CN110695090A - 一种新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，将两块或两块以上的纯镁或镁合金板材进行叠合得到组合板材，然后采用常规对称轧制工艺对所述组合板材进行温轧或冷轧，待轧制结束后将所述组合板材中的每块板材分开，即获得多块非对称变形的纯镁或镁合金板材。本发明利用常规轧制方法实现了镁合金板材的基面织构的弱化，可通过一个轧程同时获得多块织构弱化的板材，板材表面不需进行预处理，易于实现且操作简单，有效缩短了制备过程，节约能源，降低成本，易于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及变形镁合金的制备方法，尤其涉及一种新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，属于镁合金加工技术领域。
背景技术
镁及其合金由于具有质轻、比强度高、阻尼减振性能优良、电磁屏蔽性能好、易回收利用等特点，被誉为21世纪绿色材料。但是由于镁合金密排六方晶体结构使得其在低温下变形时能够启动的独立滑移系较少,导致室温变形能力较差；此外,由于镁合金的基面和非基面滑移的临界剪切应力相差较大，低温变形时不易启动非基面滑移，使得变形后材料内晶粒存在择优取向形成强基面织构，不利于后续变形。因此弱化镁合金板材基面织构对于提高镁合金的成型和后续二次加工性能以及进一步推进变形镁合金型材产品的使用具有重大意义。
由于镁合金晶体结构对称性较差，通过低温下对称变形获得镁合金材料通常具有较高的织构强度，这不利于镁合金的后续变形。然而，目前能够实现的弱化镁合金变形织构的方法较少，且针对不同变形方式（挤压或轧制等），可供选择的方法就更为单一了。通常采用合金化或调控孪晶等方法来改善镁合金的织构。非对称变形是一种有效改善镁合金变形织构的变形方式。主要包括非对称挤压和非对称轧制。常见的非对称轧制主要是通过改变上下轧辊的线速度使板材上下表面沿水平方向承受方向相反的切应力，从而在变形区沿厚度方向形成剪切变形。虽然这种剪切变形有效的弱化了镁合金的变形织构，但设备成本较高。
为了解决上述问题，学者们也进行了大量的研究：如发明专利CN201810946160.3公开了一种复合变形制备高成形性镁合金板材的方法，该方法使用了两次轧制变形，中间穿插一次压缩变形，每次轧制变形和压缩变形前均进行了热处理，本发明通过耦合不同变形方向的轧制工艺及压缩变形，调控镁合金板材晶粒取向，细化晶粒及弱化基面织构。发明专利CN201610957860.3公开了一种高性能镁合金型材制备及加工新方法，通过将同种镁合金材料采用异温热挤压工艺塑性加工，或将镁合金材料与异种合金材料采用同/异温热挤压工艺塑性加工，因温度不同或材料种类不同，导致垂直于轴向方向上挤压速度和变形速度不同，这样就会在接触界面产生剪切应变，对于热挤压成型的镁合金板材有弱化基面织构作用，提高成形性。发明专利CN201811521711.8公开了一种弱化镁合金板材织构的周期性非均匀轧制方法，在板材轧制生产过程中，将厚度分布均匀的初始坯料经过滚锻变形后制备成厚度分布为周期性分布（横向或纵向）的波形板材（称为一次变形），使镁合金板材产生横向或纵向的剧烈切向变形；再经过平面轧制方法（称为二次变形）使波形板材重新加工成平面板材的组合变形过程，称为周期性非均匀轧制方法，采用组合变形方法制备镁合金板材，使镁合金材料晶粒细化和织构弱化，提高了板材成形性能。但是，通过轧制和压缩或锻造等其他变形方式结合来弱化织构的方法存在操作复杂，加工效率低的问题，且很难适用于较大宽幅尺寸或厚度较小的板材。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，解决现有制备方法存在成本高、工艺复杂和加工效率低的问题，还为弱化镁合金织构提供了一种全新的易于实现的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，首先将两块或两块以上的纯镁或镁合金板材进行叠合得到组合板材，然后采用常规对称轧制工艺对所述组合板材进行温轧或冷轧，待轧制结束后将所述组合板材中的每块板材分开，即获得多块非对称变形的纯镁或镁合金板材。
作为优选的，所述组合板材中每块板材的上表面和下表面分别到上轧辊和下轧辊的距离不相等，使每块板材更靠近其中的一个工作轧辊。
作为优选的，所述板材的初始厚度为≤3mm。
作为优选的，所述轧制速度为0.05~0.5m/s。
作为优选的，所述轧制过程中轧辊的预热温度为273K～673K。
作为优选的，所述组合板材在轧制前可进行加热，加热温度为273K～673K
作为优选的，所述每一块板材的单道次变形量为2%～50%。
作为优选的，所述叠合方式为易于后续分离的固定方式，优选为将板材两端通过金属丝捆绑或者将相邻的板材进行简单点焊。
作为优选的，所述板材的合金种类、初始厚度、微观组织或晶粒取向可以相同也可以不相同。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明在制备过程中，将组合板材进行轧制时，组合板材靠近轧辊和远离轧辊的部分存在较大的变形差异，通常靠近轧辊的部分的变形程度更大，当两块以上的板材叠合后轧制时，每块板材的上下两个板面与上下工作辊的距离不相等，即每一块板材更靠近其中的一个轧辊。对于每块板材的两侧，由于靠近轧辊一侧的变形程度远大于远离轧辊的另一侧的变形程度，这种沿板材表面到板材内部的变形不均匀使得这些区域存在剪切应力，所以对叠合轧制的每一块板材来说，两个板面附近的变形程度不相同，因此对每一块板材而言，其变形是非对称的。其次，与轧辊接触侧的板材表面主要受到辊的径向力和垂直于板面法向的摩擦力，而未与轧辊接触侧的叠合面由于两块板材几乎无相对运动，可看做只受到垂直于叠合面的压应力，故而位于组合板材最外侧板材的表面和叠合面受力并不对称。因此本发明利用常规轧制方法可以实现了镁合金板材的非对称变形。
