CN110238195A - 一种各向同性az31镁合金板材的轧制成形方法 - Google Patents
一种各向同性az31镁合金板材的轧制成形方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110238195A CN110238195A CN201810188267.6A CN201810188267A CN110238195A CN 110238195 A CN110238195 A CN 110238195A CN 201810188267 A CN201810188267 A CN 201810188267A CN 110238195 A CN110238195 A CN 110238195A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rolling
- magnesium alloy
- roll
- plate
- isotropism
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 62
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 11
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 3
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
- B21B2001/386—Plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B2201/00—Special rolling modes
- B21B2201/06—Thermomechanical rolling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种各向同性AZ31镁合金板材的轧制成形方法，即在轧制成板材前，对初始材料进行预变形15％，然后绕轧制轴旋转90°后继续轧制，从而获得板材。本发明提高了AZ31镁合金的轧制成形能力，使得最终轧制板材无边裂及断裂现象。同时细化了板材的晶粒，在不降低AZ31镁合金轧板屈服强度的情况下，降低了其各向异性。
Description
技术领域
本发明是一种用于AZ31镁合金板材成形的方法，属于塑性成形技术领域。
背景技术
镁合金因其具有较高比强度，轻质等特点，被广泛地应用在汽车制造、航空航天，电子通讯、国防军事等领域。镁合金的工业用途非常广泛，既可以应用于航空航天，又可以应用于3C产品及各种交通工具。
镁及镁合金属于密排六方结构，在室温条件下主要依靠基面滑移，而基面滑移只能提供两个独立的滑移系，不满足密塞斯准则，无法单靠滑移进行塑性变形，这就导致它们的塑性比体心立方和面心立方金属都要差，其塑性变形依靠滑移和孪生来协调进行；在镁合金塑性变形过程中，通过滑移与孪生来协调变形是其一个重要特点。因此在室温下进行塑性变形时，镁合金容易出现裂纹甚至开裂，这是限制了镁合金轧制成型发展的重要原因。
因为室温成形的局限性，镁合金的轧制成型通常需要进行加热。镁合金轧制过后，通过塑性变形作用，可以获得细小均匀的晶粒，达到提升力学性能的目的。现阶段镁合金轧制成型还多采用传统的对称轧制，在轧制成型的过程中容易产生强烈的基面织构，造成镁合金的性能存在各向异性，严重降低了二次成型能力。因此，滑移系较少，孪生普遍发生以及强烈的基面织构是现阶段镁合金轧制成型的重要特征。镁合金轧制成型还有一个重要特征，在轧制成型的过程中需要进行多次加热。较低的体积热容，较大的传热系数使得镁合金的升温及降温速度都较快。在传统的轧制过程中，镁合金与空气、轧辊之间会发生接触，热交换使得轧件的温度降低的很快。为了控制温度范围，达到轧制的精确性，就必须在轧制的道次间进行加热，除此之外，道次间加热还能够使得已经生成的孪晶发生再结晶，从而提高材料的塑性。所以，道次间多次加热成为了镁合金轧制有别于其他金属轧制的重要特点。
不同的轧制方式会给镁合金带来不同的性能。采用不同的轧制方式时，板材在轧制过程中所发生的变形就可能不同，从而影响到微观组织的形态。例如，晶粒尺寸、织构强弱及类型、各向异性等都会因轧制方式的不同而改变。
采用合适的轧制方式能够很大程度地细化晶粒，降低织构的强度，从而提高板材的成型性能和加工性能。有研究发现，当镁合金的晶粒尺寸细化到10μm以下时，材料将会表现出特殊的超塑性；镁合金板材中的各向异性将会导致力学性能存在方向性，通过改变织构强度与类型，可以很大程度地提高板材的使用性能。
现阶段镁合金板材的主要轧制方式包括(1)异步轧制，异步轧制工艺是指在工作时，两棍之间的圆周线速度存在差异。两个轧辊速度不同是通过控制两个轧辊的半径不同或者使两者的角速度不一致来实现的；(2)累积叠轧，累积叠轧技术最初是由PEREZ-PRADO所开发应用，主要分成切断、表面处理、层叠、预热、轧制几个步骤，也可根据需要重复上述过程，在轧制的过程中可以通过改变压下量的大小来控制板厚；(3)交叉轧制工艺，是指在轧制成形的过程中，道次间改变轧制方向，可以轧制一个道次就换轧制方向，也可以在同一方向上进行多次轧制再换向轧制。
