CN107159712A - 一种镁合金箔材制备方法 - Google Patents

Abstract

一种镁合金箔材制备方法，先将镁合金铸锭在惰性气体保护下在573~823K温度下保温12~24小时，对锭坯进行均匀化处理。将均匀化后的铸锭进行热轧开坯，轧制温度为653~773K，总变形量达到70~90%。然后再进行连续热轧，热轧温度为653~773K，每道次轧制变形量为20~50%，轧制结束后进行573K退火热处理。通过电塑性连续轧制，轧制时每道次变形量控制在10~20%，每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理，电退火时间为2分钟，电塑性轧制后的箔材厚度为0.1mm，最后对板材矫平及精整。电塑性退火后镁合金箔材晶粒细小均匀，取向呈随机化分布，力学性能优异。

Description

一种镁合金箔材制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属材料成形与加工领域，具体是涉及一种镁合金箔材成形加工技术，通过电塑性成形技术实现保持材料高强度的同时增强镁合金的塑性。

背景技术

镁合金由于其密度低、比强度高，同时兼具良好的抗蠕变性和抗震吸能等优点，在国防、航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。镁合金由于其具有六方晶体结构的特性，在室温变形条件下能开动的独立滑移系少，导致室温塑性低，变形加工困难。因此，大多数镁合金材料塑性加工需在热激活（T>225 ^oC）条件下进行，由此带来了能源消耗的增加，且板材表面不可避免的产生氧化粘着物。

目前，国内生产宽幅（>800mm）镁合金板材的最小厚度仅为0.3mm，但某些精密的电子器件、大功率镁阳极电池领域以及航空航天领域需要使用到厚度小于0.3mm的超薄镁合金板材。目前，国内外生产厚度小于0.3mm的超薄镁合金板带材最后的轧制阶段均需热轧，并辅以中间退火来完成。然而，在镁合金薄板生产过程中，1mm以下镁合金板材的轧制最容易出现裂纹，其原因是工业生产常用可逆轧机，随着镁板的变薄，镁合金经历了降温轧制过程，终轧时轧辊温度不够。因此，如何实现通过特种加工工艺制备镁合金板带材，特别是超薄板带材，并进行大批量连续化生产高成形性的超薄板带材，是实现镁合金由初级加工向深加工领域推进的关键。镁合金箔材是指厚度小于或等于0.1mm薄板带材，现有的制备工艺难以实现大规模连续化生产，且成本居高不下。通过在轧制过程中施加高能脉冲电流，产生大量的定向漂移的自由电子(电子风)。漂移电子群频繁地定向撞击位错，会对位错段产生一个类似于外加应力的电子风力，促进位错在其滑移面上的移动。电塑性轧制能有效降低轧制抗力，大幅度提高材料的变形能力并改善板材的表面质量。

发明内容

本发明的目的在于解决现有镁合金超薄板带材制备加工困难的难题，提供一种可大规模连续化生产、成本低，且制备的镁合金箔材整体表面质量良好、力学性能优异、耐腐蚀性高的镁合金箔材制备方法。

本发明所述的镁合金箔材制备方法，其特点是主要包括以下步骤：

（1）铸锭均匀化处理

将镁合金铸锭放置在真空炉中，抽去多余的空气，使真空度小于0.1Pa，然后通入惰性气体，在573~823K温度下保温12~24小时，对锭坯进行均匀化处理；

（2）铸锭热轧开坯

将均匀化处理后的锭坯直接进行大变形量热轧开坯，轧制温度为653~773K，热轧开坯总变形量达到70~90%，使具有粗大铸态组织的锭坯完全转变为具有变形组织的板坯，且通过退火提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力；

（3）板坯热粗轧

将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成所需宽度尺寸后，进行热轧，热轧温度为653~773K，第一道次变形量控制在35~50%，确保变形均匀的同时避免板坯的开裂，接着进行4~5道次的热轧，总变形量控制在70~90%之间，最终获得厚度为1~1.5mm的板材，并将板材进行退火热处理；

（4）板材电塑性精轧

在电塑性精轧时，为保证室温条件下不产生裂纹，冷轧板每道次变形量控制在10~20%，每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理，直至板材被轧制到厚度为0.1mm；

（5）板材精整

将电塑性精轧后的板材进行精整，彻底解决波浪边、卷材裂痕和中心凹凸的问题，厚度公差小于±0.01，完成镁合金箔材的制备。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点及有益效果：

1、本发明采用较少的步骤并在室温下实现镁合金箔材的制备。由于采用热轧开坯，电塑性精轧处理（电塑性轧制可以激活非基面滑移系，增强位错的运动能力，使得变形区域晶粒明显细化，伴随着动态再结晶的出现，使得孪生得以抑制），从而节省了能源，在冷轧超薄带、箔材过程中无明显边裂，整体表面质量良好。去毛边后可获得高质量的镁合金箔材，电塑性退火后晶粒细小均匀，且力学性能优异。

