CN106890851A - 一种镁基复合板材及调控镁基复合板材织构的轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁基复合板材及调控镁基复合板材织构的轧制方法，其中镁基复合板材，由上下叠放的至少两块基材轧制而成，相邻两块基材的结合面为曲面结构。轧制方法如下，1）将两块或多块基材上下叠放，最下层基材的上表面、最上层基材的下表面、如果有中间基材则中间基材的上下表面为由平行沟槽和沟槽间的凸起构成的相同的曲面结构；任意一基材曲面上的沟槽与之结合的相邻基材曲面上的凸起对应且互相扣合放置；2）通过热轧方式将所有基材轧制在一起，轧制沿着基材沟槽方向进行。本发明有利于提升复合板材后续轧制变形能力或冲压变形能力。本轧制方法成本低廉、流程简单，且可规模化加工。

Description

一种镁基复合板材及调控镁基复合板材织构的轧制方法

技术领域

本发明涉及镁合金板材，具体涉及调控镁基复合板材织构的轧制方法，属于镁合金加工技术领域。

背景技术

异种金属复合板材可以充分利用不同金属各自优势，获得具有良好综合性能的板材。镁合金是目前已知最轻的结构材料，具有密度低、比强度、比刚度高、阻尼减震性能好、热扩散系数大、易于机加工和易于回收等特点。镁合金轻质高强的特点使镁基的复合板材（如Mg/Al、Mg/Ti等）成为结构减重的首选材料，在航空航天、交通工具和电子产品中具有广阔的应用前景。

镁基复合板材主要制备方法包括轧制复合、扩散复合和爆炸复合等。其中轧制复合是一种高效且可规模化加工的方法，可以显著降低板材的制备加工成本，是应用最为广泛的镁基复合板制备方法之一。传统的镁基复合板材轧制复合所用的基材均为平板。由于镁合金轧制加工过程中极易产生强基面织构，复合轧制板材中镁组元通常具有强基面织构，极大限制了复合板材的后续轧制成形或冲压成型能力。开发新型轧制复合技术来弱化镁组元的基面织构是亟待解决的关键问题，对于提升镁基复合板材质量和降低加工成本具有重要意义。

发明内容

针对现有镁基复合板轧制技术存在的上述不足，本发明提出一种镁基复合板材及调控镁基复合板材中镁组元织构的轧制方法，本方法能弱化镁合金组元的基面织构，提升板材后续轧制成形或冲压成型性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种镁基复合板材，由上下叠放的至少两块基材轧制而成，从叠放板材任意横截面观察，相邻两块基材的结合面为曲面结构。

所述曲面结构在横截面上的投影为锯齿形、波浪形或者正弦曲线。

一种调控镁基复合板材织构的轧制方法，步骤如下，

1）将两块或多块基材上下叠放，最下层基材的上表面、最上层基材的下表面、如果有中间基材则中间基材的上下表面为由平行沟槽和沟槽间的凸起构成的相同的曲面结构；任意一基材曲面上的沟槽与与之结合的相邻基材曲面上的凸起对应且互相扣合放置；

2）通过热轧方式将所有基材轧制在一起，轧制沿着基材沟槽方向进行。

步骤2）的轧制温度为200-500℃，轧制复合变形量为30-70%。

步骤1）的基材为同种镁合金或异种镁合金或镁合金与非镁合金金属（如铝合金等），基材为铸态或轧制态。

所述由沟槽和凸起构成的基材曲面结构在横截面上的投影为锯齿形、波浪形或者正弦曲线。

基材表面的曲面结构通过铸造方法获得，或者通过机械加工获得。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过设计一种新型的轧制界面，使得镁基材在轧制过程中受到不同于传统平板轧制的应力状态。曲面结构使上下镁基材受到沿不同方向且大小不一的力的作用（如图2所示），使最终复合板中镁组元的基面织构偏离板材法向（ND）。此种织构类型有利于提升复合板材后续轧制变形能力或冲压变形能力。本轧制方法成本低廉、流程简单，且可规模化加工，为高性能镁基复合板材的轧制复合提供了一种新的解决方案。

附图说明

图1-本发明双层板材锯齿形界面结构、波浪形界面结构及多层板材波浪形界面结构示意图。

图2-本发明双层板波浪界面结构（实施例四）轧制复合时界面处应力状态的有限元模拟图。

图3-本发明新型界面板材与传统镁合金复合板材极图对比图。

具体实施方式

本发明公开了一种特殊的复合轧制界面，这种轧制界面可以有效改变镁基轧制复合板材中镁组元的织构。具体方法为将用于轧制复合的基材界面加工成横截面投影为波浪状、锯齿状或类似形状的曲面，接着把两块或者多块具有相同轧制界面的板材叠合后通过热轧复合，形成层状镁基复合板材。

