CN113477711A - 一种具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材制备方法 - Google Patents

一种具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材制备方法，其包括如下步骤：S1，将两块镁合金板材叠合固定，加热到300~550℃后保温1~10min；S2，对保温后的叠合镁合金板材进行叠轧，叠轧道次数为1~6次，单道次压下量为50%；进行最后一次叠轧前，在两块待叠轧镁合金板材相互接触的表面涂覆石墨粉，使得两块待叠轧镁合金板材在叠轧时无法焊合，叠轧结束后分离得到叠轧镁合金板材；S3，将叠轧镁合金板材加热到350~550℃后保温1~5min，然后对叠轧镁合金板材进行深冷连续弯曲变形，弯曲转角数为2~4个；S4，再结晶退火处理，得到具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材，其强度和塑性综合室温力学性能得到显著提升。

Description

一种具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材制备方法
技术领域
本发明涉及镁合金板材制备技术领域，具体涉及具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材的制备方法。
背景技术
镁合金具有低密度、高的比强度和比刚度、良好的导电和导热性能、阻尼减震等诸多优点，其板材在航空航天、国防军工、汽车工业、家用电器等领域具有广阔的市场需求和应用前景。但镁合金较差的综合室温力学性能很大程度上限制了变形镁合金板材的广泛应用。
众所周知，细化晶粒是提高镁合金板材强度的一个重要手段。目前，为了获得细晶材料，通常采用大塑性变形技术。其中，累积叠轧技术具有很大的工业化生产潜力，其工业原理是将表面处理后的尺寸相等的两块金属薄板材料在一定温度下进行叠轧并使其自动焊合，然后重复进行相同的工艺反复叠轧焊合。该技术通过反复叠轧，在保持镁合金板材厚度不变的情况下可以获得较大的累积应变，从而有效细化镁合金板材晶粒组织，且在连续制备薄板类镁合金材料方面具有显著优势。然而，镁合金板材在累积叠轧过程中容易形成强烈的{0002}基面织构，严重影响板材的室温塑性。因而，有必要开发一种新的加工方法以减弱或消除累积叠轧镁合金板材中的基面织构特征。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材的制备方法，其能够制备出兼具超细晶组织和非基面织构的镁合金板材，提升镁合金板材的综合室温力学性能。
本发明所述的具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材的制备方法，其包括如下步骤：
S1，将两块镁合金板材叠合固定，加热到300~550℃后保温1~10min；
S2，对保温后的叠合镁合金板材进行叠轧，叠轧道次数为1~6次，单道次压下量为50%；进行最后一次叠轧前，在两块待叠轧镁合金板材相互接触的表面涂覆石墨粉，使得两块待叠轧镁合金板材在叠轧时无法焊合，叠轧结束后分离得到叠轧镁合金板材；
S3，将叠轧镁合金板材加热到350~550℃后保温1~5min，然后对叠轧镁合金板材进行深冷连续弯曲变形，弯曲转角数为2~4个；
S4，再结晶退火处理，得到具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材。
进一步，所述S3的连续弯曲变形具体为：在双轧辊轧机的轧辊出口处布置连续弯曲变形模具，利用轧辊与板材之间的摩擦力提供动力，使得板材进入到连续弯曲变形模具中的弯曲通道进行连续弯曲变形；所述连续弯曲变形模具靠近弯曲通道的位置设有多个腔室，所述腔室内填充有用于提供深冷环境的液氮。
进一步，两块镁合金板材叠合固定前先进行表面处理，所述表面处理具体为：打磨镁合金板材表面，然后在酸溶液中浸泡1~30min进行酸洗，再使用酒精或丙酮清洗镁合金板材表面。
进一步，所述S4中退火温度为300~450℃，退火时间不超过30min。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果。
1、本发明利用累积叠轧大塑性变形在镁合金板材中引入大量的位错和大的形变储能，并细化镁合金板材晶粒，然后通过深冷连续弯曲变形在板材中引入大量孪晶，并弱化镁合金板材基面织构，在此基础上，利用再结晶退火处理进一步细化镁合金板材晶粒并获得非基面织构的特征；制备出的兼具超细晶组织和非基面织构的镁合金板材，其强度和塑性综合室温力学性能得到显著提升。
2、本发明采用深冷连续弯曲变形，不仅能够进一步增加叠轧镁合金板材中的形变储能，而且可以促使镁合金板材中形成大量孪晶，从而弱化镁合金板材基面织构，为后续再结晶退火中镁合金板材获得超细晶组织和非基面织构奠定必要基础。
3、本发明采用累积叠轧板材分离方法，可以有效避免界面对累积叠轧板材性能的影响，有助于获得综合室温力学性能良好的镁合金板材。
附图说明
图1是本发明连续弯曲的工作原理示意图。