2、本发明是基于常规对称轧机设备，通过对叠合后板材进行常规轧制制备得到弱基面织构镁合金板材，适用于不同宽幅尺寸和厚度的镁合金板材，且该方法有效弱化了镁合金织构，有望提高轧制板材的成型和后续加工性能。本发明可通过一个轧程同时获得多块织构弱化的板材，为方便后续分离，叠合面不需要进行打磨、清洗以及润滑等复杂表面处理过程，易于实现且操作简单，有效缩短了制备过程，节约能源，降低成本，易于推广应用，同时也为非对称变形提供了新思路和新选择。
附图说明
图1为实例1和对比例制得镁合金板材的金相组织微观结构图；a为实施例1，b为对比例；
图2为实例1和对比例制得镁合金板材的基面织构分布图；a为对比例，b为实施例1。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
一、一种新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法
实施例1
将微观组织和初始织构相同的厚度为1mm的2块镁合金AZ31B板材进行叠合，并将板材的两端通过金属丝捆绑得到组合板材，然后将轧辊预热至200℃及组合板材加热至200℃后，采用常规对称轧制工艺对所述组合板材进行单道次轧制，轧制速度为0.1 m/s，使2块板材在叠合轧制时的道次压下量均为15%。待轧制结束后将所述组合板材中的2块板材分开，即获得2块非对称变形的镁合金板材。
实施例2
将微观组织和初始织构相同的厚度为1mm的3块镁合金AZ31B板材进行叠合，并将板材的两端通过金属丝捆绑得到组合板材，然后将轧辊预热至200℃及组合板材加热至200℃后，采用常规对称轧制工艺对所述组合板材进行单道次轧制，轧制速度为0.3 m/s，使靠近轧辊的2块板材在叠合轧制时的道次压下量均为30%。待轧制结束后将所述组合板材中的3块板材分开，与轧辊直接接触的2块外侧板材即为非对称变形的镁合金板材。
实施例3
将微观组织和初始织构相同的厚度为1mm的3块镁合金AZ31B板材进行叠合，并将板材的两端通过金属丝捆绑得到组合板材，然后将轧辊预热至200℃，板材不加热，采用常规对称轧制工艺对所述组合板材进行单道次轧制，轧制速度为0.1 m/s，使靠近轧辊的2块板材在叠合轧制时的道次压下量均为20%。待轧制结束后将所述组合板材中的3块板材分开，与轧辊直接接触的2块外侧板材即为非对称变形的镁合金板材。
实施例4
将微观组织和初始织构相同的厚度分别为1、2、3mm的3块镁合金AZ31B板材进行叠合，使每块板材的上表面和下表面分别到上轧辊和下轧辊的距离不相等，并将板材的两端通过金属丝捆绑得到组合板材，然后将轧辊预热至200℃，及组合板材加热至200℃后，采用常规对称轧制工艺对所述组合板材进行单道次轧制，轧制速度为0.2 m/s，使叠合后的3块板材的总压下量为60%。待轧制结束后将所述组合板材中的3块板材分开，即获得3块非对称变形的镁合金板材。
对比例
将一块镁合金AZ31B板材进行常规轧制，板材的道次压下量为15%，其它同实施例1。
二、性能检测
1、运用金相显微镜对实施例1和对比例制得的镁合金板材进行微观结构观测，结果如图1所示。
从图1可以看出，对比例常规轧制板材(b)呈现出沿板材中部平面对称分布的剪切带，而实施例1叠合轧制(a)的剪切带沿轧制方向呈单向倾斜分布，表现出非对称变形特征，说明本发明采用常规的轧制方法确实实现了非对称变形。
2、对实施例1和对比例制得的镁合金板材进行织构分析，结果如图2所示。
由图2可以得出，对比例常规轧制板材(a)的宏观织构强度为9.25，而实施例1叠合轧制(b)的织构强度为5.65，且叠合轧制的织构分布更加分散。对比可知，通过本发明的叠合轧制可以极大的弱化镁合金的基面织构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，首先将两块或两块以上的纯镁或镁合金板材进行叠合得到组合板材，然后采用常规对称轧制工艺对所述组合板材进行温轧或冷轧，待轧制结束后将所述组合板材中的每块板材分开，即获得多块非对称变形的纯镁或镁合金板材。
2.根据权利要求1所述新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，所述组合板材中每块板材的上表面和下表面分别到上轧辊和下轧辊的距离不相等，使每块板材更靠近其中一个工作轧辊。
3.根据权利要求1所述新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，所述板材的初始厚度为≤3mm。
4.根据权利要求1所述新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，所述轧制速度为0.05~0.5m/s。
5.根据权利要求1所述新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，所述轧制过程中轧辊的预热温度为273K～673K。
6.根据权利要求1所述新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，所述组合板材在轧制前可进行加热，加热温度为273K～673K。
7.根据权利要求1所述新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，所述组合板材中每一块板材的单道次变形量为2%～50%。
8.根据权利要求1所述新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，所述叠合方式为易于后续分离的固定方式，优选为将板材两端通过金属丝捆绑或者将相邻的板材进行简单点焊。
9.根据权利要求1所述新型非对称变形弱化镁合金板材织构的方法，其特征在于，所述板材的合金种类、初始厚度、微观组织或晶粒取向可以相同也可以不相同。
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