CN109848213A - 非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料制备领域，特别是一种非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法。包括如下步骤：(1)非均匀截面板材成形：所述成形之后的非均匀截面板材表面具有凸起；(2)退火处理；(3)多道次板材轧制：通过多道次轧制，得到均匀截面的多晶粒尺度板材。本发明提出一种非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法，采用不同的轧辊对镁合金板材进行轧制，并配合特定的热处理工艺，制备了多晶粒尺度镁合金板材，达到了提高强度和塑性的同时，也是保留了稀土镁合金材料的耐热性的效果。

Description

非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，特别是一种非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法。
背景技术
镁合金是最轻质的金属结构材料，其密度大约是铝合金的三分之二，钢的四分之一。镁是储量十分充足的材料，约占地球含量的2.7％。镁合金广泛应用于军事工业，、航空航天、汽车等领域。
经对现有技术的文献检索发现，Xiaolei Wu和Yuntian Zhu在《MaterialsResearch Letters》材料研究快报2017:1-6上发表的“Heterogeneous materials:a newclass of materials with unprecedented mechanical properties”(异构材料：一种具有空前的力学性能的材料)一文中，提出了异构材料的概念，又称非均质材料，是材料的不同区域之间具有巨大的强度差异，这种强度上的不均异性可由微观结构的不均匀、晶体结构的不均匀或者元素组成的不均匀等因素引起。同时，不同区域间强度上的巨大差异，使得材料不仅具有高强度，也具有很好的塑性。
与铝合金和钛合金等轻合金相比，镁合金的强度和韧性较差。现有技术中采用细晶强化的方法，可令耐热镁合金的强度和塑性同时提高，但这类镁合金存在耐热性较差的问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法，包括如下步骤：
(1)非均匀截面板材成形：所述成形之后的非均匀截面板材表面具有凸起；
(2)退火处理；
(3)多道次板材轧制：通过多道次轧制，得到均匀截面的多晶粒尺度板材。
所述步骤(1)中的非均匀截面板材成形具体为：采用加热之后的均匀截面的平面板材为原始板材，利用具有凸起的花纹轧辊对平面板材进行轧制。
所述加热具体为在真空热处理炉中加热到300-450℃，保温5-15min；加热后即进行轧制。
所述花纹轧辊的凸起为多条在轧辊表面呈螺旋状分布的半圆形凸起。
所述步骤(2)具体为：非均匀截面板材放入真空热处理炉中，300-450℃保温0.5-2h，使晶粒变均匀，又不会使晶粒过分长大，得到退火后非均匀截面板材。
所述步骤(3)的多道次板材轧制具体为：共轧制四道次，每次轧制前都放入空热处理炉中加热到300-450℃，保温5-10min，加热后即在圆柱形轧辊上进行轧制，轧制后得到多晶粒尺度板材。
所述四道次轧制的下轧量分别为15％、25％、30％和35％。
所述镁合金为GW103K镁合金。
本发明与现有技术相比，其显著优点如下：
(1)本发明提出一种非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法，采用不同的轧辊对镁合金板材进行轧制，并配合特定的热处理工艺，制备了多晶粒尺度镁合金板材，达到了提高强度和塑性的同时，也是保留了稀土镁合金材料的耐热性的效果。
(2)本发明采用非均匀截面轧制的方法，制备多晶粒尺度镁合金的方法，具有极大的微观结构设计指向性和灵活性，可根据需求轧辊的形状，从而控制变形量和变形位置，从而获得一系列具有多晶粒的镁合金板材。
(3)本发明采用方法，制备大尺寸的多晶粒尺寸镁合金板材，方法简单，具有较好的市场推广价值。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为非均匀截面板材成型示意图。
图2为非均匀截面轧制后的板材示意图。
图3为板材轧制示意图。
图4成品板材上表面多晶粒尺度示意图。
附图标记说明
1-镁合金板材，2-花纹轧辊，3-非均匀截面板材，4-退火后非均匀截面板材，5-圆柱形轧辊，6-多晶粒尺度板材。
具体实施方式