2、通过对精轧后箔材的测试，发现其晶粒细小，组织均匀，显微缺陷较少，呈弱基面取向分布，因此具有良好的力学性能以及耐腐蚀性高等优点。

具体实施方式

本发明所述的镁合金箔材制备方法，主要包括以下步骤：

（1）铸锭均匀化处理

将镁合金铸锭放置在真空炉中，抽去多余的空气，使真空度小于0.1Pa，然后通入惰性气体，在573~823K温度下保温12~24小时，对锭坯进行均匀化处理；

（2）铸锭热轧开坯

将均匀化处理后的锭坯直接进行大变形量热轧开坯，轧制温度为653~773K，热轧开坯总变形量达到70~90%，使具有粗大铸态组织的锭坯完全转变为具有变形组织的板坯，且通过退火提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力；

（3）板坯热粗轧

将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成所需宽度尺寸后，进行热轧，热轧温度为653~773K，第一道次变形量控制在35~50%，确保变形均匀的同时避免板坯的开裂，接着进行4~5道次的热轧，总变形量控制在70~90%之间，最终获得厚度为1~1.5mm的板材，并将板材进行退火热处理；

（4）板材电塑性精轧

在电塑性精轧时，为保证室温条件下不产生裂纹，冷轧板每道次变形量控制在10~20%，每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理，直至板材被轧制到厚度为0.1mm；

（5）板材精整

将电塑性精轧后的板材进行精整，彻底解决波浪边、卷材裂痕和中心凹凸的问题，厚度公差小于±0.01，完成镁合金箔材的制备。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

1、将AZ31镁合金铸锭放置在惰性气体保护下，在623K保温12小时，对铸锭坯进行均匀化处理；

2、将均匀化处理后的锭坯切成60mm厚度的板材，直接进行大变形量热轧开坯，轧制温度为673K，热轧开坯总变形量达到80%，厚度减少到12mm，使粗大的铸态组织完全转变为变形组织，通过573K退火1小时提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力；

3、将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成500mm*200mm*12mm，进行热轧，热轧温度为673K，第一道次变形量控制在40%，第二道次变形量控制在45%，第三道次变形量控制在40%，第四道次变形量控制在45%，第五道次变形量控制在23%，轧制成1mm板材，最后进行573K退火0.5小时热处理；

4、电塑性轧制时电压为80V，功率为15KW，脉冲频率为200Hz，轧制时每道次变形量控制在15%，每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理，电退火时间为2分钟，直至板材被轧制到厚度为0.1mm；

5、将电塑性精轧后的板材进行精整，其厚度公差小于±0.01mm。

实施例2：

1、将AZ31镁合金铸锭放置在惰性气体保护下，在623K保温12小时，对铸锭坯进行均匀化处理；

2、将均匀化处理后的锭坯切成60mm厚度的板材，直接进行大变形量热轧开坯，轧制温度为753K，热轧开坯总变形量达到85%，厚度减少到9mm，使粗大的铸态组织完全转变为变形组织，通过573K退火1小时提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力；

3、将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成500mm*200mm*9mm，进行热轧，热轧温度为753K，第一道次变形量控制在40%，第二道次变形量控制在45%，第三道次变形量控制在40%，第四道次变形量控制在45%，第五道次变形量控制在23%，轧制成1.35mm板材，最后进行573K退火0.5小时热处理；

4、电塑性轧制时电压为80V，功率为15KW，脉冲频率为200Hz，轧制时每道次变形量控制在20%，每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理，电退火时间为2分钟，直至板材被轧制到厚度为0.06mm；

5、将电塑性精轧后的板材进行精整，其厚度公差小于±0.01mm。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (1)

1.一种镁合金箔材制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：

（1）铸锭均匀化处理

将镁合金铸锭放置在真空炉中，抽去多余的空气，使真空度小于0.1Pa，然后通入惰性气体，在573~823K温度下保温12~24小时，对锭坯进行均匀化处理；

（2）铸锭热轧开坯

将均匀化处理后的锭坯直接进行大变形量热轧开坯，轧制温度为653~773K，热轧开坯总变形量达到70~90%，使具有粗大铸态组织的锭坯完全转变为具有变形组织的板坯，且通过退火提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力；

（3）板坯热粗轧

将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成所需宽度尺寸后，进行热轧，热轧温度为653~773K，第一道次变形量控制在35~50%，确保变形均匀的同时避免板坯的开裂，接着进行4~5道次的热轧，总变形量控制在70~90%之间，最终获得厚度为1~1.5mm的板材，并将板材进行退火热处理；

（4）板材电塑性精轧

在电塑性精轧时，为保证室温条件下不产生裂纹，冷轧板每道次变形量控制在10~20%，每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理，直至板材被轧制到厚度为0.1mm；

（5）板材精整

将电塑性精轧后的板材进行精整，彻底解决波浪边、卷材裂痕和中心凹凸的问题，厚度公差小于±0.01，完成镁合金箔材的制备。