本发明通过设计上述新型轧制界面来调控镁板的织构，将两块或者多块含有新型轧制界面的基材（板材）通过叠轧的方式复合在一起，由此形成了调控镁合金板材织构的轧制方法。

具体而言，本发明调控镁基复合板材织构的轧制方法，步骤如下，

1）将两块或多块镁合金基材上下叠放，最下层基材的上表面、最上层基材的下表面、如果有中间基材则中间基材的上下表面为由平行沟槽和沟槽间的凸起构成的相同的曲面结构；任意一基材曲面上的沟槽与与之结合的相邻基材曲面上的凸起对应且互相扣合放置；基材表面的曲面结构通过铸造方法获得，或者通过机械加工获得。

2）通过热轧的方式将所有基材轧制在一起，轧制沿着基材沟槽方向进行。轧制温度为200-500℃，轧制复合变形量为30-70%。

本发明的基材可以为同种镁合金基材，也可以为异种镁合金基材或镁合金与非镁合金基材。基材初始状态为热轧态或铸态。

所述基材界面主要有如下两种不同的结构。

一、基材轧制界面呈锯齿状，优选每个锯齿斜边与平面呈一定角度，在锯齿尖端处设计出一个平台，并且两块或者多块镁合金基材可以刚好咬合在一起。二、基材轧制界面呈波浪状，每个周期为圆弧组成，并且两块或者多块镁合金基材可以刚好咬合在一起。

除上述锯齿形、波浪形外，还可以是其他类似形状，如正弦曲线等非直线的其他形状。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

基材为AZ31镁合金热轧板，初始尺寸为10mm×70mm×75mm，使用线切割工艺分别将热轧板AZ31切成两块平板基材，再对复合界面进行抛光，去油脂后，两基材叠合并使用铆钉固定在一起。接下来，对复合板进行400℃的叠轧，轧制的压下量为50%，其TD-RD面上的极图为图3（b）。

实施例二：

基材为AZ31镁合金热轧板，初始尺寸为10mm×70mm×75mm，使用线切割工艺分别将热轧板AZ31切成两块含有横截面投影为锯齿形的界面的基材，锯齿的斜边与水平线呈60°（横截面如图1a所示）。再对复合界面进行抛光，去油脂后，两基材叠合并使用铆钉固定在一起。接下来，对复合板进行400℃的叠轧，轧制的压下量为50%，其TD-RD面上的极图为图3（a）。

实施例三：

镁合金铸板ZK60和AZ31初始尺寸为10mm×70mm×75mm，使用线切割工艺分别将ZK60和AZ31铸板切成两块含有横截面投影为波浪形的界面的基材（横截面如图1b所示）。再对复合界面进行抛光，去油脂后，将两基材叠合并使用铆钉固定在一起。接下来，对复合板进行450℃的叠轧，轧制的压下量为53%。

实施例四：铸态AZ31镁合金板和铝合金6082板，初始尺寸为15mm×70mm×75mm，使用线切割工艺将热轧板AZ31和6082板切成含有横截面投影为波浪形的界面的基材。再对复合界面进行抛光，去油脂后，将AZ31与6082依次堆叠成AZ31/6082/AZ31层状板材（横截面如图1c所示），并使用铆钉将三基材固定在一起。接下来，对复合板进行350℃的叠轧，轧制的压下量为40%。实施例四得到的双层板波浪界面结构轧制复合时界面处应力状态的有限元模拟如图2所示。

本发明通过设计并使用一种新型的轧制界面（波浪形或锯齿状），来调控镁基复合板材织构。具有这种新型界面的镁合金板材在轧制过程中，因为存在这种非传统轧制界面，而处于不同于传统轧制的应力应变状态，从而弱化镁板的基面织构，从而提高复合板材后续轧制成形或冲压成型性能。

最后需要说明的是，本发明的上述实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种镁基复合板材，由上下叠放的至少两块基材轧制而成，其特征在于：从叠放板材任意横截面观察，相邻两块基材的结合面为曲面结构。

2.根据权利要求1所述的镁基复合板材，其特征在于：所述曲面结构在横截面上的投影为锯齿形、波浪形或者正弦曲线。

3.一种调控镁基复合板材织构的轧制方法，其特征在于：步骤如下，

1）将两块或多块基材上下叠放，最下层基材的上表面、最上层基材的下表面、如果有中间基材则中间基材的上下表面为由平行沟槽和沟槽间的凸起构成的相同的曲面结构；任意一基材曲面上的沟槽与与之结合的相邻基材曲面上的凸起对应且互相扣合放置；

2）通过热轧方式将所有基材轧制在一起，轧制沿着基材沟槽方向进行。

4.根据权利要求3所述的调控镁基复合板材织构的轧制方法，其特征在于：步骤2）的轧制温度为200-500℃，轧制复合变形量为30-70%。

5.根据权利要求3所述的调控镁基复合板材织构的轧制方法，其特征在于：步骤1）的基材为同种镁合金或异种镁合金或镁合金与非镁合金金属，基材为铸态或轧制态。

6.根据权利要求3所述的调控镁基复合板材织构的轧制方法，其特征在于：所述由沟槽和凸起构成的基材曲面结构在横截面上的投影为锯齿形、波浪形或者正弦曲线。

7.根据权利要求3所述的调控镁基复合板材织构的轧制方法，其特征在于：基材表面的曲面结构通过铸造方法获得，或者通过机械加工获得。