CN117564083B - 一种镁合金板材及改善其各向异性的异步角轧工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属轧制技术领域,具体为一种镁合金板材及改善其各向异性的异步角轧工艺,采用异步轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;将轧制后的板材进行退火处理;采用异步轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;本发明的异步角轧轧制方法,使异步轧制的剪切力同时在厚度与宽度方向均为非对称施加,在厚度方向和宽度方向都为均匀组织,有效细化了晶粒和优化了组织结构,弱化了基面织构,改善了板材的各向异性,制备得到的镁合金板材的平均晶粒尺寸≤7.5μm,基面织构强度≤14.8。
Description
技术领域
本发明涉及金属轧制技术领域,具体为一种镁合金板材及改善其各向异性的异步角轧工艺。
背景技术
轧制既能实现镁合金板材的连续化生产,也能一定程度上提高其综合性能,是制备镁合金板材最经济有效的方法。然而,镁合金为密排六方结构,独立滑移系要比具有体心立方和面心立方晶体结构的材料少,导致板材轧制变形过程中成形性差;另外,常规轧制方法轧后板材各向异性强,后续成形性差,开裂严重,材料利用率低;因此,研究和改进镁合金的轧制工艺和方式,提高其轧制成形性,以得到力学性能优良、二次成形性好的板材是现在急需解决的问题。采用异步轧制引入剪切应变,通过异步比、变形温度、变形量、轧制路径调整进行织构、晶粒尺寸和第二相尺寸及其分布的调控,可有效改善镁合金板材的综合力学性能,但异步轧制仅改变了板材厚度方向上变形的对称性,无法从根本上消除基面织构。
发明内容
为解决现有技术存在的问题,本发明的主要目的是提出一种镁合金板材及改善其各向异性的异步角轧工艺,采用同时改变板材厚度和宽度方向上变形对称性的异步角轧工艺,使得轧制后的镁合金的晶粒明显细化,织构强度显著降低,有效改善板材的各向异性。
根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,包括如下步骤:
S1、采用异步轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;轧制规程的第一方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由初始位置逆时针旋转第一旋转角度;
S2、将轧制后的板材进行退火处理;
S3、采用异步轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;轧制规程的第二方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由第一次角轧后的方向顺时针旋转第二旋转角度。
作为本发明所述的一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺的优选方案,其中:所述步骤S1中,第一次角轧时异步轧机的轧辊温度为150~200℃。
作为本发明所述的一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺的优选方案,其中:所述步骤S1中,第一次角轧的温度为300~450℃,第一次角轧时异步轧机的上下异步比L1满足1.0<L1≤2.0,第一次角轧的压下量为10~30%。
作为本发明所述的一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺的优选方案,其中:所述步骤S1中,第一旋转角度为10~40°。
作为本发明所述的一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺的优选方案,其中:所述步骤S1中,初始位置为板材的边长的方向与轧制方向平行的位置。
作为本发明所述的一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺的优选方案,其中:所述步骤S2中,退火温度为300~450℃,退火时间为10~30min。
作为本发明所述的一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺的优选方案,其中:所述步骤S3中,第二次角轧时异步轧机的轧辊温度为150~200℃。
作为本发明所述的一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺的优选方案,其中:所述步骤S3中,第二次角轧的温度为300~450℃,第二次角轧时异步轧机的上下异步比L2满足1.0<L2≤2.0,第二次角轧的压下量为10~30%。
作为本发明所述的一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺的优选方案,其中:所述步骤S3中,第二旋转角度为20~80°。
为解决上述技术问题,根据本发明的另一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种镁合金板材,采用上述的改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺制备得到,所述镁合金板材的平均晶粒尺寸≤7.5μm,基面织构强度≤14.8。
本发明的有益效果如下:
本发明提出一种镁合金板材及改善其各向异性的异步角轧工艺,采用异步轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;将轧制后的板材进行退火处理;采用异步轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;本发明的异步角轧轧制方法,使异步轧制的剪切力同时在厚度与宽度方向均为非对称施加,在厚度方向和宽度方向都为均匀组织,有效细化了晶粒和优化了组织结构,弱化了基板织构,改善了板材的各向异性,制备得到的镁合金板材的平均晶粒尺寸≤7.5μm,基面织构强度≤14.8。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例1制备的镁合金板材的微观结构图。
图2为本发明实施例1制备的镁合金板材的基板织构强度图。
图3为对比例1制备的镁合金板材的微观结构图。
图4为对比例1制备的镁合金板材的基板织构强度图。
图5为本发明实施例1制备的镁合金板材的拉伸性能图。
图6为对比例1制备的镁合金板材的拉伸性能图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种镁合金板材及改善其各向异性的异步角轧工艺,与现有技术相比,异步轧制仅改变了板材厚度方向上变形的对称性,无法从根本上消除基面织构,交叉轧制等常规轧制路径变化仍具有轧向/横向变形的对称性,本发明采用同时改变板材厚度和宽度方向上变形对称性的异步角轧工艺,使得轧制后的镁合金的晶粒明显细化,织构强度显著降低,有效改善板材的各向异性。
