改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的軋制加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的加工方法，特別是一種 改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強(qiáng)度、比剛度、良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性， 以及阻尼減震、電磁屏蔽、容易回收等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、電子通信、節(jié)能減排、減重等領(lǐng)域具有 廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。乳制是生產(chǎn)金屬材料板帶材的一種高效、低成本的塑性加工方式。金 屬合金板帶材不僅是塑性加工制品，同時(shí)還可作為二次加工的原材料。因此，開發(fā)低成本、 高品質(zhì)的鎂合金板帶材，對(duì)鎂合金的工業(yè)應(yīng)用具有重要的意義。
[0003] 然而，由于純鎂及其合金為密排六方晶體結(jié)構(gòu)，且c/a軸比接近1. 63,導(dǎo)致其在較 低的溫度（溫度低于498K)時(shí)，主要是<a>滑移啟動(dòng)，獨(dú)立的滑移系少，室溫附近的塑性變 形主要靠孿生來(lái)協(xié)調(diào)，塑性變形能力差。傳統(tǒng)乳制的鎂合金板材在乳制過程中道次壓下量 小，易邊裂，成品率低，道次間需要頻繁進(jìn)行中間退火，板材制備成本較高。同時(shí)，熱乳開坯 板通常形成很強(qiáng)的基面織構(gòu)，即晶粒基面與板材乳面相平行，從而導(dǎo)致成品板材具有較強(qiáng) 的各向異性，后續(xù)加工變形以及應(yīng)用就會(huì)受到很大的限制。因此，弱化鎂合金板帶材基面織 構(gòu)，降低其力學(xué)各向異性、改善其塑性成形能力的加工方法是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工 方法。本發(fā)明通過采用降溫連續(xù)乳制技術(shù)來(lái)控制鎂合金板帶材終乳板的基面織構(gòu)，達(dá)到弱 化基面織構(gòu)，結(jié)合退火工藝實(shí)現(xiàn)鎂合金板帶材晶粒細(xì)化和力學(xué)性能提高的目的。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案：一種改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方 法，對(duì)鎂合金開坯板進(jìn)行降溫連續(xù)乳制，其中開乳溫度為250-500°C，連續(xù)乳制次數(shù)為2-8 道次，單道次壓下量為2-20% ;連續(xù)乳制后進(jìn)行200-450°C中間退火，退火時(shí)間為l_60min， 然后重復(fù)前述的降溫連續(xù)乳制，直至鎂合金板材的厚度達(dá)到所需的尺寸。
[0006] 前述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，所述的開乳溫度 為300-400°C，所述的連續(xù)乳制次數(shù)為2-6次，單道次壓下量為3-15%，所述的中間退火溫 度為250-400 °C，退火時(shí)間為5-45min。
[0007] 前述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，所述的開乳溫度 為350-400°C，所述的連續(xù)乳制次數(shù)為2-4次，單道次壓下量為5-10%，所述的中間退火溫 度為350°C，退火時(shí)間為15-30min。
[0008] 前述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，所述的降溫連續(xù) 乳制方式為同步乳制或異步乳制，乳制路徑為單向乳制、交叉乳制或多向乳制。
[0009] 前述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，所述降溫連續(xù)乳 制方式為異步乳制。
[0010] 前述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，所述異步乳制的 異速比為1. 1-1. 5。
[0011] 前述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，所述異步乳制的 異速比為1. 5。
[0012] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過降溫連續(xù)乳制技術(shù)，使鎂合金板帶在乳制過程中 能夠同時(shí)開啟基面滑移、錐面滑移、孿生以及晶界滑移，同時(shí)，連續(xù)乳制過程有利于晶粒累 積協(xié)調(diào)偏轉(zhuǎn)，基面織構(gòu)發(fā)生傾轉(zhuǎn)，減弱了基面織構(gòu)，結(jié)合退火工藝實(shí)現(xiàn)了鎂合金板帶材晶粒 尺寸可控，顯著提高了鎂合金的力學(xué)性能。
