一種高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法
2023-05-31 09:07:51
一種高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法
【專利摘要】本發明涉及一種鎂合金加工方法，具體涉及一種高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法，包括銑面處理、板材加熱保溫、軋輥加熱保溫、軋制和冷卻步驟，其中軋制速度為10～100m/min，每道次軋制壓下量為45％～80％。由於採用高速單道次大應變量軋制誘發明顯的動態再結晶，生成充分細小的等軸晶粒，從而獲得塑性和延展性大幅提升的鎂合金板材，並且，由於省卻了退火工藝，使得生產成本大大降低，更適合大規模的工業化生產。
【專利說明】-種高塑高延展性Mg-Al系鑲合金板材的禮制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鎮合金加工方法，特別涉及一種高塑高延展性Mg-Al系鎮合金板 材的社制方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，航空、航天、汽車、3C產品W及軍工等領域對鎮合金的需求不斷增長，對其 力學性能的要求也逐漸提高，傳統的鑄造鎮合金已經漸漸無法滿足需求。變形鎮合金是由 鑄造鎮合金經擠壓、社制、鍛造等塑性加工工藝生產而成的鎮合金產品，具有優良的力學性 能和抗腐蝕能力，但由於經過塑性加工，其成本卻遠高於鑄造鎮合金。
[0003] Mg-Al系鎮合金是目前國內商用開發W及研究較為完善的鎮合金體系，獲得低成 本高塑性高延展性Mg-Al系變形鎮合金板材意義重大。目前，商用的變形鎮合金社制工藝 多採用多道次小壓下量的社制方式，並且中間需要多次退火W恢復板材變形能力。由於變 形過程中產生明顯的加工硬化，得到的鎮合金板材塑性和延展性相對較低，不能直接作為 下一步衝壓或鍛造的原材料，需要先通過社後長時間低溫退火或多次變形多次退火改善鎮 合金的塑性變形能力。該類方法無疑會大幅增加鎮合金板材的生產成本，同時，多道次的熱 處理及熱加工使得加工工藝複雜，加工效率低下。
[0004] 另外，對於鎮合金板材社制工藝而言，社制溫度、社制變形量W及道次間的熱處理 方式是目前的主要研究參數，但社制速度控制往往被目前的研究及發明所忽略。目前，成熟 的鎮合金板材社制工藝中，社制速度的範圍主要集中在0. 5?lOm/min之間。在此社制速 度範圍內所獲得的社制板材通常強度較高，但塑性相對較差，不利於板材後期成型。如需對 此類社制板材進行衝壓等塑性變形，需要進一步通過退火等熱處理方式改善板材塑性。但 退火工藝往往溫度較高，時間較長，大幅增加了塑性鎮合金板材生產成本。
【發明內容】
[0005] 有鑑於此，本發明的目的在於提供一種高塑高延展性Mg-Al系鎮合金板材的社制 方法，此方法獲得的板材具有高塑性及高延展性，並且由於省卻了擠壓變形和退火工藝，使 得加工效率大大提高，加工成本顯著降低。
[0006] 本發明採用的技術方案如下：
[0007] -種高塑高延展性Mg-Al系鎮合金板材的社制方法，包括就面處理、板材加熱保 溫、社親加熱保溫、社制和冷卻步驟，所述社制步驟中，社制速度為10?lOOm/min，每道次 社制壓下量為45 %?80%。
[0008] 優選的，所述社制步驟中，社制速度為10?30m/min。
[0009] 優選的，所述社制步驟中，每道次社制壓下量為60 %?80%。
[0010] 優選的，所述板材加熱保溫步驟為350?55(TC保溫10?30min。
[0011] 優選的，所述社親加熱保溫步驟為300?35(TC保溫5?lOmin。
[0012] 優選的，所述社制步驟中道次間對板材進行回溫加熱，加熱溫度為35(TC，保溫時 間為IOmin。