通过研究在不同的轧制方式下，镁合金板材的组织及力学性能，可以有效地帮助选择合适的轧制方式，以适合的方式成型需要的板材。上述异步轧制及累积叠轧，在提高轧板强度的同时，提高了各向异性；交叉轧制虽然降低了各项异性，但其强度也随之降低。
发明内容
本发明的目的在于提高AZ31镁合金的轧制成形能力，在不降低轧板强度的同时改善轧板的表面质量，降低其各向异性。
实现本发明目的的技术方案如下：
本发明未直接将AZ31镁合金棒材轧制成板材，而是在轧制成板材前对AZ31镁合金棒材进行预变形，然后再轧制成板材，避免了边裂及断裂的出现，提高了AZ31镁合金热轧成形能力，降低了各向异性。
本发明提出了一种各向同性AZ31镁合金板材的轧制成形方法，其步骤为：
(1)为了材料轧制成板的顺利进行，在材料的一端加工出30°咬入角，然后绕轧制轴旋转90°后对另一个面加工出30°咬入角；
(2)升温至300℃～400℃；
(3)放入所需轧制AZ31镁合金棒材，并保温20min；
(4)打开二棍轧机，调整轧制参数，使双棍之间的高度满足轧制要求；
(5)待轧机运行平稳后，取出保温后的棒材，并迅速进行轧制；
(6)对其中一个面进行15％的预变形后，保温2min；
(7)保温后，取出试样，绕轧制轴旋转90°后轧制成板材，轧制道次间对轧板进行保温。
本发明相对于现有技术具有显著优点：
1、该工艺在不降低材料屈服强度的情况下，降低其力学性能各向异性。
2、该工艺能够提高材料加工成形后板材的表面质量。
3、该工艺能够提高材料成形能力。
附图说明
图1是本发明预变形轧制AZ31镁合金板材示意图。
图2是轧制成形板材的微观组织照片，其中(a)为原始棒材微观组织，图(b)为300℃轧制时所得微观组织，图(c)为350℃所得微观组织，图(d)为400℃所得微观组织。
图3为350℃下各方向上的力学性能曲线。
图4为轧板照片，图中A为经过预变形的轧板，图B为未采用本方法的轧板。
具体实施方式
实施例1
采用本发明在300℃制备AZ31镁合金板材，并通过实验观察其微观组织，测试其力学性能。
将AZ31镁合金棒材切割出30°咬入角，放入已升温至300℃的马弗炉中保温20min。保温时间足够后，取出试样，在二棍轧机上对其中一个面进行15％的预变形，预变性完成后继续放入马弗炉中保温2min。保温时间足够后，取出试样，将试样绕轧制轴旋转90°后轧制成板材，由于压下量较大，采取多道次轧制，道次间进行回炉保温，保温时间为2min。轧制完成后，对成品板材进行微观组织观察及力学性能测试，如图2(b)其平均晶粒尺寸为6.5μm，晶粒尺寸分布均匀；其屈服强度为276.1MPa，抗拉强度为311.4MPa，延伸率为5％。
实施例2
采用本发明在400℃制备AZ31镁合金板材，并通过实验观察其微观组织，测试其力学性能。
将AZ31镁合金棒材切割出30°咬入角，放入已升温至400℃的马弗炉中保温20min。保温时间足够后，取出试样，在二棍轧机上对其中一个面进行15％的预变形，预变性完成后继续放入马弗炉中保温2min。保温时间足够后，取出试样，将试样绕轧制轴旋转90°后轧制成板材，由于压下量较大，采取多道次轧制，道次间进行回炉保温，保温时间为2min。轧制完成后，对成品板材进行微观组织观察及力学性能测试，如图2(d)其平均晶粒尺寸为15.3μm，晶粒分布均匀；其屈服强度为210.1MPa，抗拉强度为278.3MPa，延伸率为7.6％。
实施例3
为了研究轧板力学性能各向异性的改善情况，采用本发明在350℃制备AZ31镁合金板材，并通过实验观察其微观组织，测试力学性能。
将AZ31镁合金棒材切割出30°咬入角，放入已升温至350℃的马弗炉中保温20min。保温时间足够后，取出试样，在二棍轧机上对其中一个面进行15％的预变形，预变性完成后继续放入马弗炉中保温2min。保温时间足够后，取出试样，将试样绕轧制轴旋转90°后轧制成板材，由于压下量较大，采取多道次轧制，道次间进行回炉保温，保温时间为2min。轧制完成后，对成品板材进行微观组织观察及力学性能测试，如图2(c)其平均晶粒尺寸为9.3μm，晶粒分布均匀；轧制板的力学性能通过沿着轧向，横向和与轧向方向呈45°的拉伸实验进行的拉伸实验来测量。其结果如图3所示，轧制板材在三个方向上具有几乎相似的屈服强度，轧向屈服强度为223.6MPa，抗拉强度为283.9MPA，延伸率为7.5％；横向屈服强度为213.0MPa，抗拉强度为282.2MPa，延伸率为6.3％；与轧向方向呈45°屈服强度为223.9MPa，抗拉强度为277.8MPa，延伸率为7.5％。
Claims (5)
1.一种各向同性AZ31镁合金板材的轧制成形方法，其特征在于，其轧制成形工艺如下：
第一步：将所需轧制的棒材用电火花式线切割机，对任意一个轧制面加工出一定的咬入角，以便于轧制的顺利进行；
第二步：将棒材绕轧制轴旋转90°后对该轧制面加工出相同咬入角；
第三步：升温至300℃～400℃；
第四步：放入所需轧制AZ31镁合金棒材，并进行保温；
第五步：打开二棍轧制，调整压下量；
第六步：待轧机运行平稳后，取出保温后的棒材，并迅速进行轧制；
第七步：对其中一个任意一个轧制面进行预变形后保温；