[0013] 申請(qǐng)人進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)，可證明本發(fā)明具有效的效果：
[0014] 本發(fā)明共有3個(gè)實(shí)施例，均對(duì)相同狀態(tài)的AZ31B鎂合金熱乳板坯利用本發(fā)明的方 法進(jìn)行乳制加工。熱乳板坯的初始基面織構(gòu)強(qiáng)度最大值為7. 795 (圖1)，截線法測(cè)得的平均 晶粒尺寸約42 μ m (圖4)。
[0015] 實(shí)施例1中，通過采用單向同步乳制對(duì)7_厚的熱乳板坯進(jìn)行兩輪4道次降溫連 續(xù)乳制后，獲得終乳板的{0001}宏觀織構(gòu)見附圖2,最高強(qiáng)度為5. 296,基面織構(gòu)強(qiáng)度降低。
[0016] 實(shí)施例2中，通過采用單向異步乳制對(duì)4_厚的熱乳板坯進(jìn)行兩輪2道次降溫連 續(xù)乳制后，獲得終乳板的{0001}宏觀織構(gòu)見附圖3,最高強(qiáng)度為5. 446,基面織構(gòu)強(qiáng)度降低。
[0017] 實(shí)施例1和實(shí)施例2中制備的乳板的測(cè)試結(jié)果表明，采用本發(fā)明的加工方法有利 于弱化AZ31鎂合金板材基面織構(gòu)。
[0018] 實(shí)施例3中，通過對(duì)經(jīng)該方法制備得到的三塊不同的乳板進(jìn)行250°C Xlh、 300°C X lh、350°C X lh的最終退火處理，并將得到的試樣依次編號(hào)為1、2、3,試樣編號(hào)1、2、 3的乳板的晶粒尺寸和力學(xué)性能（GB-T5154-2010)分別如表2所示，其顯微組織和室溫單向 拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線分別如圖5和圖6所示，采用截線法測(cè)量1、2和3號(hào)試樣晶粒尺寸分 別為 5. 6 μπι、9· 5 μπι和 13. 2 μπι，抗拉強(qiáng)度分別為 275. 2MPa、261. 2MPa、259. 7MPa，斷后延伸 率分別為21. 8%、24. 2%、22. 9%，獲得了強(qiáng)度和塑性都同時(shí)得到提高的鎂合金板材。為便 于比較，傳統(tǒng)乳制方法獲得的AZ31B板的加工狀態(tài)及其室溫力學(xué)性能（GB-T 5154-2010)列 于表1。由表1可見，即使在塑性較好的退火態(tài)（0)，AZ31鎂合金的斷后延伸率僅為12%， 抗拉強(qiáng)度為225MPa。通過與傳統(tǒng)乳制方法獲得的乳板進(jìn)行比較，采用本發(fā)明實(shí)施例3的加 工方法制備的1、2、3號(hào)不同退火態(tài)試樣（表2中）的抗拉強(qiáng)度提高了近35-50MPa，其斷后 延伸率均達(dá)到20%以上。
[0019] 表1傳統(tǒng)AZ31B板的室溫力學(xué)性能（GB-T 5154-2010)


【附圖說(shuō)明】
[0024] 附圖1是經(jīng)本發(fā)明乳制前，初始熱乳板坯的X-射線極圖；
[0025] 附圖2是初始厚度為7mm的熱乳板經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例1的方法乳制后的X-射線極 圖；
[0026] 附圖3是初始厚度為4mm的熱乳板經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例2的方法乳制后的X-射線極 圖；
[0027] 附圖4是采用本發(fā)明乳制前，初始熱乳板坯的金相顯微組織；
[0028] 附圖5中的（1)、（2)、（3)分別對(duì)應(yīng)表2中1、2、3號(hào)試樣對(duì)應(yīng)的金相顯微組織；
[0029] 附圖6中的1#、2#、3#曲線分別對(duì)應(yīng)表2中1、2、3號(hào)試樣的室溫單向拉伸應(yīng)力-應(yīng) 變曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明限制的依 據(jù)。
[0031] 實(shí)施例1 :
[0032] AZ31鎂合金熱乳開坯板，其宏觀織構(gòu){0001}極圖如圖1所示。圖1的宏觀極圖表 明熱乳板坯具有較強(qiáng)基面織構(gòu)，最高強(qiáng)度為7. 795。對(duì)初始厚度為7_的AZ31鎂合金熱乳 板坯開板進(jìn)行連續(xù)降溫乳制，乳制路徑為單向同步乳制，其中開乳溫度為400°C，連續(xù)乳制 次數(shù)為4道次，單道次壓下量約為5%;連續(xù)乳制后進(jìn)行350°C中間退火，退火時(shí)間為30min， 然后重復(fù)前述的連續(xù)降溫乳制，直至鎂合金板材的厚度達(dá)到所需的尺寸。
[0033] 實(shí)施例2 :
[0034] 初始厚度為4_的AZ31鎂合金熱乳開坯板，其宏觀織構(gòu){0001}極圖如圖1所 示。圖1的宏觀極圖表明熱乳板坯具有較強(qiáng)基面織構(gòu)，最高強(qiáng)度為7. 795。對(duì)AZ31鎂合金 熱乳板坯開板進(jìn)行連續(xù)降溫乳制，乳制路徑為單向異步乳制（異速比為1. 1-1. 5)，開乳溫 度為350°C，連續(xù)乳制次數(shù)為2道次，單道次壓下量約為10% ;連續(xù)乳制后進(jìn)行350°C中間 退火，退火時(shí)間為15min，然后重復(fù)前述的連續(xù)降溫乳制，直至鎂合金板材的厚度達(dá)到所需 的尺寸。
[0035] 實(shí)施例3 :
[0036] 初始厚度為4_的AZ31鎂合金熱乳開坯板進(jìn)行降溫連續(xù)乳制，乳制路徑為多向乳 制，乳制方式為異步乳制（異速比為1. 5)，其中開乳溫度為400°C，連續(xù)乳制次數(shù)為4道次， 單道次壓下量約為5 % ;連續(xù)乳制后進(jìn)行350°C中間退火，退火時(shí)間為15min，然后重復(fù)一 次前述的降溫連續(xù)乳制，獲得總壓下量約40%的乳制板材，對(duì)該乳態(tài)板材進(jìn)行250°C Xlh、 300°C Xlh、350°C Xlh的最終退火處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，其特征在于：對(duì)鎂合 金開還板進(jìn)行降溫連續(xù)乳制，其中開乳溫度為250-500°C，連續(xù)乳制次數(shù)為2-8道次，單道 次壓下量為2-20 % ;連續(xù)乳制后進(jìn)行200-450°C中間退火，退火時(shí)間為l-60min，然后重復(fù) 前述的降溫連續(xù)乳制，直至鎂合金板材的厚度達(dá)到所需的尺寸。2. 如權(quán)利要求1所述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，其 特征在于：所述的開乳溫度為300-400°C，所述的連續(xù)乳制次數(shù)為2-6次，單道次壓下量為 3-15%，所述的中間退火溫度為250-400°(：，退火時(shí)間為5-45111111。3. 如權(quán)利要求2所述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，其 特征在于：所述的開乳溫度為350-400°C，所述的連續(xù)乳制次數(shù)為2-4次，單道次壓下量為 5-10%，所述的中間退火溫度為350°C，退火時(shí)間為15-30min。4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方 法，其特征在于：所述的降溫連續(xù)乳制方式為同步乳制或異步乳制，乳制路徑為單向乳制、 交叉乳制或多向乳制。5. 如權(quán)利要求4所述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，其特 征在于：所述降溫連續(xù)乳制方式為異步乳制。6. 如權(quán)利要求5所述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，其特 征在于：所述異步乳制的異速比為1. 1-1. 5。7. 如權(quán)利要求6所述的改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的乳制加工方法，其特 征在于：所述異步乳制的異速比為1. 5。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善鎂合金板帶材組織織構(gòu)和力學(xué)性能的軋制加工方法，對(duì)鎂合金開坯板進(jìn)行降溫連續(xù)軋制，其中開軋溫度為250-500℃，連續(xù)軋制次數(shù)為2-8道次，單道次壓下量為2-20％；連續(xù)軋制后進(jìn)行200-450℃中間退火，退火時(shí)間為1-60min，然后重復(fù)前述的降溫連續(xù)軋制，直至鎂合金板材的厚度達(dá)到所需的尺寸。本發(fā)明通過降溫連續(xù)軋制技術(shù)，使鎂合金板帶在軋制過程中能夠同時(shí)開啟基面滑移、錐面滑移、孿生以及晶界滑移，同時(shí)，連續(xù)軋制過程有利于晶粒累積協(xié)調(diào)偏轉(zhuǎn)，基面織構(gòu)發(fā)生傾轉(zhuǎn)，減弱了基面織構(gòu)，結(jié)合退火工藝實(shí)現(xiàn)了鎂合金板帶材晶粒尺寸可控，顯著提高了鎂合金的力學(xué)性能。
【IPC分類】B21B1/26
【公開號(hào)】CN105234173
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510788181
【發(fā)明人】朱濤
【申請(qǐng)人】貴州大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月17日