CN110404966A - 用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺，在粗轧步骤中，控制各轧制道次的轧制速度为50‑100m/min，且各轧制道次的压下量控制在60‑90％。本发明还公开了一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的方法，其包括本发明所述的粗轧工艺。本发明所述的用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺和方法的轧制速度高、压下量大，使粗轧步骤后镁合金板坯的平均晶粒尺寸≤20μm，使经后续温轧后制得的镁合金薄板具有良好的轧制板型，其屈服强度≥220MPa，抗拉强度≥290MPa，延伸率≥15％。
Description
技术领域
本发明涉及一种粗轧工艺和方法，尤其涉及一种用于制备镁合金薄板的粗轧工艺和方法。
背景技术
镁合金具有低密度(1.8g/cm3)、高比强度和高比刚度以及优良的物理属性(如导热性能、电磁屏蔽性能、阻尼减震性能和对声音高频音域的响应特性)，其在汽车、轨道交通等运输工业和家电电子工业等诸多领域里具有良好的应用前景。
目前制约镁合金板材应用和发展的因素主要有以下两点：一是镁合金属于密排六方晶体结构，独立滑移系少，室温加工性能较差，一般认为镁合金的塑性会随着应变速率的提高而下降，因此轧制时通常采用的轧制速度小于5m/min，远远小于钢铁及铝、铜等有色金属的轧制速度，使镁合金板材的生产成本升高。二是考虑到镁合金板材的塑性较差，现有技术中的镁合金板材的生产制造均采用多道次且小压下量的方式在高温下(即热轧)进行，在现有的常规生产工序中轧制镁合金中厚板就要多达十余道次。
现有技术中，公开号为CN101648210A，公开日为2010年2月17日，名称为“低温高速大加工量轧制变形镁合金板材的加工方法”的中国专利文献公开了一种用于镁合金板材的加工方法，该加工方法包括步骤：在传统的铸锭(扁坯)→铣面(铣边)→探伤→均匀化处理→加热→热轧→矫直→锯切→表面处理→检测→涂油包装的扁锭加热-热轧生产中厚板的工艺基础上，针对工艺中的热轧工艺采用控制轧制温度、轧制速度(尤其是终轧温度及速度)及每道次的压下量以及各道次变形之间的间隔时间与冷却速度的方法来控制镁合金热轧板的晶粒度，从而达到提高其综合力学性能的目的，尽管该其轧制速度高达180m/min，但是单道次压下量最大时也仅为30～42％。
公开号为CN103316915A，公开日为2013年9月25日，名称为“一种宽幅镁合金板材的制造方法”的中国专利文献公开了一种宽幅镁合金板材高效制造方法，该制造方法的步骤包括：将细晶、均质、低内应力的镁合金板坯经均匀化处理后进行可逆高速热轧，在可逆高速热轧过程中多次采用中间道次高温预退火以及与立辊轧制和预拉伸相结合的方式对板材进行超大压下变形，经过数道次热轧后即可获得镁合金中厚度板，利用上述方法获得中厚板经切头尾和剪边处理后，对表面进行打磨抛光处理后，经加热退火后精轧，在精轧程过中多次采用中间道次高温预退火以及与反复弯曲变形和高速异步轧制相结合对板材进行超大压下变形，获得高精度的镁合金板材。然而，该加工方法的工艺步骤较为复杂，很难广泛地应用于实际生产中。
基于此，希望获得一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺和方法，该粗轧工艺和方法流程简单，能够提高镁合金薄板的生产效率，使镁合金薄板易于大批量生产，还能够改善镁合金薄板的综合力学性能，保证良好的轧制板型。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺，该粗轧工艺利用高速度大压下量的大变形轧制，有效降低轧制镁合金板坯的晶粒度，提升轧制镁合金板坯的力学性能。
为了实现上述目的，本发明提出了一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺，
在粗轧步骤中，控制各轧制道次的轧制速度为50-100m/min，且各轧制道次的压下量控制在60-90％。
上述技术方案中，控制各轧制道次的轧制速度为50-100m/min，且各轧制道次的压下量控制在60-90％，以便有效降低轧制镁合金板坯的晶粒度，提升轧制镁合金板坯的力学性能。
进一步地，在本发明所述的粗轧工艺中，在粗轧步骤中，各轧制道次在轧制前进行预热，控制预热温度为300-450℃，保温15-60min，保持各轧制道次的轧制变形温度为300-400℃。