根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,包括如下步骤:
S1、采用异步轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;轧制规程的第一方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由初始位置逆时针旋转第一旋转角度;
S2、将轧制后的板材进行退火处理;
S3、采用异步轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;轧制规程的第二方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由第一次角轧后的方向顺时针旋转第二旋转角度。
优选的,异步轧机采用等速异径轧机或等径异速轧机。
优选的,所述步骤S1中,当第一次角轧时异步轧机的轧辊温度为150~200℃;第一次角轧的温度为300~450℃,第一次角轧时异步轧机的上下异步比L1满足1.0<L1≤2.0,第一次角轧的压下量为10~30%;第一旋转角度为10~40°时,本发明可以取得更优的技术效果。初始位置为板材的边长的方向与轧制方向平行的位置。进一步优选的,初始位置为板材的长边的边长的方向与轧制方向平行的位置。具体的,第一次角轧时异步轧机的轧辊温度可以为例如但不限于150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃中的任意一者或任意两者之间的范围;第一次角轧的温度可以为例如但不限于300℃、350℃、400℃、450℃中的任意一者或任意两者之间的范围;第一次角轧时异步轧机的上下异步比L1可以为例如但不限于1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0中的任意一者或任意两者之间的范围;第一次角轧的压下量可以为例如但不限于10%、15%、20%、25%、30%中的任意一者或任意两者之间的范围;第一旋转角度可以为例如但不限于10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°中的任意一者或任意两者之间的范围。
优选的,所述步骤S2中,退火温度为300~450℃,退火时间为10~30min。具体的,退火温度可以为例如但不限于300℃、350℃、400℃、450℃中的任意一者或任意两者之间的范围;退火时间可以为例如但不限于10min、15min、20min、25min、30min中的任意一者或任意两者之间的范围。
优选的,所述步骤S3中,当第二次角轧时异步轧机的轧辊温度为150~200℃;第二次角轧的温度为300~450℃,第二次角轧时异步轧机的上下异步比L2满足1.0<L2≤2.0,第二次角轧的压下量为10~30%;第二旋转角度为20~80°时,本发明可以取得更优的技术效果。具体的,第二次角轧时异步轧机的轧辊温度可以为例如但不限于150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃中的任意一者或任意两者之间的范围;第二次角轧的温度可以为例如但不限于300℃、350℃、400℃、450℃中的任意一者或任意两者之间的范围;第二次角轧时异步轧机的上下异步比L1可以为例如但不限于1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0中的任意一者或任意两者之间的范围;第二次角轧的压下量可以为例如但不限于10%、15%、20%、25%、30%中的任意一者或任意两者之间的范围;第二旋转角度可以为例如但不限于20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°中的任意一者或任意两者之间的范围。
根据本发明的另一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种镁合金板材,采用上述的改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺制备得到,所述镁合金板材的平均晶粒尺寸≤7.5μm,基面织构强度≤14.8。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,包括如下步骤:
S1、采用等速异径轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;轧制规程的第一方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由初始位置逆时针旋转第一旋转角度;第一次角轧时异步轧机的轧辊温度为200℃;第一次角轧的温度为350℃,第一次角轧时异步轧机的上下异步比L1为1.2,第一次角轧的压下量为20%;第一旋转角度为40°。
S2、将轧制后的板材进行退火处理;退火温度为350℃,退火时间为15min。
S3、采用等速异径轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;轧制规程的第二方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由第一次角轧后的方向顺时针旋转第二旋转角度;第二次角轧时异步轧机的轧辊温度为200℃;第二次角轧的温度为350℃,第二次角轧时异步轧机的上下异步比L2为1.2,第二次角轧的压下量为20%;第二旋转角度为80°。
本实施例制备的得到镁合金板材的微观结构图如图1所示,基板织构强度图如图2所示,镁合金板材的平均晶粒尺寸为4.5μm,基面织构强度为11.47。
实施例2
本实施例提供一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,包括如下步骤:
S1、采用等速异径轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;轧制规程的第一方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由初始位置逆时针旋转第一旋转角度;第一次角轧时异步轧机的轧辊温度为150℃;第一次角轧的温度为450℃,第一次角轧时异步轧机的上下异步比L1为2.0,第一次角轧的压下量为10%;第一旋转角度为10°。
S2、将轧制后的板材进行退火处理;退火温度为300℃,退火时间为30min。
S3、采用等速异径轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;轧制规程的第二方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由第一次角轧后的方向顺时针旋转第二旋转角度;第二次角轧时异步轧机的轧辊温度为200℃;第二次角轧的温度为300℃,第二次角轧时异步轧机的上下异步比L2为1.5,第二次角轧的压下量为30%;第二旋转角度为20°。