本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：
第一步，非均匀截面板材成形：轧制前将GW103K镁合金板材放入真空热处理炉中加热到300℃～450℃，保温5～15min，拿出后立即在具有一定形状的轧辊对平面板材进行轧制，制成具有非均匀截面的板材。
第二步，退火处理：经非均匀轧制后的板材内部，因不同部分变形量存在着较大的差异，因此晶粒尺寸也存在着较大的差异，通过退火处理，使板材内部的晶粒尺寸重新恢复到非均匀轧制变形前的状态。
第三步，多道次板材轧制：每道次轧制前，将步骤二的GW103K镁合金板材放入真空热处理炉中加热到300℃～450℃，保温5～15min，马上在圆柱形轧辊上进行轧制，使板材恢复到原来的均匀截面状态，同时由于板材在不同区域间的变形量存在着较大的差异，变形量较大的地方晶粒细化的效果明显，而变形量较小的地方晶粒细化效果不明显，镁合金在局部地区塑性和韧性得到较大的提升，而另外部分区域由于塑性变形量较小，镁合金的耐热性得到了保留，从而达到了提高镁合金材料强度和塑性的同时，不失镁合金的耐热性的效果。
实施例1
以稀土镁合金GW103K为实施例，给出详细的实施方式。以下实施例涉三个步骤包括：非均匀截面板材成形、均匀化退火和多道次板材轧制，其中：
步骤一：非均匀截面板材成形，如图1所示，轧制前将GW103K镁合金板材1放入真空热处理炉中加热到330℃，保温10min，拿出后马上采用半圆形花纹轧辊2对GW103K镁合金原始板材1进行轧制，制成非均匀截面板材3，如图2所示，上下两个面形成交叉的花纹。
步骤二：退火处理退火，将步骤一得到的GW103K镁合金非均匀截面板材3放入真空热处理炉中，325℃保温1h，使晶粒变均匀，又不会使晶粒过分长大，得到退火后非均匀截面板材4。
步骤三：多道次板材轧制：每道次轧制前，将步骤二的GW103K退火后非均匀截面板材4放入真空热处理炉中加热到350℃，保温10min，马上在圆柱形轧辊5上进行轧制，下轧量为15％、25％、30％和35％，共轧制四道次，得到多晶粒尺度镁合金板材6。
板材轧制示意图如图3所示。板材恢复到原来的均匀截面状态，同时由于板材在不同区域间的变形量存在着较大的差异，如图4所示为板材上表面多晶粒尺度示意图，在变形量较大的地方晶粒细化的效果明显，而变形量较小的地方晶粒细化效果不明显，镁合金在局部地区塑性和韧性得到较大的提升，而另外部分区域由于塑性变形量较小，镁合金的耐热性得到了保留，从而达到了提高镁合金材料强度和塑性的同时，不失镁合金的耐热性的效果。

Claims (8)

1.一种非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)非均匀截面板材成形：所述成形之后的非均匀截面板材(3)表面具有凸起；
(2)退火处理；
(3)多道次板材轧制：通过多道次轧制，得到均匀截面的多晶粒尺度板材(6)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的非均匀截面板材成形具体为：采用加热之后的均匀截面的平面板材(1)为原始板材，利用具有凸起的花纹轧辊(2)对平面板材(1)进行轧制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热具体为在真空热处理炉中加热到300-450℃，保温5-15min；加热后即进行轧制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述花纹轧辊(2)的凸起为多条在轧辊表面呈螺旋状分布的半圆形凸起。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)的退火处理具体为：非均匀截面板材(3)放入真空热处理炉中，300-450℃保温0.5-2h，使晶粒变均匀，又不会使晶粒过分长大，得到退火后非均匀截面板材(4)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)的多道次板材轧制具体为：共轧制四道次，每次轧制前都放入空热处理炉中加热到300-450℃，保温5-10min，加热后即在圆柱形轧辊(5)上进行轧制，轧制后得到多晶粒尺度板材(6)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述四道次轧制的下轧量分别为15％、25％、30％和35％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镁合金为GW103K镁合金。
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