板放在上下轧板之间继续进行轧制；
4、将第三步的上下轧板交换位置，上轧板为平板，下轧板为波纹板，将上述轧制板放在上下轧板之间进行轧制；
5、上下轧板均为平板，将上述轧制板放在上下轧板之间进行轧制，制备成2mm的镁合金板材。
从图5(c)中可以看出轧制后的Mg-3Zr-1.5Ho板材的延伸率达到了29％左右。
Claims (1)
1.一种镁合金板材的轧制方法，其特征在于：将镁合金铸锭在0.45Tm固溶处理10h后，使用板式轧机进行轧制，上下轧板分别为波纹板和平板，它们均为模具钢板，波纹板的每个波纹符合正弦曲线，波纹的高度为2-5mm，每两个波峰之间的距离为10-20mm，厚度为20-30mm，平板的厚度为20-30mm，轧制速度为0.08-1mm/min，每步轧制的下轧量为待轧件厚度的5％-20％；
轧制共需要五步：
(1)上轧板为波纹板，下轧板为平板，将上述铸锭放在上下轧板之间进行轧制；
(2)将上述第一步的上下轧板交换位置，上轧板为平板，下轧板为波纹板，将上述经过轧制的铸锭放在上下轧板之间进行轧制；
(3)将上述第二步的上下轧板交换位置，上轧板为波纹板，下轧板为平板，与第一步相比，上轧板的波纹与第一步的交错；将上述轧制成的厚板放在上下轧板之间继续进行轧制；
(4)将第三步的上下轧板交换位置，上轧板为平板，下轧板为波纹板，将上述轧制板放在上下轧板之间进行轧制；
(5)上下轧板均为平板，将上述轧制板放在上下轧板之间进行轧制，制备成0.5-2mm的镁合金板材。
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