[0013] 本發明的有益效果在於；本發明通過加大社機社親直徑和提高電機功率實現高速 大應變量社制，將應變速率提高到10?l〇2s^l，使材料內部的變形方式變為W滑移為主導 的準動態變形，組織恢復再結晶能力明顯增強，材料表現出加工軟化的特點。另外，單道次 大應變量的變形誘發明顯的動態再結晶從而生成充分細小的等軸晶粒，最後獲得的鎮合金 板材塑性和延展性大幅提升，甚至優於經退火工藝後製得的板材。再者，由於省卻了退火工 藝，使得生產成本大大降低，更適合大規模的工業化生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖：
[0015] 圖1實施例1所得板材的微觀組織形貌圖；
[0016] 圖2實施例2所得板材的微觀組織形貌圖；
[0017] 圖3實施例3所得板材的微觀組織形貌圖；
[0018] 圖4實施例4所得板材的微觀組織形貌圖；
[0019] 圖5實施例5所得板材的微觀組織形貌圖；
[0020] 圖6對比實施例所得板材的微觀組織形貌圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
[0022] 實施例1
[0023] 本實例採用的板材為AZ31鎮合金熱社制板材，具體成分為；Al ;2. 96wt. %，化： 0. 94wt. %，餘量為Mg。板材寬度為50mm，厚度為5mm，長度為100mm。社制方法如下：
[0024] (1)將板材放入電阻爐中加熱至525°C，保溫IOmin ;
[00幼 似社親表面加熱到30(TC，保溫5min ;
[0026] (3)開始社制：社親直徑0. 13m，社親轉速30r/min，牽L制速度12. 2m/min，單道次壓 下量為60 %，社制一道次得到厚度為2mm板材；
[0027] (4)社制完成後空冷。
[0028] 社制後板材微觀組織形貌見圖1，從圖1可W看出，鎮合金高速社制板材晶粒較為 均勻，晶粒尺寸相對較小。晶粒細化的主要原因是發生完全動態再結晶。相對於低速社制 而言，高速社制所得板材板面質量較好，組織細化明顯。
[0029] 參照國標GB/T228. 1-2010對板材進行拉伸力學性能測試，結果見表1。
[0030] 實施例2
[0031] 本實例採用的板材為AZ31鎮合金熱社制板材，具體成分為；Al ;2. 96wt. %，化： 0. 94wt. %，餘量為Mg。板材寬度為90mm，厚度為6mm，長度為200mm。社制方法如下： [00礎 （1)將板材放入電阻爐中加熱至350°C，保溫30min ;
[003引 似社親表面加熱到35(TC，保溫IOmin ;
[0034] (3)開始社制：牽L親直徑0. 3m,牽L親轉速30r/min，牽L制速度28. 3m/min,單道次壓 下量為60%，道次間進行板材回溫處理，回溫溫度為35CTC，保溫時間為lOmin，經過兩道次 60 %壓下量社制獲得厚度為Imm板材；
[0035] (4)社制完成後空冷。
[0036] 社制後板材微觀組織形貌見圖2,圖2材料晶粒細化程度相對於圖1更加明顯，說 明材料再結晶程度在社制速度提升後獲得了加強，使得材料進一步軟化。
[0037] 其它操作同實施例1。板材拉伸力學性能測試結果如表1所示。
[00測 實施例3
[0039] 本實例採用的板材為AZ80鎮合金熱擠壓板材，具體成分為；Al ;7. 94wt. %，化： 0. 46wt. %，餘量為Mg。板材寬度為55mm，厚度為3mm，長度為80mm。牽L串[J方法如下：
[0040] (1)將板材放入電阻爐中加熱至475°C，保溫15min ;
[00川 似社親表面加熱到330°C，保溫7min ;
[0042] (3)開始社制：社親直徑0. 13m，社親轉速30r/min，社制速度12. 2m/min，單道次壓 下量為70%，社制一道次得到厚度為0. 9mm板材；
[004引 （4)社制完成後空冷。
[0044] 社制後板材微觀組織形貌見圖3,經過高速大變形社制，材料部分出現再結晶，由 於Al元素的增加抑制了再結晶生長，因此再結晶晶粒尺寸控制在<2 y m，細小的再結晶晶 粒有助於材料塑性的提升。
[0045] 其它操作同實施例1。板材拉伸力學性能測試結果如表1所示。
[0046] 實施例4