更进一步地，在本发明所述的粗轧工艺中，所述粗轧步骤进行一个道次的轧制。
进一步地，在本发明所述的粗轧工艺中，粗轧步骤后获得镁合金板坯的平均晶粒尺寸≤20μm。
相应地，本发明的另一目的在于提供一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的方法，该方法利用高速度大压下量的大变形轧制，有效降低轧制镁合金板坯的晶粒度，提升轧制镁合金板坯的力学性能，并利用随后的温轧和退火进一步改善镁合金板坯的轧制板型和综合力学性能，该方法工艺流程简单，有利于提高生产效率，实现高强度高延展性镁合金薄板在工业中的大批量生产。
为了实现上述目的，本发明提出了一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的方法，其包括本发明所述的粗轧工艺。
进一步地，在本发明所述的方法中，在所述粗轧步骤后还包括：
温轧：经过至少一个道次的温轧到目标厚度，其中，温轧步骤中在镁合金板坯轧制方向上的前、后两侧施加的对称的前张力和后张力均为变形温度时屈服强度的10～30％。
在本发明所述的技术方案中，温轧步骤中在镁合金板坯轧制方向上的前、后两侧施加对称的前张力和后张力，有利于增加轧制过程的稳定性，使镁合金板坯的厚度均匀、表面无折纹、板型良好，保证镁合金板坯的平直度；还有利于降低轧制力和获得较大压下量；还有助于快速轧制，以提高轧制效率。本案发明人通过研究发现，当前张力和后张力均低于变形温度时屈服强度的10％时，不能产生拉直的效果，而当前张力和后张力均高于变形温度时屈服强度的30％时，镁合金板坯易出现严重边裂直至断带或发生局部颈缩而引起断带。
进一步地，在本发明所述的方法中，在温轧步骤中，温轧每道次前进行预热，预热温度为180-250℃。
进一步地，在本发明所述的方法中，在温轧步骤中，控制轧制速度为0.02m/s-1m/s。
进一步地，在本发明所述的方法中，所述温轧步骤具有1-3个轧制道次。
进一步地，在本发明所述的方法中，在所述温轧步骤后还包括退火步骤：退火温度为150-300℃，退火时间为15min-120min。
进一步地，在本发明所述的方法中，制得的镁合金薄板的平均晶粒尺寸≤6μm。
进一步地，在本发明所述的方法中，制得的镁合金薄板的屈服强度≥220MPa，抗拉强度≥290MPa，延伸率≥15％。
本发明所述的用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺和方法与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明所述的用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺的轧制速度高、压下量大，可以有效降低轧制镁合金板坯的晶粒度，使粗轧步骤后镁合金板坯的平均晶粒尺寸≤20μm，还有助于提升轧制镁合金板坯的力学性能。
(2)通过本发明所述的用于制备高强度高延展性镁合金薄板的方法制得的镁合金薄板具有良好的轧制板型，其屈服强度≥220MPa，抗拉强度≥290MPa，延伸率≥15％。
(3)本发明所述的用于制备高强度高延展性镁合金薄板的方法工艺流程简单，有利于提高生产效率，可以实现高强度高延展性镁合金薄板在工业中的大批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例2的镁合金薄板在制备过程中经过步骤(3)后的微观组织图。
图2为本发明实施例2的镁合金薄板在制备过程中经过步骤(4)后的微观组织图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺和方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-6
实施例1-6的镁合金薄板采用以下步骤制得(具体工艺参数列于表1-1、表1-2和表1-3中)：
(1)制造轧制坯料：轧制坯料选用现有技术中的AZ31型镁合金挤压板材，其厚度为10mm，宽度为400mm，在粗轧前将其剪切成长度为400mm的板材。
(2)粗轧：进行一个道次的轧制，在轧制前进行预热，控制预热温度为300-450℃,保温15-60min，保持轧制变形温度为300-400℃，控制轧制速度为50-100m/min，压下量为60-90％。
