一种高强度高延展性镁合金板材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高延展性镁合金板材的制备方法，其包括步骤：1)制备轧制坯料；2)高效热轧：控制各轧制道次的轧制速度为10‑50m/min，各轧制道次的压下量为40‑90％，各轧制道次轧制前的预热温度和轧制温度均为250‑450℃；3)退火。采用本发明专利技术所述的高强度高延展性镁合金板材的高效率轧制工艺后还能有效地改善板材的力学性能水平，尤其是能够大幅度提高板材的强度和延展性。

High efficiency rolling process of magnesium alloy sheet with high strength and high ductility and preparation method thereof

The invention discloses a high-efficiency rolling process of high strength and high ductility of magnesium alloy sheet, the process of rolling billets, parameters of the rolling process control: the rolling rolling speed is 10-50m/min, the control of rolling reduction in 40-90%, each pass before the rolling temperature and rolling temperature is 250-450 DEG C. The invention also discloses a preparation method of high strength and high ductility of magnesium alloy sheet, which comprises the following steps: 1) preparing rolling stock; 2), hot rolling speed control: the rolling pass is 10-50m/min, the rolling reduction rate is 40-90%, the rolling times before rolling the preheating temperature and rolling temperature is 250-450 DEG C; 3) annealing. After adopting the high strength rolling process of the high strength and high ductility magnesium alloy plate, the mechanical performance level of the plate can be effectively improved, especially the strength and ductility of the plate can be greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高延展性镁合金板材的高效率轧制工艺及制备方法
本专利技术涉及一种有色金属加工工艺，尤其涉及一种用于镁合金板材的轧制工艺。
技术介绍
镁是迄今为止发现的最轻金属结构材料，为此，镁合金作为一种新兴的金属结构材料，在世界范围内有着丰富的资源。镁的密度仅为1.74g/cm3，其仅为铝密度的2/3，钢密度的1/4。这一特性使得镁合金在汽车、航空航天、国防军事、电子通信、家电领域有着非常广泛的应用前景。轧制作为一种金属材料塑性变形加工的重要手段得到了长足的发展。然而，现有的镁合金板材的应用仍然受到很大的限制，其生产量和使用量远不及钢铁和其他有色金属(例如铝和铜)。如何克服各种制约因素将其广泛地推广至相关领域用于生产制造是镁合金进一步发展所要面临的重大课题。制约镁合金板材的发展的因素主要有以下几点：首先，镁合金属于密排六方晶体结构，独立滑移系少，室温加工性能较差，因此，现有技术中的镁合金板材的生产制造均采用多道次且小压下量的方式在高温下(热轧)进行，在现有的常规工序生产中轧制镁合金中厚板就要多达十余道次。其次，轧制镁合金板材的单道次压下量一般较小(单道次压下量通常小于30％)，其远远小于钢铁及铝、铜等有色金属的单道次压下量，由此使得轧制工序多、生产成本高、生产效率低下。再者，一般认为镁合金的塑性会随着应变速率的提高而下降，因此轧制时通常采用的轧制速度(轧制速度通常小于5m/min)，其也远远小于钢铁及铝、铜等有色金属，因此也会提高镁合金板材的生产成本，并降低镁合金板材的生产效率。最后，镁合金板材的力学性能较差，尤其是需要进一步地改进镁合金板材的强度和延展性。公开号为CN101648210A，公开日为2010年2月17日，名称为“低温高速大加工量轧制变形镁合金板材的加工方法”的中国专利文献公开了一种用于镁合金板材的加工方法。该加工方法包括步骤如下：在传统的铸锭(扁坯)→铣面(铣边)→探伤→均匀化处理→加热→热轧→矫直→锯切→表面处理→检测→涂油包装的扁锭加热-热轧生产中厚板的工艺基础上，针对工艺中的热轧工艺采用控制轧制温度、轧制速度(尤其是终轧温度及速度)及每道次的压下量、道次控制在8～10之间，各道次变形之间的间隔时间以及冷却速度的方法来控制镁合金热轧板的晶粒度达到提高其综合力学性能的目的。然而，该加工方法的工艺步骤较为复杂，并且轧制速度高达180m/min，使得其很难广泛地应用于实际生产中。同时，轧制单道次加工率最大时也仅为30～42％，单道次压下量较小，道次加工效率并不高。此外，公开号为CN103316915A，公开日为2013年9月25日，名称为“一种宽幅镁合金板材的制备方法”的中国专利文献公开了一种宽幅镁合金板材高效制备方法。