[0047] 本實例採用的板材為AZ31熱社制板材，具體成分為；Al ;2. 94wt. %，化： 0. 94wt. %，餘量為Mg。板材寬度為55mm，厚度為3mm，長度為80mm。社制方法如下：
[004引 （1)將板材放入電阻爐中加熱至520°C，保溫IOmin ;
[004引 似社親表面加熱到300°C，保溫5min ;
[0050] (3)開始社制：社親直徑0. 15m，社親轉速30r/min，社制速度14. Im/min，單道次壓 下量為45%，社制一道次得到厚度為0. 9mm板材；
[00川 （4)社制完成後空冷。
[0052] 社制後板材微觀組織形貌見圖4,微觀組織主要由細小的再結晶晶粒及未再結晶 的大的原始晶粒組成。相對於實施例1而言，由於社制道次壓下量相對較小，因此，組織未 能發生完全動態再結晶。
[0053] 其它操作同實施例1。板材拉伸力學性能測試結果如表1所示。
[0054] 實施例5
[005引本實例採用的板材為AZ31熱社制板材，具體成分為；Al ;7. 94wt. %，化： 0. 46wt. %，餘量為Mg。板材寬度為55mm，厚度為3mm，長度為60mm。牽L串[J方法如下：
[005引 （1)將板材放入電阻爐中加熱至550°C，保溫IOmin ;
[0057] 似社親表面加熱到30(TC，保溫5min ;
[0058] (3)開始社制：社親直徑0. 2m，社親轉速30r/min，社制速度18. 8m/min，單道次壓 下量為80%，社制一道次得到厚度為1. 2mm板材；
[00則 （4)社制完成後空冷。
[0060] 社制後板材微觀組織形貌見圖5,組織發生了完全動態再結晶，微觀組織完全由細 小的再結晶晶粒組成。相對於實施例1而言，由於社制道次壓下量相對較大，社制速度提 升，組織再結晶更為完全，獲得了塑性極佳的鎮合金成型板材。
[0061] 其它操作同實施例1。板材拉伸力學性能測試結果如表I所示。
[00的]對比實施例
[0063] 本實施例其它條件和操作與實施例1相同，僅將社制速度變為3. 5m/min。社制後 板材微觀組織形貌見圖6,鎮合金低速社制板材晶粒粗大，未發生明顯的動態再結晶，大晶 粒內部出現大量李晶。李晶作為位錯的障礙，大幅提高鎮合金強度，但明顯縮減鎮合金的塑 性及延展性。
[0064] 表1板材拉伸力學性能測試結果
[0065]
【權利要求】
1. 一種高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法，包括銑面處理、板材加熱保溫、 軋輥加熱保溫、乳制和冷卻步驟，其特徵在於：所述軋制步驟中，乳制速度為10?l〇〇m/ min,每道次乳制壓下量為45 %?80%。
2. 根據權利要求1所述高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法，其特徵在於： 所述乳制步驟中，乳制速度為10?30m/min。
3. 根據權利要求1所述高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法，其特徵在於： 所述軋制步驟中，每道次軋制壓下量為60 %?80%。
4. 根據權利要求1所述高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法，其特徵在於： 所述板材加熱保溫步驟為350?550°C保溫10?30min。
5. 根據權利要求1所述高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法，其特徵在於： 所述軋輥加熱保溫步驟為300?350°C保溫5?lOmin。
6. 根據權利要求1所述高塑高延展性Mg-Al系鎂合金板材的軋制方法，其特徵在於： 所述軋制步驟中道次間對板材進行回溫加熱，加熱溫度為350°C，保溫時間為lOmin。
【文檔編號】B21B37/48GK104259201SQ201410355214
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】張丁非, 郭非, 楊緒盛, 蔣璐瑤, 趙丁藏, 胡光山, 董於鳳, 餘大亮, 潘復生 申請人:重慶大學