(3)温轧：温轧每道次前进行预热，预热温度为180-250℃。经过1-3个道次的温轧到目标厚度，其中，在单个道次的温轧步骤中，在镁合金板坯轧制方向上的前、后两侧施加的对称的前张力和后张力均为变形温度时屈服强度的10～30％，轧制速度为0.02m/s-1m/s，轧制温度为180-260℃,压下量为30-50％。
(4)退火：退火温度为150-300℃，退火时间为15min-120min。
表1-1.实施例1-6的镁合金薄板的制造方法的具体工艺参数
表1-2.实施例1-6的镁合金薄板的制造方法的具体工艺参数
表1-3.实施例1-6的镁合金薄板的制造方法的具体工艺参数
通过常规的拉伸试验测试方法测定实施例1-6的镁合金薄板的力学性能，其中，拉伸应变速率为10-3/s，标距长度为50mm，测试结果列于表2中。
表2.
| 序号 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(％) |
| 实施例1 | 243 | 300 | 18 |
| 实施例2 | 260 | 310 | 15 |
| 实施例3 | 225 | 290 | 18 |
| 实施例4 | 251 | 308 | 23 |
| 实施例5 | 230 | 305 | 30 |
| 实施例6 | 270 | 330 | 25 |
由表2可以看出，实施例1-6的镁合金薄板的屈服强度均≥220MPa，抗拉强度均≥290MPa，说明实施例1-6的镁合金薄板具有较高的强度；此外，实施例1-6的镁合金薄板的延伸率均≥15％，说明实施例1-6的镁合金薄板具有较高的延展性，即具备良好的塑性。
图1和图2分别显示了实施例2的镁合金薄板在制备过程中经过步骤(3)之后的微观组织以及经过步骤(4)之后的微观组织，可以看到，经过本发明所述的用于制备高强度高延展性镁合金薄板的方法制得的镁合金薄板的平均晶粒尺寸≤6μm。
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的粗轧工艺，其特征在于：
在粗轧步骤中，控制各轧制道次的轧制速度为50-100m/min，且各轧制道次的压下量控制在60-90％。
2.如权利要求1所述的粗轧工艺，其特征在于，在粗轧步骤中，各轧制道次在轧制前进行预热，控制预热温度为300-450℃，保温15-60min，保持各轧制道次的轧制变形温度为300-400℃。
3.如权利要求1所述的粗轧工艺，其特征在于，所述粗轧步骤进行一个道次的轧制。
4.如权利要求1所述的粗轧工艺，其特征在于，粗轧步骤后获得镁合金板坯的平均晶粒尺寸≤20μm。
5.一种用于制备高强度高延展性镁合金薄板的方法，其特征在于，其包括如权利要求1-4中任意一项所述的粗轧工艺。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述粗轧步骤后还包括：
温轧：经过至少一个道次的温轧到目标厚度，其中，温轧步骤中在镁合金板坯轧制方向上的前、后两侧施加的对称的前张力和后张力均为变形温度时屈服强度的10～30％。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在温轧步骤中，温轧每道次前进行预热，预热温度为180-250℃。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在温轧步骤中，控制轧制速度为0.02m/s-1m/s。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述温轧步骤具有1-3个轧制道次。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述温轧步骤后还包括退火步骤：退火温度为150-300℃，退火时间为15min-120min。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，制得的镁合金薄板的平均晶粒尺寸≤6μm。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，制得的镁合金薄板的屈服强度≥220MPa，抗拉强度≥290MPa，延伸率≥15％。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191105 |
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