图中，1—板材，2—轧辊，3—连续弯曲模具，4—弯曲通道，5—腔室。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行具体描述。需要指出的是本实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例一，一种具有超细晶组织的非基面织构AZ31镁合金板材的制备方法，其包括如下步骤：
S1，将初始状态的AZ31镁合金板材均分为两块，用钢刷打磨表面，然后放入酸溶液中浸泡15min进行酸洗，使用丙酮清洗板材表面。用钢丝将两块镁合金板材叠合固定连接。将叠合固定好的两块镁合金板材加热到450℃后保温5min。
S2，对保温后的叠合镁合金板材进行叠轧，单道次压下量为50%，叠轧道次数为3次。第3次叠轧前，在两块待叠轧镁合金板材相互接触的表面涂覆石墨粉，使得两块镁合金板材在叠轧时界面无法焊合；叠轧结束后分离获得两块界面基本消失的叠轧镁合金板材。
S3，将叠轧镁合金板材加热到550℃后保温1min，然后对叠轧镁合金板材进行深冷连续弯曲变形，弯曲转角数为3个。具体参见图1，在双轧辊轧机的轧辊2出口处布置连续弯曲变形模具3，利用轧辊2与板材1之间的摩擦力提供动力，使得板材1进入到连续弯曲变形模具3中的弯曲通道4进行连续弯曲变形。所述连续弯曲变形模具3靠近弯曲通道4的位置设有若干个腔室5，所述腔室5内填充有用于提供深冷环境的液氮。
S4，再结晶退火处理，退火温度为300℃，退火时间为10min，最终获得兼具超细晶组织和非基面织构的AZ31镁合金板材。经力学性能测试，具有超细晶组织的非基面织构AZ31镁合金板材的抗拉强度约为310Mpa，断裂延伸率约为26.5%。而初始状态的AZ31镁合金板材的抗拉强度为约245MPa，断裂延伸率约为8.6%。可见，经过累积叠轧-深冷连续弯曲变形-再结晶退火工艺处理后的AZ31镁合金板材的抗拉强度和断裂延伸率均大幅提升。
实施例二，一种具有超细晶组织的非基面织构AZ61镁合金板材的制备方法，其包括如下步骤：
S1，将初始状态的AZ61镁合金板材均分为两块，用钢刷打磨表面，然后放入酸溶液中浸泡15min进行酸洗，使用丙酮清洗板材表面。用钢丝将两块镁合金板材叠合固定连接。将叠合固定好的两块镁合金板材加热到480℃后保温3min。
S2，对保温后的叠合镁合金板材进行叠轧，单道次压下量为50%，叠轧道次数为3次。第3次叠轧前，在两块待叠轧镁合金板材相互接触的表面涂覆石墨粉，使得两块镁合金板材在叠轧时界面无法焊合；叠轧结束后分离获得两块界面基本消失的叠轧镁合金板材。
S3，将叠轧镁合金板材加热到530℃后保温1.5min，然后对叠轧镁合金板材进行深冷连续弯曲变形，弯曲转角数为3个。具体参见图1，在双轧辊轧机的轧辊2出口处布置连续弯曲变形模具3，利用轧辊2与板材1之间的摩擦力提供动力，使得板材1进入到连续弯曲变形模具3中的弯曲通道4进行连续弯曲变形。所述连续弯曲变形模具3靠近弯曲通道4的位置设有若干个腔室5，所述腔室5内填充有用于提供深冷环境的液氮。
S4，再结晶退火处理，退火温度为320℃，退火时间为8min，得到兼具超细晶组织和非基面织构的AZ61镁合金板材。经力学性能测试，具有超细晶组织的非基面织构AZ61镁合金板材的抗拉强度约为393Mpa，断裂延伸率约为15.7%。而初始状态的AZ61镁合金板材的抗拉强度约为265MPa，断裂延伸率约为7.8%。可见，经过累积叠轧-深冷连续弯曲变形-再结晶退火处理工艺后的AZ61镁合金板材的抗拉强度和断裂延伸率均大幅提升。
实施例三，一种具有超细晶组织的非基面织构AM60镁合金板材的制备方法，其包括如下步骤：
S1，将初始状态的AM60镁合金板材均分为两块，用钢刷打磨表面，然后放入酸溶液中浸泡15min进行酸洗，使用丙酮清洗板材表面。用钢丝将两块镁合金板材叠合固定连接。将叠合固定好的两块镁合金板材加热到400℃后保温10min。
S2，对保温后的叠合镁合金板材进行叠轧，单道次压下量为50%，叠轧道次数为4次。第4次叠轧前，在两块待叠轧镁合金板材相互接触的表面涂覆石墨粉，使得两块镁合金板材在叠轧时界面无法焊合；叠轧结束后分离获得两块界面基本消失的叠轧镁合金板材。
S3，将叠轧镁合金板材加热到500℃后保温2min，然后对叠轧镁合金板材进行深冷连续弯曲变形，弯曲转角数为3个。具体参见图1，在双轧辊轧机的轧辊2出口处布置连续弯曲变形模具3，利用轧辊2与板材1之间的摩擦力提供动力，使得板材1进入到连续弯曲变形模具3中的弯曲通道4进行连续弯曲变形。所述连续弯曲变形模具3靠近弯曲通道4的位置设有若干个腔室5，所述腔室5内填充有用于提供深冷环境的液氮。
S4，再结晶退火处理，退火温度为350℃，退火时间为5min，得到兼具超细晶组织和非基面织构的AM60镁合金板材。经力学性能测试，具有超细晶组织的非基面织构AM60镁合金板材的抗拉强度约为385Mpa，断裂延伸率约为13.9%。而初始状态的AM60镁合金板材的抗拉强度约为226MPa，断裂延伸率约为9.5%。可见，经过累积叠轧-深冷连续弯曲变形-再结晶退火工艺处理后的AM60镁合金板材的抗拉强度和断裂延伸率均大幅提升。