本实施例制备的得到镁合金板材平均晶粒尺寸为7.5μm,基面织构强度为14.73。
实施例3
本实施例提供一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,包括如下步骤:
S1、采用等速异径轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;轧制规程的第一方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由初始位置逆时针旋转第一旋转角度;第一次角轧时异步轧机的轧辊温度为180℃;第一次角轧的温度为400℃,第一次角轧时异步轧机的上下异步比L1为1.5,第一次角轧的压下量为30%;第一旋转角度为30°。
S2、将轧制后的板材进行退火处理;退火温度为450℃,退火时间为10min。
S3、采用等速异径轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;轧制规程的第二方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由第一次角轧后的方向顺时针旋转第二旋转角度;第二次角轧时异步轧机的轧辊温度为150℃;第二次角轧的温度为400℃,第二次角轧时异步轧机的上下异步比L2为1.6,第二次角轧的压下量为25%;第二旋转角度为60°。
本实施例制备的得到镁合金板材平均晶粒尺寸为5.7μm,基面织构强度为12.42。
实施例4
本实施例提供一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,包括如下步骤:
S1、采用等径异速轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;轧制规程的第一方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由初始位置逆时针旋转第一旋转角度;第一次角轧时异步轧机的轧辊温度为160℃;第一次角轧的温度为350℃,第一次角轧时异步轧机的上下异步比L1为1.8,第一次角轧的压下量为20%;第一旋转角度为20°。
S2、将轧制后的板材进行退火处理;退火温度为400℃,退火时间为20min。
S3、采用等径异速轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;轧制规程的第二方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由第一次角轧后的方向顺时针旋转第二旋转角度;第二次角轧时异步轧机的轧辊温度为200℃;第二次角轧的温度为420℃,第二次角轧时异步轧机的上下异步比L2为1.4,第二次角轧的压下量为30%;第二旋转角度为70°。
本实施例制备的得到镁合金板材平均晶粒尺寸为4.8μm,基面织构强度为12.16。
对比例1
本对比例提供一种镁合金板材的轧制工艺,包括如下步骤:
采用等速异径轧机对板材进行轧制,其中:轧辊温度设定为150℃,轧制温度设定为350℃,上下辊径比设定为1.2;
依次将轧制板材平行于轧制方向进行两次异步轧制。
本对比例轧制得到镁合金板材的微观结构图如图3所示,基板织构强度图如图4所示,镁合金板材的平均晶粒尺寸为125μm,最小晶粒为3.5μm,而最大晶粒达到1104μm,基面织构强度为18.73。
对比例2
与实施例1的不同之处在于,不采用等速异径轧机,采用同步轧机。
本对比例轧制得到镁合金板材的平均晶粒尺寸为86 μm,基面织构强度为15.6。
对比例3
与实施例1的不同之处在于,采用等速异径轧机仅进行一次角轧,随后进行一次平轧。
本对比例轧制得到镁合金板材的平均晶粒尺寸为91 μm,基面织构强度为16.2。
本发明采用异步轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;将轧制后的板材进行退火处理;采用异步轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;本发明的异步角轧轧制方法,使异步轧制的剪切力同时在厚度与宽度方向均为非对称施加,在厚度方向和宽度方向都为均匀组织,有效细化了晶粒和优化了组织结构,弱化了基板织构,改善了板材的各向异性,图5为本发明实施例1制备的镁合金板材的拉伸性能图,图6为对比例1制备的镁合金板材的拉伸性能图;由图5和图6明显可以看出经过两次异步角轧后,不同方向的拉伸强度和屈服强度的差异变小,有效的改善镁合金板材力学性能上的各向异性制备得到的镁合金板材的平均晶粒尺寸≤7.5μm,基面织构强度≤14.8。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,其特征在于,包括如下步骤:
S1、采用异步轧机对待轧制板材按照轧制规程的第一方向进行第一次角轧;轧制规程的第一方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由初始位置逆时针旋转第一旋转角度;初始位置为板材的边长的方向与轧制方向平行的位置;第一旋转角度为10~40°;第一次角轧时异步轧机的轧辊温度为150~200℃,第一次角轧的温度为300~450℃,第一次角轧的压下量为10~30%;
S2、将轧制后的板材进行退火处理;
S3、采用异步轧机将退火后的板材再按照轧制规程的第二方向进行第二次轧制;轧制规程的第二方向为:以板材中心为圆点,板材在其水平方向平面内,由第一次角轧后的方向顺时针旋转第二旋转角度;第二旋转角度为20~80°;第二次角轧时异步轧机的轧辊温度为150~200℃,第二次角轧的温度为300~450℃,第二次角轧的压下量为10~15%;
所述的改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺制备得到的镁合金板材的平均晶粒尺寸≤7.5μm,基面织构强度≤14.8。
2.根据权利要求1所述的改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,其特征在于,所述步骤S1中,第一次角轧时异步轧机的上下异步比L1满足1.0<L1≤2.0。
3.根据权利要求1所述的改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,其特征在于,所述步骤S2中,退火温度为300~450℃,退火时间为10~30min。
4.根据权利要求1所述的改善镁合金板材各向异性的异步角轧工艺,其特征在于,所述步骤S3中,第二次角轧时异步轧机的上下异步比L2满足1.0<L2≤2.0。
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