第八步：保温后，取出棒材，绕轧制轴旋转90°后轧制成板材，轧制道次间进行保温。
2.根据权利要求1所述的一种各向同性AZ31镁合金板材的轧制成形方法，其特征在于，第一步及第二步中的咬入角度为30°。
3.根据权利要求1所述的一种各向同性AZ31镁合金板材的轧制成形方法，其特征在于，第四步中，棒材的保温时间为20min。
4.根据权利要求1所述的一种各向同性AZ31镁合金板材的轧制成形方法，其特征在于，第七步中预变形程度为15％。
5.根据权利要求1所述的一种各向同性AZ31镁合金板材的轧制成形方法，其特征在于，第八步中的道次间保温时间为2min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810188267.6A CN110238195A (zh) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | 一种各向同性az31镁合金板材的轧制成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810188267.6A CN110238195A (zh) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | 一种各向同性az31镁合金板材的轧制成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110238195A true CN110238195A (zh) | 2019-09-17 |
Family
ID=67882117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810188267.6A Pending CN110238195A (zh) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | 一种各向同性az31镁合金板材的轧制成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110238195A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113953322A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-21 | 西安交通大学 | 一种改善高各向异性高强镁合金板材的差温交叉轧制工艺 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002369284A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-20 | Foster Electric Co Ltd | スピーカ用振動板及びその製造方法 |
| CN102039308A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-05-04 | 重庆大学 | 镁合金板材的轧制方法及其辅助轧制方法 |
| CN102814325A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-12-12 | 西安建筑科技大学 | 一种大规格细晶镁合金板材的轧制方法 |
| CN103008346A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 南京理工大学 | 一种镁合金多面循环轧制方法 |
| CN106521381A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-03-22 | 湖南航天新材料技术研究院有限公司 | 一种大尺寸超高强韧性镁合金薄板制备工艺 |
| CN106862269A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-20 | 重庆大学 | 一种抑制镁合金板材边裂的方法 |
| CN107447151A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-12-08 | 福建坤孚股份有限公司 | 一种表面高硬度的镁合金材料 |
-
2018
- 2018-03-07 CN CN201810188267.6A patent/CN110238195A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002369284A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-20 | Foster Electric Co Ltd | スピーカ用振動板及びその製造方法 |
| CN102039308A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-05-04 | 重庆大学 | 镁合金板材的轧制方法及其辅助轧制方法 |