Claims (4)

1.一种具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将两块镁合金板材叠合固定，加热到300~550℃后保温1~10min；
S2，对保温后的叠合镁合金板材进行叠轧，叠轧道次数为1~6次，单道次压下量为50%；进行最后一次叠轧前，在两块待叠轧镁合金板材相互接触的表面涂覆石墨粉，使得两块待叠轧镁合金板材在叠轧时无法焊合，叠轧结束后分离得到叠轧镁合金板材；
S3，将叠轧镁合金板材加热到350~550℃后保温1~5min，然后对叠轧镁合金板材进行深冷连续弯曲变形，弯曲转角数为2~4个；
S4，再结晶退火处理，得到具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材。
2.根据权利要求1所述的具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材的制备方法，其特征在于，所述S3的连续弯曲变形具体为：在双轧辊轧机的轧辊出口处布置连续弯曲变形模具，利用轧辊与板材之间的摩擦力提供动力，使得板材进入到连续弯曲变形模具中的弯曲通道进行连续弯曲变形；
所述连续弯曲变形模具靠近弯曲通道的位置设有多个腔室，所述腔室内填充有用于提供深冷环境的液氮。
3.根据权利要求1或2所述的具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材的制备方法，其特征在于：两块镁合金板材叠合固定前先进行表面处理，所述表面处理具体为：打磨镁合金板材表面，然后在酸溶液中浸泡1~30min进行酸洗，再使用酒精或丙酮清洗镁合金板材表面。
4.根据权利要求1或2所述的具有超细晶组织的非基面织构镁合金板材的制备方法，其特征在于：所述S4中退火温度为300~450℃，退火时间不超过30min。
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