该制备方法的步骤包括：将细晶、均质、低内应力的镁合金板坯经均匀化处理后进行可逆高速热轧，在可逆高速热轧过程中多次采用中间道次高温预退火以及与立辊轧制和预拉伸相结合的方式对板材进行超大压下变形，经过数道次热轧后即可获得镁合金中厚度板，利用上述方法获得中厚板经切头尾和剪边处理后，对表面进行打磨抛光处理后，经加热退火后精轧，在精轧程过中多次采用中间道次高温预退火以及与反复弯曲变形和高速异步轧制相结合对板材进行超大压下变形，获得高精度的镁合金板材。然而，该中国专利文献所公开的加工方法中的轧制速度过快，存在着一定的安全隐患。与此同时，该加工方法的工艺步骤较为复杂，也很难广泛地应用于实际生产中。综上所述，现有的镁合金板材制备方法并不能有效地兼顾提高生产效率、降低生产成本及改善力学性能等诸多方面。同时，由于现有的镁合金板材制备方法要么轧制速度过高，要么轧制速度过低，并且工序复杂，因此其并不具有大规模工业化生产的可行性。为此，企业亟需获得一种轧制加工工艺，其能够满足市场对于镁合金板材应用需求的增长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度高延展性镁合金板材的高效率轧制工艺。该轧制工艺的轧制速度及道次压下量适当，能够广泛地推广至相关生产制造领域。另外，该轧制工艺的轧制总道次控制得当，有利地提高了轧制效率。此外，采用本专利技术所述的轧制工艺后还能有效地改善板材的力学性能水平，尤其是能够大幅度地提高板材的强度和延展性。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种高强度高延展性镁合金板材的高效率轧制工艺，其为对轧制坯料进行轧制的工艺，该轧制工艺的参数控制为：各轧制道次的轧制速度为10～50m/min，各轧制道次的压下量控制在40～90％，在各轧制道次轧制前预热坯料，并控制各轧制道次轧制前的预热温度和轧制温度均为250-450℃。需要说明的是，在本技术方案中，各轧制道次的压下量在上述范围内可以相同，也可以不同。镁合金材料通过晶粒细化可以获得更为优良的力学性能，也就是说，通过晶粒细化不仅能提高镁合金材料的加工塑性，而且还能提高镁合金材料的强度，并降低其力学性能的各向异性。相较于铁、铝等其它合金材料，因为镁合金材料具有更大的Hall-Petch关系的K系数，所以晶粒细化作用对于提高镁合金材料的强度的贡献更加明显。为了进一步提高镁合金的强度和韧度及其它力学性能，就需要得到更加细小的晶粒组织。在挤压、轧制、锻造等变形加工过程中，铸态组织中粗大晶粒和粗大的第二相逐渐得到破碎细化，使得第二相弥散分布于镁基体中，从而令镁合金的力学性能得到进一步地提高，进而获得更高的强度和更好的塑性。经轧制后的镁合金板材的组织特征，如晶粒尺寸、织构等与轧制工艺中的轧制速度、单道次压下量(尤其是终轧压下量)、轧制温度、退火温度和退火时间都有着密切的关系。一方面，当镁合金材料轧制速度较快时，变形所产生的变形热以及轧件与轧辊接触所产生的摩擦热会导致轧件实际温度的上升，启动更多的变形模式，以提高合金的变形能力，从而在镁合金板材的微观组织中引入更多的位错，诱发动态再结晶，细化变形晶粒，进而获得组织晶粒更为细小的镁合金板材。另一方面，提高轧制变形应变量也有利于轧制变形过程中获得更加细化的微观组织。变形是促使板材发生再结晶驱动力的来源。与此同时，压下量又决定了变形程度和变形储能大小，从而影响静态再结晶的形核速率，进而最终决定静态再结晶晶粒的尺寸大小。较大的变形量能够在镁合金的组织中引入更多的畸变能量，以降低动态再结晶的起始温度，以此更加有利于镁合金板材中获得更加细化的组织结构。鉴于此，采用较快轧制速度与较大的轧制压下量相结合的轧制工艺，不仅能够有效地获得细晶组织，以提高镁合金板材的力学性能，而且还能够有利地提高轧制的工作效率。基于本专利技术的技术方案，采用适当较高的轧制速度并且匹配较大的轧制变形量，有望在镁合金板材中获得细小的变形组织。对轧制镁合金板材来说，轧制速度主要会影响其变形速率。变形速率对轧制速度的影响主要表现在两方面：一方面是变形速率将影响变形过程中轧件的实际轧制温度；另一方面是变形速率会影响轧制过程中可启动的变形模式。这两个方面将综合性地决定特定轧制温度下轧件的最终可轧制能力。专利技术人发现，在实际生产过程中，当轧制速度为12.1m/min时，在适当的轧制温度下单道次压下量可以达到60％，并且伴随着动态再结晶的发生，为此，提高轧制速度既可以有效地改善镁合金板材的轧制能力，也实现了较大压下量轧制的应用。然而，如果轧制速度过快，变形所产生的变形热以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度高延展性镁合金板材的高效率轧制工艺，其为对轧制坯料进行轧制的工艺，其特征在于，该轧制工艺的参数控制为：各轧制道次的轧制速度为10‑50m/min，各轧制道次的压下量控制在40‑90％，在各轧制道次轧制前预热坯料，并控制各轧制道次轧制前的预热温度和轧制温度均为250‑450℃。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高延展性镁合金板材的高效率轧制工艺，其为对轧制坯料进行轧制的工艺，其特征在于，该轧制工艺的参数控制为：各轧制道次的轧制速度为10-50m/min，各轧制道次的压下量控制在40-90％，在各轧制道次轧制前预热坯料，并控制各轧制道次轧制前的预热温度和轧制温度均为250-450℃。2.如权利要求1所述的高强度高延展性镁合金板材的高效率轧制工艺，其特征在于，控制各轧制道次轧制前的预热时间为1～15min。3.一种高强度高延展性镁合金板材的制备方法，其特征在于，包括步骤：1)制备轧制坯料；2)将坯料高效热轧到目标值：各轧制道次的轧制速度为10-50m/min，各轧制道次的压下量控制在40-90％，在各轧制道次轧制前预热坯料，并控制各轧制道次轧制前的预热温度和轧制温度均为250-450℃；3)退火。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世伟，唐伟能，聂建峰，边明哲，蒋浩民，张丕军，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31