| CN102814325A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-12-12 | 西安建筑科技大学 | 一种大规格细晶镁合金板材的轧制方法 |
| CN103008346A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 南京理工大学 | 一种镁合金多面循环轧制方法 |
| CN106521381A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-03-22 | 湖南航天新材料技术研究院有限公司 | 一种大尺寸超高强韧性镁合金薄板制备工艺 |
| CN106862269A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-20 | 重庆大学 | 一种抑制镁合金板材边裂的方法 |
| CN107447151A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-12-08 | 福建坤孚股份有限公司 | 一种表面高硬度的镁合金材料 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘玲丽: "变面循环轧制AZ31镁合金微观组织与力学性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113953322A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-21 | 西安交通大学 | 一种改善高各向异性高强镁合金板材的差温交叉轧制工艺 |
| CN113953322B (zh) * | 2021-09-29 | 2023-08-15 | 西安交通大学 | 一种改善高各向异性高强镁合金板材的差温交叉轧制工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103695817B (zh) | 一种可热处理铝合金同步淬火热成形工艺 | |
| CN102304654B (zh) | 一种镁合金薄板的制造方法 | |
| CN108687160B (zh) | 一种铝合金板材处理工艺 | |
| CN102989764B (zh) | 一种超细晶镁合金薄板的高成材率加工方法 | |
| CN103447432B (zh) | 一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺 | |
| CN106399886B (zh) | 一种tc4细晶钛合金薄板的制备方法 | |
| CN103540876A (zh) | 一种Al-Cu-Li-X系铝锂合金薄板的制备方法 | |
| CN109750201A (zh) | 一种高成型性能微合金化镁合金薄板及其制备方法 | |
| CN105695910B (zh) | 一种TiAl基合金板材超塑性成形方法 | |
| CN112719179A (zh) | 一种tc1钛合金棒材的锻造方法 | |
| CN106890865A (zh) | 大直径aq80m镁合金饼材挤锻集成成形工艺 | |
| CN106994583B (zh) | 镁合金薄壁锻环的制造方法 | |
| CN101474745B (zh) | Az31b镁合金冲压板材制备方法 | |
| CN103276329B (zh) | 高强度镁合金大规格板材的等温加工工艺 | |
| CN110238195A (zh) | 一种各向同性az31镁合金板材的轧制成形方法 | |
| CN102002656B (zh) | 一种细化析出或弥散强化型块体铜合金晶粒的方法 | |
| CN104372220B (zh) | 高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法 | |
| CN111876700B (zh) | 一种粉末冶金铝合金冷轧板材的热处理工艺 | |
| CN107009094B (zh) | 大直径超高强耐高温镁合金壳体件锻轧集成制备工艺 | |
| CN109136804A (zh) | 高强韧超细双相片层结构QAl10-4-4铝青铜合金的板材的制备方法 | |
| WO2018030231A1 (ja) | 純チタン金属材料薄板の製造方法およびスピーカ振動板の製造方法 | |
| CN109487102B (zh) | 一种超塑成形用铝镁钪合金板材的制备方法 | |
| CN108642410A (zh) | 一种提高铝合金板材综合力学性能的工艺方法 | |
| CN109127756B (zh) | 一种高强度镁合金的挤压模具及镁合金挤压方法 | |
| CN110434264A (zh) | 一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190917 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |