一种显著改善AZ31镁合金板材室温成形性能的工艺制造技术

一种显著改善AZ31镁合金板材室温成形性能的工艺，其是一个轧制-剪切-连续弯曲变形过程，将AZ31镁合金板材通过轧辊热轧变形，利用轧制变形产生的摩擦力提供动力，使板材连续通过一个轧制通道高度相等且通道连续弯曲的多台阶式模具进行剪切和连续多道次弯曲，实现复合变形；多台阶式模具的第一转角的内圆角半径r1、外圆角半径R1分别均远小于第二、第三至第N转角的内圆角半径r2、r3……rn，和外圆角半径R2、R3、……Rn,其中r2=r3=……=rn，R2=R3……Rn，通常2mm≤r1≤4mm，8mm≤r2=r3=……=rn。本工艺可以进一步改善AZ31镁合金板材织构，显著提高AZ31镁合金板材室温成形性能，并提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及高性能儀合金板材的制备技术。
技术介绍
作为最轻的金属结构材料，儀合金被誉为"二十一世纪最具发展前景的绿色工程 材料"，特别是变形儀合金板材由于具有优异的综合性能，可用作笔记本电脑、手机、家用电 器等产品的壳体、汽车蒙皮等零部件，更加具有巨大的市场需求和应用前景。但受到儀合金 自身晶体结构的限制，其较差的室溫塑性和成形性能至今仍是限制其应用的瓶颈问题。从 微观尺度上看，其根源在于：儀合金板材常规社制变形时，在外加应力作用下滑移面转至与 最大压应力垂直的方向，结果形成基面与板材表面平行的基面织构。具有基面织构的儀合 金板材在二次成形时，基面滑移系因处于硬取向而难W启动。特别是当沿板材法向ND方向 施加压应力时，锥面拉伸李生也不能发生，使成形性能进一步恶化。因此，抑 制或削弱板材基面织构是提高儀合金塑性变形能力的重要手段。 研究表明采用等径角挤压巧CA巧技术制备的材料不仅具有超细晶组织，还可形 成特殊的织构组分，从而具有优异的力学性能和使用性能。但是ECAE为非连续工艺，且难 W制备大尺寸薄板，因此其应用受到限制。近年来，国内外学者提出了一种可W连续加工板 材的新型工艺，即等径角社制工艺（equalchannelangularrolling,ECAR)。但采用ECAR 工艺研制高塑性变形儀合金板材时存在一些缺点：①当ECAR道次数达到至一定数值时，板 材的晶粒取向改善作用减弱。②制备高塑性变形儀合金板材时需多道次ECAR，其效率低、成 本高；③对AZ31儀合金板材的室溫成形性能改善有限（室溫IE约6. 2mm)。如图1所示， 板材在ECAR过程中受到与RD成122. 5°的剪切力作用。 除了大剪切变形外，多道次弯曲变形也可W改善板材的微观组织与织构。化ang等 发现反复弯曲矫直工艺可W有效地将纯铜的晶粒细化至500nm。黄光胜等发现单向多道次 弯曲变形可W引起儀合金板材基面织构的偏转从而弱化基面织构，使板材的室溫IE值达 到6.Imm左右。杨续跃等发现AZ31儀合金热社板材经6道次低溫双向反复弯曲变形+退 火后，板材上部、下部的晶粒细化和织构弱化使其室溫断裂延伸率最高可达37. 7%。但是， 多道次弯曲变形对于AZ31儀合金板材的室溫成形性能改善有限（室溫IE约6.Imm)，且需 要特殊的专用弯曲设备，成本较高。图2为弯曲变形过程中板材上表面和下表面的受力情 况及李生类型。
技术实现思路
本专利技术针对传统ECAR和多道次弯曲变形存在的不足，并注意到它们的优点，提出 可用于连续制备大尺寸高性能变形儀合金板材的工艺W及实现该工艺的设备，通过控制儀 合金织构，达到显著提高AZ31儀合金板材室溫成形性能的目的。 本专利技术的技术方案如下： -种显著改善AZ31儀合金板材室溫成形性能的工艺，本工艺是一个社制-剪 切-连续弯曲变形过程，首先将儀合金板材通过社漉热社变形，利用社制变形产生的摩擦 力提供动力，使板材连续通过一个社制通道高度相等且通道连续弯曲的模具进行剪切和连 续多道次弯曲实现复合变形。 本工艺将热社变形与剪切、连续多道次弯曲变形相结合，充分发挥剪切变形与连 续多次弯曲变形对板材织构控制的优势，即先通过剪切变形过程中的剪应力使儀合金板材 中具有基面织构的部分晶粒发生一定的偏转，随后利用弯曲变形过程中板材上、下表面所 受的拉应力和压应力使其通过李生进一步改善儀合金板材的基面织构特征，避免了传统 ECAR过程中板材反复加热保溫、重复社制等对板材晶粒取向改善的不利影响。