CN104109827B - Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺 - Google Patents

Abstract

一种Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺，包括以下步骤：步骤1.将铸锭切头去尾去皮，然后经过18～36小时、310～350℃的均匀化热处理；步骤2.温度保持在310～350℃，轧机轧制1～2道次，每道次压下量为10～25％，总压下量小于50％；步骤3.空冷或者水冷至140～190℃，保温10～60分钟，使整个坯料温度均匀；步骤4.在140～190℃轧制，每道次压下量为10～25％，轧制1～6道次。该工艺可以使轧制后的Mg-Zn合金的强度达到300Mpa以上，或延伸率达到20％以上，使其此类镁合金具有较好的综合力学性能。

Description

Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺

技术领域

本发明涉及镁合金板材的轧制工艺，尤其涉及Mg-Zn系镁合金的轧制工艺。

背景技术

目前开发的镁合金主要包括Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-RE系、Mg-Li系等，其中Mg-Zn系合金表现出优异的时效强化特性，具有易加工性和可焊接性等方面的优点。

Mg-Zn系合金具有良好的可时效强化作用，是高强镁合金中的一个重要组成系列。常添加的合金元素有Zr、RE、Cu和Mn等。Mn在镁合金中的作用主要体现在：提高耐蚀性、改善铸造性能、细化晶粒、固溶强化、提高力学性能、提高挤压过程中的成形性能。Mg-Zn-Mn新型镁合金不含Zr，相对于其它Mg-Zn系合金价格低廉并可时效强化，有更广阔的应用前景。Mg-6Zn-1Mn变形镁合金可以在300-460℃的温度下挤压成型，且经过“固溶+时效”处理后强度显著提高。Mg-Zn系合金可通过时效处理显著提高强度，这是这种合金的一个典型特征；且时效处理后的Mg-Zn系合金的强度一般都超过300Mpa，是高强镁合金。Mg-Zn-Mn合金不含金属Zr和稀土元素，不含我国短缺的金属元素，制作简单，价格低廉，挤压温度低，推广应用前景好。

但是，目前Mg-Zn系镁合金板材的成型方式还没有成熟的轧制工艺，主要原因是镁合金的密排六方结构，滑移系少；当Mg-Zn系合金中Zn的含量较高时(一些常用合金的Zn含量较高，例如ZK606％Zn，ZM616％Zn),合金的变形性变的不好，轧制变形困难。因此，目前Mg-Zn系镁合金板材的加工变形以挤压为主，以挤压为主，挤压工艺不仅生产效率低，而且该工艺不适合宽幅镁合金板的生产，因此，需要发明一种Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺，以满足大规模、批量高效的生产要求，同时提高Mg-Zn系镁合金板材的产品质量。

发明内容

针对现有技术中，通过挤压工艺进行Mg-Zn系镁合金板材的制造，不仅生产效率低，而且该工艺不能用于宽幅镁合金板生产的技术问题，本发明的目的是提供一种Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺，该工艺不仅可以用于宽幅镁合金板的生产，而且生产效率高、生产的Mg-Zn系镁合金板材产品质量稳定，满足现代企业大规模、批量高效的生产要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺，包括以下步骤：

步骤1.将铸锭切头去尾去皮，然后经过18～36小时、310～350℃的均匀化热处理；

由于Mg-Zn系镁合金中，如果Zn的含量或者其他合金元素的合金含量较高(Mg-6Zn-1Mn中Zn的元素含量就较高)，会在铸态镁合金中存在大量的MgZn、MgZn₂等第二相化合物，不利于后续的轧制变形。在轧制前需要对该种合金进行均匀化热处理。Mg-Zn系镁合金的均匀化热处理温度宜在310～350℃。因温度过高其中的第二相化合物会熔化，整个镁合金就会过烧，报废；如果温度过低又不能使其中的溶质原子快速扩散到镁合金基体中。因此，步骤1先将铸锭进行18～36小时、310～350℃的均匀化热处理。

步骤2.温度保持在310～350℃，轧机轧制1～2道次，每道次压下量为10～25％，总压下量小于50％；通过较高温度(310～350℃)的热变形使Zn、Mn等溶质原子更加充分的固溶到镁合金基体中。为后续的低温轧制中起到时效强化效果做准备。

步骤3.空冷或者水冷至140～190℃，保温10～60分钟，使整个坯料温度均匀；

空冷或者水冷的目的是保持Mg-Zn系镁合金中Zn原子的饱和、或者过饱和状态，如果冷却速度太慢Zn原子会以粗大的MgZn或者MgZn₂等化合物的形式析出，不利于后续的轧制变形。

步骤4.在140～190℃轧制，每道次压下量为10～25％，轧制1～6道次。

在140～190℃轧制是为了使Zn原子均匀、弥散的析出细小的MgZn₂等化合物，发挥时效强化的作用。生产出高强镁合金板。轧制道次越多，变形量越大，镁合金板的强度越高。

进一步，步骤2中，轧机轧制2道次，两次轧制间隔15～40分钟。道次间坯料放回保温炉中进行保温，两次轧制间隔一定的时间可以使整个坯料温度均匀。

进一步，步骤1中，铸锭均匀化热处理的温度为330℃，保温24小时。

进一步，步骤3中，也可以将坯料空冷或者水冷后重新加热至140～190℃。

本发明的有益技术效果是：

本发明的Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺根据Mg-Zn系合金的变形特性，制定了合理的轧制工艺，该工艺通过较高温度的初轧和合适温度的轧制达到时效析出强化的效果，不仅可以将Mg-Zn系合金轧制成型，而且可以使轧制后的Mg-Zn合金的强度达到300Mpa以上，或延伸率达到20％以上，使其此类镁合金具有较好的综合力学性能。

具体实施方式

下面以Mg-6Zn-1Mn合金为例，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

实施例一：

步骤1.将铸锭切头去尾去皮，然后经过36小时、310℃的均匀化热处理；

步骤2.温度保持在310℃，轧制第1道次，压下量为20％；温度保持310℃，15分钟后轧制第2道次，压下量为25％；

步骤3.空冷至140℃，保温10分钟，使整个坯料温度均匀；

步骤4.在140℃下轧制，每道次压下量为15％，轧制3道次；然后再轧制10％，加工完成。

实施例二：

步骤1.将铸锭切头去尾去皮，然后经过18小时、350℃的均匀化热处理；

步骤2.温度保持在350℃，轧机轧制第1道次，压下量为10％；温度保持330℃，40分钟后轧制第2道次，压下量为25％；

步骤3.水冷，然后加热到190℃，保温60分钟，使整个坯料温度均匀；

步骤4.在190℃下轧制，每道次压下量为25％，轧制2道次；然后再轧制15％，加工完成。

实施例三：

步骤1.将铸锭切头去尾去皮，然后经过24小时、330℃的均匀化热处理；

步骤2.温度保持在330℃，轧机轧制第1道次，压下量为15％；温度保持330℃，25分钟后轧制第2道次，压下量为25％；

步骤3.空冷至180℃，保温30分钟，使整个坯料温度均匀；

步骤4.在180℃下轧制，每道次压下量为10％，轧制6道次。

显而易见，步骤1中，应根据铸锭的大小确定均匀化热处理的温度和时间，可以是310℃，320℃，330℃，340℃，350℃等，也可以是310～350℃范围内的其他值；时间可以是18h，20h，22h，24h，26h，28h，30h，32h，34h，36h等，也可以是18～36小时范围内的其他值；

步骤3中的保温时间应根据镁合金板的尺寸来确定，镁合金板越厚越宽越长，需要保温时间越长，以保证材料温度均匀，保温时间可以是10min，20min，30min，40min，50min，60min，也可以是10～60分钟范围内的其他值；

通过上述工艺轧制后的Mg-Zn合金，强度达到300Mpa以上，或延伸率达到20％以上，生产的镁合金具有较好的综合力学性能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.将铸锭切头去尾去皮，然后经过18～36小时、310～350℃的均匀化热处理；

步骤2.温度保持在310～350℃，轧机轧制1～2道次，每道次压下量为10～25％，总压下量小于50％；

步骤3.空冷或者水冷至140～190℃，保温10～60分钟，使整个坯料温度均匀；

步骤4.在140～190℃轧制，每道次压下量为10～25％，轧制1～6道次。

2.根据权利要求1所述的Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺，其特征在于，步骤2中，轧机轧制2道次，两次轧制间隔15～40分钟。

3.根据权利要求1或2所述的Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺，其特征在于，步骤1中，铸锭均匀化热处理的温度为330℃，保温24小时。

4.一种Mg-Zn系镁合金板材的轧制工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.将铸锭切头去尾去皮，然后经过18～36小时、310～350℃的均匀化热处理；

步骤2.温度保持在310～350℃，轧机轧制1～2道次，每道次压下量为10～25％，总压下量小于50％；

步骤3.将坯料空冷或者水冷后重新加热至140～190℃，保温10～60分钟，使整个坯料温度均匀；

步骤4.在140～190℃轧制，每道次压下量为10～25％，轧制1～6道次。