可W通过优 化社制工艺、剪切与弯曲模具参数等进一步改善AZ31儀合金板材的室溫成形性能（其室溫 平均IE可高达7. 4mm)。 实现上述工艺的设备包括双漉热社机和模具，所述模具安装于双漉热社机双社漉 出口处；模具包括上模和下模，上下模之间设置有连续的社制通道，通道为多台阶式，分别 由连续的、相连接的、多段水平通道和斜向通道组成；通道的第一转角的内圆角半径ri、外 圆角半径Ri分别均远小于第二、第S至第N转角I、II……N的内圆角半径r2、。……r。，和 外圆角半径尺2、尺3、......Rn,其中。二Ts......=rR2=R3......Rn。通常2mm《Tl《4mm， 8mm《。二T3=……=r。。采用W上设备，可W使剪切变形和连续弯曲变形靠同一套模具 实现，可W使生产效率显著提高，其结构简单、易加工，不需要特殊的专用弯曲设备，因此成 本显著降低。 采用W上工艺制备高性能AZ31变形儀合金板材，还需要先将AZ31儀合金板材在 500°C条件下经7个道次由4. 3mm社至1. 5mm厚，再在550°C条件下社制获得1. 26mm厚的板 材，W便进行最终的社制-剪切-连续弯曲变形。 具体的社制-剪切-连续弯曲变形工艺参数如下：最终的社制压下量约为5%，社 制溫度为550°C，社制速度为0.4m/s。模具相邻通道夹角0 =120°，第一转角的内圆角 半径Ti= 3mm，外圆角半径Ri= 0,第二、第S和第四转角等的内圆角半径Tz=r3=r4= 10mm，外圆角半径Rz=R3=R4= 1〇臟，模具溫度240。模具通道高度H= 1.46mm，平行 通道间距K= 11mm。模具的出口处的开口增大，即上模的通道壁向上弯折30。一70。。板 材社制后在350 °C退火Ih。 相比现有技术，本专利技术具有如下优点： ①织构进一步改善。本工艺利用剪切变形与连续多次弯曲变形相结合，充分发挥 了剪切变形与连续多次弯曲变形对板材织构控制的优势，即先通过剪切变形过程中的剪应 力使儀合金板材中具有基面织构的部分晶粒发生一定的偏转，随后利用弯曲变形过程中板 材上、下表面所受的拉应力和压应力使其通过李生进一步改善儀合金板材的基面织构特 征；避免了多道次传统ECAR板材反复加热保溫、重复社制等对板材晶粒取向改善的不利影 响。 ②生产效率显著提高。由于通道连续弯曲，一次社制的效果相当于传统ECAR和连 续多次弯曲变形，避免了传统ECAR过程中板材的反复加热、重复社制和模具的反复拆装， 使高性能儀合金板材的生产效率明显提高。 ③模具简单，不需要特殊的专用弯曲设备，成本显著降低。由于剪切变形和连续弯 曲变形靠同一套模具实现，其结构简单，易加工，不需要特殊的专用弯曲设备，因此成本显 著降低。 ④成形性能进一步改善。由于本工艺充分发挥了社制、剪切与连续多次弯曲变形 对板材织构控制的优势，因此，可W通过优化社制工艺、剪切与弯曲模具参数等进一步改善 AZ31儀合金板材的室溫成形性能（其室溫平均IE可高达7. 4mm)，其数值明显高于ECAR、多 道次弯曲变形等工艺制备的AZ31儀合金板材。【附图说明】 图1是板材在ECAR过程中受到与畑成122. 5°的剪切力作用示意图； 图2是弯曲变形过程中板材上表面和下表面的受力情况及李生类型； 图3是采用本专利技术的设备实现社制-剪切-连续弯曲复合当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显著改善AZ31镁合金板材室温成形性能的工艺，其特征在于，本工艺是一个轧制‑剪切‑连续弯曲变形过程，将AZ31镁合金板材通过轧辊热轧变形，利用轧制变形产生的摩擦力提供动力，使板材连续通过一个轧制通道高度相等且通道连续弯曲的多台阶式模具进行剪切和连续多道次弯曲，实现复合变形；多台阶式模具的第一转角的内圆角半径r1、外圆角半径R1分别均远小于第二、第三至第N转角的内圆角半径r2、r3……rn，和外圆角半径R2、R3、……Rn,  其中r2=r3=……= rn，R2=R3……Rn，通常2mm≤r1≤4mm，8 mm≤r2=r3=……= rn。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，胡冬，杨朝，宋登辉，蒋伟，杨明波，冯涛，刘志聪，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85